維薩拉DGA —— 現(xiàn)在也適用于天然酯

VAISALA公司OPT100變壓器油溶解氣體分析監(jiān)測系統(tǒng)特點(diǎn)

• 無需任何類型的耗材。
• 無需監(jiān)測和更換載氣或校準(zhǔn)用氣
• 無需更換內(nèi)接管或測量組件
• 無需維修或更換固定過濾器、濾光輪、薄膜或毛細(xì)管

當(dāng)我們說無需維護(hù)時，我們的意思就是無需維護(hù)。在15年以上的使用壽命內(nèi)，無需更換任何消耗品、服務(wù)或零件。就這么簡單。下面就來說明 Optimus 是如何做到的。 在設(shè)計 OPT100變壓器油中溶解氣體分析監(jiān)測系統(tǒng)時，我們?nèi)∠藲馄俊V光輪和其他消耗品。Optimus為行業(yè)帶來真正的、始終在線的監(jiān)測。因此，您不僅可以看到采樣型式抽檢能夠呈現(xiàn)的內(nèi)容，還 可以發(fā)現(xiàn)趨勢和氣體處理模式。 無需維護(hù)，零消耗品。 NDIR非分散紅外——在線 DGA解決方案 光學(xué)測量技術(shù)本質(zhì)上僅需幾個非移動部件。這會帶來多重好處：更簡單、更穩(wěn)健 的設(shè)計；盡可能少量的組件；重要的是， 沒有零件會發(fā)生磨損或需要更換。就是 這樣。 解決總體擁有成本難題 在線 DGA 監(jiān)測的真實(shí)成本來自于解決 方案所需的維護(hù)量。對于像OPT100這樣的真正的紅外設(shè)備，因?yàn)闆]有什么需 要替換或更改的零件，隨著時間的推移， 其成本可以忽略不計。黛爾特（北京）科技有限公司提供OPT100變壓器油溶解氣體監(jiān)測系統(tǒng)

直觀易用 兩小時內(nèi)即可安裝Optimus的安裝只需不到兩個小時。無 需制造商認(rèn)證的技術(shù)人員來安裝和編 程該設(shè)備，也不需要幾天后再回來進(jìn)行 額外的編程。 4 基于網(wǎng)絡(luò)的用戶界面將指導(dǎo)您逐步完 成簡化的過程。一旦完成，您就可以離 開 ，讓 Optimus OPT100完成其余的工作。

堅(jiān)固的機(jī)械結(jié)構(gòu)帶來更長的使用壽命Optimus OPT100變壓器油溶解氣體分析監(jiān)測系統(tǒng)的每一個組件都經(jīng)過細(xì)心設(shè)計和精心挑選，只因我們秉承這樣一個目標(biāo)——成為堅(jiān)固、使用壽命長的溶解氣體分析DGA。 只有高質(zhì)量的零件才能符合我們嚴(yán)格的測試和資格標(biāo)準(zhǔn)，例 如磁力泵、不銹鋼管道和高質(zhì)量閥門。其紅外測量單元是密封的，以防止光學(xué)元件受到污染。 監(jiān)測系統(tǒng)安裝在 IP66 級外殼內(nèi)，以達(dá)到良好的防塵防水效 果——并且可以使用三種不同的選項(xiàng)進(jìn)行安裝：地面支架、固定墻面安裝或減震墻面安裝。 Optimus OPT100變壓器油溶解氣體分析監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行時自然涼爽，設(shè)計上無需冷卻風(fēng)扇。換句話說， 另一個典型的 DGA溶解氣體分析監(jiān)測系統(tǒng)故障點(diǎn)已被完全消除。 所有 9 種氣體，從所有酯類液體和礦物油中測量Optimus不僅完全符合礦物油標(biāo)準(zhǔn)，也符合合成酯和天然酯 標(biāo)準(zhǔn)。此外，可選的 O2 + N2 測量，通過維薩拉的總氣體壓力 方法得以增強(qiáng)，為您提供可靠的泄漏檢測。 真空氣體提取 良好的氣體分析始于真空氣體提取，而不是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的頂部 空間法，從而確保獲得好的氣體樣本。 

