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摘要：针对目前变压器轻瓦斯运行机理设计一种轻瓦斯智能监测装置，实现轻瓦斯油位信息在线监测，并可实现实时获取轻瓦斯产气速率，为运行人员检修决策提供依据，有效降低变压器运行风险。
关键词：轻瓦斯信号产气速率故障气体智能检测
引言
瓦斯继电器安装在变压器箱盖与储油柜的联管上，当油浸式变压器的内部发生故障时，电弧将使绝缘材料分解并产生大量的气体或造成油流冲动，使继电器的接点动作，以接通指定的控制回路，并及时发出信号或自动切除变压器。目前，瓦斯继电器保护有轻瓦斯和重瓦斯两种情况。当油面降低到250mm-350mm刻度线时，轻瓦斯触电导通，变压器非电量保护动作报警；当油流推动挡板时，重瓦斯触电导通，变压器非电量保护动作报警。
当变压器冷却系统由于密封不严造成主变内部轻微进气时，此时瓦斯内部产气速率较慢，随时间积累瓦斯内部气体增加，达到阈值轻瓦斯动作，；当主变内部发生严重故障会产生大量气体，产气速率急速增加，达到阈值轻瓦斯发动作信号。由此可知，瓦斯内部产气速率的快慢一定程度上反映了变压器潜伏性故障的发展程度。而现阶段轻瓦斯内部产气速率需由工作人员根据自身经验自行判断，其处理结果也根据人员运行经验不同而有较大出入，这从一定程度上为变压器健康稳定运行带来一定风险。
为了解决上述问题，本文设计了一种轻瓦斯继电器智能监测系统。该系统通过视频实时监控，实现了瓦斯继电器油位刻度的在线监测，可在不停电情况下及时获取油位刻度及产气速率，有效去除了运行中二次问题的影响，具有可知性、识别精度高、安全可靠等优点。
一设计方案
本设计的目的旨在实现变压器轻瓦斯实时监控，及时反馈轻瓦斯内产气速率，并在轻瓦斯动作的同时及时发出油位信息及产气速率数值信息。
1、装置整体设计
装置整体设计接线如图2所示，根据功能需要，装置采用两个电容贴片继电器，分别用于监测初次产生气体及轻瓦斯信号动作时的电容量，两个电容信号分别输入装置的信号处理模块，进行信号处理，分析瓦斯内部产气速率，并将处理结果输出到显示模块进行结果显示。装置预留有485通讯接口，可同时实现信息结果上传至后台，实现信息就地与后台共享。
图2轻瓦斯智能监测装置原理图
（其中，A、B为电容继电器，1：上法兰；2：左右法兰，接管路；3：玻璃监视窗）
2、等效电路原理
图3瓦斯继电器壳体俯视截面图
（其中，1：玻璃观测窗；2：金属外壳；3：电容继电器；4：等效电容）
本设计采用的电容式贴片继电器可实现非接触式测量液位，继电器设于瓦斯继电器单侧的玻璃监测窗，其等效电路模型如图3所示。在运行中，电容继电器内部金属芯片与瓦斯金属外壳等效于电容两个极板，瓦斯继电器内部空气或绝缘油即为电容介质，因此瓦斯壳体即可等效为如图3右侧所示并联四个电容器。由于空气介电常数约为1，而变压器油的介电常数约为2.2~2.4之间，因此随着瓦斯内部液位变化，等效电容内绝缘介质亦在变化，与之同时电容继电器输出电容量随之变化，因此通过监测瓦斯内电容量变化即可实时得知瓦斯内部液位信息。从图2可知本文设计装置的动作特征为：
（1）正常运行瓦斯内部充满绝缘油，等效电容介质为绝缘油，介电常数为2.2~2.4；
（2）当有气体产生，油位下降，液面低于A点，瓦斯内部介质为大量绝缘油与少量空气，继电器A发出信号；
（3）随着气体增加液面下降，当液面低于B点（即警示点），轻瓦斯动作发信号，同时继电器B发出信号；
3、信号处理模块
在信息处理过程中，信号处理采用单片机实现，在系统运行过程中，继电器A发信号同时触发单片机，开始记录时间动作时间T1；待继电器B动作发信号，同时触发单片机，记录动作时间T2。随后，单片机计算模块依据公式（1）计算瓦斯内部产气速率，并将结果通过显示单元显示。
v=H/（T1-T2）（1）
其中，H为A、B继电器垂直高度差。
依据规程及运行经验，如果瓦斯内部产气速率过高（V1），则表明主变内部可能存在潜伏性故障，需要即可采取相应措施；如果内部产气速率较高（V2），则可采取缩短周期跟踪分析的方式继续关注。在信息处理时，单片机内部处理模块通过将瓦斯实时产气速率v与标准值V1、V2比较：
1）若v<V2，则变压器内部气体可能由于长时间累积产生，内部潜伏性故障可能性较低，只需将瓦斯内部气体排出即可，无需其他处理措施；
2）若V2<v<V1，则变压器内部产生潜伏性故障的可能性较大，需取样分析，并根据结果排除瓦斯内部气体加强跟踪；
3）若v>V1，变压器较大可能存在严重潜伏性故障，则监测装置立即启动声光报警，在瓦斯端机后台均做出提示，提醒工作人员立即采取处理措施，防止事故扩大；
二结束语
本文提供一种轻瓦斯智能监测装置设计方案，旨在不改变轻瓦斯内部结构的前提下充分利用瓦斯继电器外壳结构，通过电容贴片继电器与控制系统实现瓦斯内部油位在线监测，并实时显示瓦斯内部产气速率，并根据监测结果做出声光提示，为运行人员检修决策提供依据。
参考文献：
[1]张淑敏.浅析主变压器气体继电器故障性质的判别及处理[J].中国高新技术企业.2016（12）
[2]杨帅，周任军，汤放奇，范源.油浸式变压器气体继电器检测装置的设计[J].湖南电力.2011（02）
[3]韩玉海，殷占宝，李剑锋.气体继电器的工作原理及动作原因研究[J].知识经济.2008（06）