OPT100变压器油溶解气体监测系统

维萨拉 DGA —— 现在也适用于天然酯

维萨拉公司OPT100变压器油溶解气体监测系统

• 无需任何类型的耗材。
• 无需监测和更换载气或校准用气
• 无需更换内接管或测量组件
• 无需维修或更换固定过滤器、滤光轮、薄膜或毛细管
• 值得信赖、 安 全可靠。

维萨拉VAISLA公司OPT100变压器油溶解气体监测系统技术参数

参数                                            范围                                                    准确度1) 2)                                    重复性 2) 

甲烷 (CH4)                             0 ... 10 000 ppmv                                 ±4 ppm 或读数的 ±5 %                      10 ppm 或读数的 5 % 

乙烷 (C2H6)                            0 ... 10 000 ppmv                                 ±10 ppm 或读数的 ±5 %                 10 ppm 或读数的 5 % 3) 

乙烯 (C2H4)                             0 ... 10 000 ppmv                                 ±4 ppm 或读数的 ±5 %                  10 ppm 或读数的 5 % 

乙炔 (C2H2)                             0 ... 5000 ppmv                                     ±0.5 ppm 或读数 的 ±5 %              1 ppm 或读数的 5 % 

一氧化碳 (CO)                         0 ... 10 000 ppmv                                 ±4 ppm 或读数的 ±5 %                    10 ppm 或读数的 5 % 

二氧化碳 (CO2)                        0 ... 10 000 ppmv                                  ±4 ppm 或读数的 ±5 %                  10 ppm 或读数的 5 % 

氢气 (H2)                                0 ... 5000 ppmv                                     ±15 ppm 或读数的 ±10 %              15 ppm 或读数的 10 % 

湿度 4)(H2O)                             0 ... 100 ppmw 5)                                 ±2 ppm 6)或读数的 ±10 %                     包含在准确度中

1)这里指定的准确度为校准气体测量值的过程中传感器的准确度。2)取两者中的较大值。 3)用五个测量值的平均值来指定乙烷测量的重复性。 4)测量为相对饱和度 (%RS)。 5)测量上限到饱和度。 6)计算的 ppm 值基于矿物油的平均溶解度。 

测量周期时长1 ... 1.5 h（典型） 

响应时间 (T63)一个测量周期 1) 

首一个测量数据可用前为预热时间 两个测量周期 

达到完全准确度前的 初始化时间 两天 

数据存储至少 10 年 

预期运行寿命> 15 年 

1)乙烷和氢气为三个测量周期。

参数                                             与实验室 DGA 的典型方差1) 

乙炔 (C2H2)                                 ±1 ppm 或读数的 ±10 % 

氢气 (H2)                                     ±15 ppm 或读数的 ±15 % 

其他被测量的气体                            ±10 ppm 或读数的 ±10 % 

水 (H2O)                                         ±2 ppm 或读数的 ±10 % 

 1)与将实验室不确定性考虑在内的油样气相色谱分析结果进行的比较。油中气体测量的表现还可能受 到油的特性和油中溶解的其他化合物的影响。

计算参数 

总溶解易燃气体 (TDCG)             H2、CO、CH4、C2H6、C2H4 和 C2H2 的 总合计 

变化率 (ROC)                            适用于单组分气体和 TDCG 在 24 小时、 7 天和 30 天期间的变化率 

1)可用比： •CH4/H2 •C2H2/C2H4 •C2H2/CH4 •C2H6/C2H2 •C2H4/C2H6 •CO2/CO 

 1)由 24 小时平均值计算得到的气体比率。请参见标准 IEC 60599。

类型测试 

类别                                     标准                                        类型/等级                                                测试 

通过 EMC 合规认证           IEC61000-6-5                        类型 4 （接口类型4）             电站和变电站 环境抗扰度 

                                       IEC61326-1                                        工业                        测量、控制和实 验室用电气设备- EMC 要求

                                     FCC 47 CFR 15， 第 15.107 条             A 级                            传导发射限制 

                                    ISED ICES-003， 第 5(a)(i) 条                 A 级                    传导发射限制 

环境                            IEC60529                                             IP66                            入口防护 

SFS-EN ISO 6270-1:2017 +40 °C / 100 %RH ，480 h 恒湿冷凝大气 （C5-M 级）

SFS-ISO 9227:2017 中性盐雾 (NSS)， 35 °C，5 %， PH 6-7，1000 h 盐雾 （C5-M级） 

安 全性IEC/EN61010-1， 第 3 版 UL 61010-1:2012 CSA C22.2 No. 61010-1-12         合规            测量、控制和实 验室用电气设备 的安 全要求 — 第1 部分： 一般要求 

生产标准 

CE 标志EMC 指令、低压指令、RoHS 指令、 WEEE 指令

工作环境 

变压器油类型                                                                        矿物油 

要求变压器油具备的zui低燃点1)                                              +125 °C 

油液入口的变压器油压                                         Max. 2 barabs 连续 爆裂压力 20 barabs

 油液入口的变压器油温度                                                        Max.+100 °C 

环境湿度范围                                                                    0 ... 100 %RH，凝结 

工作时的环境温度范围                                                        -40 ... +55 °C 

贮藏温度范围-40 ... +60 °C 

 1)该燃点 [变压器油的] 通常比闭环闪点大约高 10 °C。有关示例，请参见 Heathcote, Martin J. The J& P Transformer Book. 13th ed. Elsevier, 2007. 