值得信賴、 安 全可靠。可延長電力變壓器的使用壽命。 OPT100具有良好的穩(wěn)定性、可靠性和測量性能，可用于檢測故障氣體的形成。 它采用 DGA 氣體紅外測量、真空抽氣技術(shù)和 總氣體壓力 測量來檢測進(jìn)入密封變壓器油箱的空氣，因而備受信賴。

使用 O2 + N2 采取額外措施：“魚與熊掌”兼得。帶有可選 O2 + N2 測量功能的 OPT100 為您提供所有 9 種氣體的全 面監(jiān)測和趨勢數(shù)據(jù) - 由維薩拉總氣體壓力功能加持。維薩拉的獨(dú)特組合提供了可靠的方法，用于檢測環(huán)境空氣是否進(jìn)入您的變壓器造成損害——這是僅靠 O2 測量無法實(shí)現(xiàn)的。2025 年夏季開始交付。

電力變壓器是變電站的昂貴資產(chǎn)，通常占總投資的 60%。在從發(fā)電到配電的過程中，電力變壓器對于確保整個電網(wǎng)中可靠的電力供應(yīng)也至關(guān)重要。
為確保相關(guān)設(shè)備可長期操作，對于電力設(shè)施的基于狀況的現(xiàn)代維護(hù)策略而言，在線監(jiān)測和自動狀態(tài)評估已然不可或缺。可靠的溶解氣體DGA 監(jiān)測系統(tǒng)已成為提供有關(guān)變壓器狀況的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的重要工具。但是，由于市面上有多種不同的 DGA溶解氣體監(jiān)測系統(tǒng)可供選擇，用戶可能很難區(qū)分來自不同制造商的各式各樣的設(shè)備。
本技術(shù)指南介紹了OPT100變壓器油溶解氣體DGA監(jiān)測系統(tǒng)的新發(fā)展，以及這些DGA監(jiān)測系統(tǒng)如何顯著降低老款監(jiān)測系統(tǒng)中采用的測量技術(shù)所導(dǎo)致的不確定性，并且著重介紹了從油中提取氣體的方法以及基于紅外的氣體檢測中的交叉敏感性。
從油中提取氣體借助維薩拉 Optimus? DGA變壓器油溶解氣體監(jiān)測系統(tǒng)，可以在部分真空下從變壓器油中提取氣體，這意味著可以在受控溫度下在絕 對壓力非常低時進(jìn)行提取。。與傳統(tǒng)的頂部空間或 薄膜方法相比，真空抽氣可導(dǎo)致更完整的氣體分離；這因 此可顯著降低對油中氣體溶解度值（也稱作奧斯特瓦爾 德 (Ostwald) 系數(shù)）的依賴，并且在跨廣泛的油范圍時更可靠。

相比之下，在使用傳統(tǒng)的頂部空間提取方法時，為了從 僅部分提取的氣體中計算油中氣體濃度，則需要利用奧 斯特瓦爾德 (Ostwald) 系數(shù)。這些系數(shù)對于不同氣體而 言是不同的，并且依賴于溫度、油質(zhì)量和基礎(chǔ)油品類型 （例如，環(huán)烷或石蠟）。利用維薩拉 Optimus? OPT100變壓器油溶解氣體DGA 監(jiān)測系統(tǒng)的部分真空提取功能，與系數(shù)差異相關(guān)的測量不 確定度可以降低到頂部空間測量不確定度的三分之一。 要產(chǎn)生真空，Optimus? DGA變壓器油溶解氣體監(jiān)測系統(tǒng)不使用真空泵。 代替使用真空泵，該監(jiān)測系統(tǒng)采用一種獨(dú)特的方法，即 在油缸中利用油量作為活塞，通過使用磁力齒輪泵移動 油以便在油層容量的上方形成真空。然后，油樣通過真 空噴灑以便提取氣體（圖 1）。

圖 1. OPT100變壓器油溶解氣體通過使用油缸頂部處的閉合閥將油泵出，在油層的上方形成真空 (A)。通過真空噴油提取氣體 (B)。

使用真空提取技術(shù)可實(shí)現(xiàn)更完整的氣體分離，甚至在變 壓器油中全部溶解的氣體的壓力非常低時增加測量可 靠性。例如，在以下情況下時氣體的壓力可能會遠(yuǎn)遠(yuǎn)低 于飽和：密封的變壓器，或者經(jīng)過除氣工藝總氣體壓力 可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于 100 mbar。 基于紅外的氣體檢測 在提取的氣體分子暴露在非色散紅外光 (NDIR) 之下 時，它們會隨著逐漸轉(zhuǎn)移到激發(fā)分子狀態(tài)而吸收能量 （圖 2）。吸收的波長對于每種氣體而言是唯 一的，這形成特定于氣體的“指紋”，可用于確定提取的氣體混合物 中的氣體成分（圖 3）。吸收強(qiáng)度取決于氣體濃度，因此 可以通過測量光強(qiáng)度確定每種特定氣體的占比。 IR 測量的主要優(yōu)勢之一即，它是一種基礎(chǔ)的氣體分析 方法，其中，故障氣體的特定于氣體的吸收波長和吸收 不會隨著時間而變化。這使得能夠?qū)崿F(xiàn)長期的免校準(zhǔn)操 作，只要了解了其他可能的漂移機(jī)制并且使用 DGA 監(jiān) 測系統(tǒng)進(jìn)行了補(bǔ)償。