电源 工作电压                                                100 ... 240 VAC，50 ... 60 Hz，±10 %

过压类别                                                                                III 

Max. 电流                                                                            消耗10 A

Max.功耗                                                                            500 W

 +25 °C 下的典型功耗 100 W 

输出 

RS-485 接口 

支持协议                                                Modbus RTU 协议、DNP3 通讯协议（可选 功能）

电流隔离                                                            2 kV RMS，1 min 

以太网接口 

支持协议       Modbus TCP 协议、超文本传输协议 (HTTP)、安 全超文本传输协议 (HTTPS)、 DNP3 通讯协议（可选功能）、IEC 61850 协议（可选功能） 

电流隔离                                                4 kV AC（50 Hz，1 min） 

继电器输出 

继电器                                            数量3 个，用户可选常开 (NO) 或常闭 (NC) 

触发类型                                                气体警报（用户可选择限值） 

Max.切换电流                6 A（在 250 VAC 条件下） 2 A（在 24 VDC 条件下） 0.2 A（在 250 VDC 条件下） 

用户界面                                 界面类型基于 Web 的用户界面，可通过标准 Web 浏览器操作 

机械规格 

油路连接                        对于 10 mm 外径管，使用不锈钢 Swagelokâ 接头。 请参见维萨拉提供的适配器配件列表。 

变压器油管                                zui大长度zui大10 m，用于 7 mm 内径管Max.5 m，用于 4 mm 内径管 

材料                                                    船用铝 (EN AW-5754)，不锈钢 AISI 316 

OPT100变压器油溶解气体监测系统外形尺寸

电力变压器是变电站的昂贵资产，通常占总投资的 60%。在从发电到配电的过程中，电力变压器对于确保整个电网中可靠的电力供应也至关重要。
为确保相关设备可长期操作，对于电力设施的基于状况的现代维护策略而言，在线监测和自动状态评估已然不可或缺。可靠的溶解气体DGA 监测系统已成为提供有关变压器状况的准确数据的重要工具。但是，由于市面上有多种不同的 DGA溶解气体监测系统可供选择，用户可能很难区分来自不同制造商的各式各样的设备。
以下技术文章OPT100变压器油溶解气体 DGA 监测系统的新发展，以及这些 DGA 监测系统如何显著降低老款监测系统中采用的测量技术所导致的不确定性，并且着重介绍了从油中提取气体的方法以及基于红外的气体检测中的交叉敏感性。
从油中提取气体借助维萨拉 Optimus™ DGA变压器油溶解气体监测系统，可以在部分真空下从变压器油中提取气体，这意味着可以在受控温度下在绝 对压力非常低时进行提取。。与传统的顶部空间或 薄膜方法相比，真空抽气可导致更完整的气体分离；这因 此可显著降低对油中气体溶解度值（也称作奥斯特瓦尔 德 (Ostwald) 系数）的依赖，并且在跨广泛的油范围时更可靠。

相比之下，在使用传统的顶部空间提取方法时，为了从 仅部分提取的气体中计算油中气体浓度，则需要利用奥 斯特瓦尔德 (Ostwald) 系数。这些系数对于不同气体而 言是不同的，并且依赖于温度、油质量和基础油品类型 （例如，环烷或石蜡）。利用维萨拉 Optimus™ OPT100变压器油溶解气体DGA 监 测系统的部分真空提取功能，与系数差异相关的测量不 确定度可以降低到顶部空间测量不确定度的三分之一。 要产生真空，Optimus™ DGA变压器油溶解气体监测系统不使用真空泵。 代替使用真空泵，该监测系统采用一种独特的方法，即 在油缸中利用油量作为活塞，通过使用磁力齿轮泵移动 油以便在油层容量的上方形成真空。然后，油样通过真 空喷洒以便提取气体（图 1）。

图 1. OPT100变压器油溶解气体通过使用油缸顶部处的闭合阀将油泵出，在油层的上方形成真空 (A)。通过真空喷油提取气体 (B)。

使用真空提取技术可实现更完整的气体分离，甚至在变 压器油中全部溶解的气体的压力非常低时增加测量可 靠性。例如，在以下情况下时气体的压力可能会远远低 于饱和：密封的变压器，或者经过除气工艺总气体压力 可能远远低于 100 mbar。 基于红外的气体检测 在提取的气体分子暴露在非色散红外光 (NDIR) 之下 时，它们会随着逐渐转移到激发分子状态而吸收能量 （图 2）。吸收的波长对于每种气体而言是唯 一的，这形成特定于气体的“指纹”，可用于确定提取的气体混合物 中的气体成分（图 3）。吸收强度取决于气体浓度，因此 可以通过测量光强度确定每种特定气体的占比。 IR 测量的主要优势之一即，它是一种基础的气体分析 方法，其中，故障气体的特定于气体的吸收波长和吸收 不会随着时间而变化。这使得能够实现长期的免校准操 作，只要了解了其他可能的漂移机制并且使用 DGA 监 测系统进行了补偿。

 图 2.   OPT100变压器油溶解气体分析仪基于红外吸收光谱，由转移到激发状态的分子导致的红外光吸收的示意图。

图 3.  OPT100变压器油溶解气体CO2 、CO、乙炔、乙烯、乙烷和甲烷气体的红外光吸收谱带。