 圖 2.   OPT100變壓器油溶解氣體分析儀基于紅外吸收光譜，由轉(zhuǎn)移到激發(fā)狀態(tài)的分子導(dǎo)致的紅外光吸收的示意圖。

圖 3.  OPT100變壓器油溶解氣體CO2 、CO、乙炔、乙烯、乙烷和甲烷氣體的紅外光吸收譜帶。 

Optimus? 100 DGA 變壓器油溶解氣體監(jiān)測系統(tǒng)的溫控 IR 模塊由光源、帶通 濾波器、氣室、反射鏡和檢測器構(gòu)成（圖 4）。使用帶通濾 波器選擇測量的波長，帶通濾波器僅允許特定的波段通 過。作為該模塊的一個關(guān)鍵部分，可調(diào)諧濾波器允許更 廣范圍的 IR 掃描，揭示吸收區(qū)域的形狀和峰值。該模塊 通過對 IR 吸收以及吸收峰的形狀進(jìn)行分析，能夠?yàn)闄z測 到的不同氣體及其濃度提供優(yōu)異的選擇性。因此，氣體分析基于使用寬廣的波長范圍收集的信號。 所有 IR 傳感器元件（包括微輝光源、濾波器和檢測器）均 為在單晶硅晶片上制成的微機(jī)電系統(tǒng) (MEMS)。我們專 門針對 Optimus?100 DGA變壓器油溶解氣體監(jiān)測系統(tǒng)對這些元件進(jìn)行設(shè)計 和優(yōu)化，并且在我們自有的潔凈室中制造這些元件。為 了進(jìn)一步提高可靠性，光學(xué)測量模塊不含移動部件。 消除漂移 盡管在采用基于 IR 的分析時，故障氣體的吸收特性不會 隨著時間而變化，但測量信號仍有可能受到其他因素的 影響。因此，DGA 監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)補(bǔ)償或消除此類漂移影響。 IR 技術(shù)中典型的漂移機(jī)制包括傳感器部件（例如光源和 檢測器）的污染或老化。DGA 變壓器油溶解氣體系統(tǒng)應(yīng)具備針對此類機(jī)制 進(jìn)行補(bǔ)償?shù)耐緩剑员銓?shí)現(xiàn)長期穩(wěn)定的測量。這至關(guān)重 要，因?yàn)闅怏w趨勢是揭示變壓器狀況的重要的信息來 源之一。 維薩拉開發(fā)了許多獨(dú)特方法，可以克服漂移并確保穩(wěn)定 的測量值，而無需進(jìn)行重新校準(zhǔn)。借助 Optimus? 100 DGA 變壓器油溶解氣體 監(jiān)測系統(tǒng)，可以建立和控制內(nèi)部氣體提取和油處理機(jī) 制，以便使油中受污染的化合物無法在光學(xué)表面上聚集 并導(dǎo)致長期漂移。此外，使用完全密封的機(jī)械結(jié)構(gòu)避免 了任何外部污染，這意味著來自環(huán)境空氣的任何化合物 都無法接觸到光學(xué)元件并影響測量結(jié)果。 提供參考測量 Optimus? DGA 變壓器油溶解氣體監(jiān)測系統(tǒng)能夠在每個油采樣周期中為 內(nèi)部校準(zhǔn)創(chuàng)建參考測量值。對預(yù)定義波長范圍的掃描和 測量既會在存在提取氣體時進(jìn)行，也會在光學(xué)模塊中的 氣體被清 除后的真空環(huán)境下進(jìn)行。后一個過程中的測量 值將作為參考值。這兩個掃描信號的比率定義實(shí)際吸收 率，從而定義氣體濃度。這使得系統(tǒng)能夠補(bǔ)償光學(xué)元件 中可能出現(xiàn)的漂移，無論是由于老化還是污染造成的。

圖 4. Optimus? 100 DGA 變壓器油溶解氣體監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)置紅外IR模塊的示意圖。

圖 5 顯示了 IR 傳輸信號的一個示例，分別展示了存在氣 體時和真空下（無氣體）在穩(wěn)定測量期間以及光源強(qiáng)度 發(fā)生 10% 漂移時的情況。 油中自動校準(zhǔn) - 確保長期性能并消除漂移 使用中的變壓器油具有非常復(fù)雜的化學(xué)成分，包括用于 變壓器診斷的關(guān)鍵故障氣體和較重的烴類氣體以及其 他揮發(fā)性有機(jī)化合物 (VOC)。烴類氣體和 VOC（干擾氣 體）的 IR 吸收譜帶可能會與故障氣體重疊，如果不能識 別它們并加以補(bǔ)償，將會干擾吸收信號，從而給氣體分 析帶來負(fù)面影響。 但與關(guān)鍵故障氣體相比，這些化合物具有不同的物理特 性。Optimus? DGA 監(jiān)測系統(tǒng)會利用 VOC 和關(guān)鍵故障 氣體之間的此種物理差異來對 VOC 進(jìn)行補(bǔ)償。在不同 條件下提取氣體時，較重的烴類氣體的提取量會顯著降 低。憑借 IR 吸收測量，我們能夠在每個提取步驟中發(fā)現(xiàn) 干擾氣體提取量的降低（圖 6）。借助此方法，可以計算出 干擾氣體的相對比例，并從實(shí)際測量信號中相應(yīng)減去干 擾氣體。

此功能稱作油中自動校 準(zhǔn)。Optimus? DGA 會在安裝完成后的首 個測量周期中運(yùn)行該自動校 準(zhǔn)，以便監(jiān)測系統(tǒng)識別和“了解”油 中存在的烴類氣體和 VOC 的混合情況。在正常運(yùn)行過程中，油中自動校 準(zhǔn)功能會定期運(yùn)行，大約每月一次。 該功能會通過重復(fù)運(yùn)行計算來確保 其能夠有效地針對油成分的變化進(jìn) 行補(bǔ)償，從而確保長期性能。