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技術文章 | Technical articles
目前，海南已形成覆蓋全島的220千伏“目"字形雙環網。但是，海南卻是國內唯依沒有超高壓輸電主網架的省級區域。“十四五"期間，碳達峰碳中和目標催生海南省內電力供應格局從多元化逐步向清潔綠色方向發展，現有的220千伏骨干電網難以滿足電力輸送要求。
海南500千伏主網架項目以覆蓋全島的500千伏“口"字型環網為目標，包括椰城（海口東）輸變電新建工程、昌化（西部）輸變電新建工程、三亞輸變電新建工程和昌江核電二期接入系統工程4個工程，新建椰城、昌化、三亞等3座500千伏變電站，500千伏輸電線路環島長度約838千米，線路路徑穿越全省14個市縣，計劃2023年6月底開工建設，“十四五"末期投產。
中南院承擔了椰城（海口東）輸變電新建工程、昌化（西部）輸變電新建工程、昌江核電二期接入系統工程三個工程的勘察設計任務，包含500千伏變電站2座，500千伏線路438千米。
500千伏主網架項目是保障海南省核電與海上風電送出和消納的必要工程，對適應海南能源輸入多樣化發展需要、支撐海南全島建設“一區一港"及“三區一中心"重大戰略的實施意義重大。
海南500千伏主網架項目是海南電網公司第一個500千伏輸變電工程，然而，這并不是中南院第一次在碧海銀灘篆刻自己的名字。
第1章 基本說明（LYGCXT5000變壓器油色譜在線監測系統量身打造，品種齊全）
上海來揚電氣科技有限公司非常感謝您選用變壓器油色譜在線監測系統。為確保安全正確的使用本系統，請在使用前一定詳細閱讀本使用手冊。閱讀后請妥善保存，以便必要時查閱。
本使用手冊在安全規程上采用如下三種方式強調一些重要事項：
1.1 規定用途（LYGCXT5000變壓器油色譜在線監測系統量身打造，品種齊全）
是用于電力變壓器油中溶解氣體的在線分析與故障診斷，適用于 110kV 及以上電壓等級的電力變壓器、電弧爐變壓器、電抗器以及互感器等油浸式高壓設備。
1.2 相關標準（LYGCXT5000變壓器油色譜在線監測系統量身打造，品種齊全）
本設備引用下列標準，通過引用標準中的相關條文構成本標準的條文。由此規定了本設備的技術要求、驗收規則、檢驗方法、適用范圍、包裝要求、標志、運輸及儲存。
（ 1 ）GB1094 － 1996 電力變壓器
（ 2 ）GB2536 － 1990 變壓器油
（ 3 ）GB7597 － 1987 電力用油取樣方法
（ 4 ）GB/T507 － 1986 絕緣油介電強度測定法
（ 5 ）GB/T7601 － 1987 運行中變壓器油水分測定法
（ 6 ）GB/T14542 － 93 運行中變壓器油的維護管理規定
（ 7 ）DL/T 596 － 1996 （ 2005 復審） 電力設備預防性試驗規程
（ 8 ）DL/T 572 － 1995 （ 2005 復審） 電力變壓器運行規程
（ 9 ）GB /T 7252 --- 2001 變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則
（ 10 ）GB/T17623 － 1998 絕緣油中溶解氣體組份含量的氣相色譜測定法
（ 11 ）GB/T 2423 － 2001 電工電子產品環境試驗
（ 12 ）GB/T 17626 － 1998 電磁兼容試驗和測量技術
（ 13 ）GB/T 13384 － 1992 機電產品包裝通用技術要求
（ 14 ）GB190 — 1990 危險貨物包裝標志
（ 15 ）GB5099 － 1994 鋼質無縫氣瓶
（ 16 ）GB/T 9361 － 1988 計算站場地安全要求
（ 17 ）GB 4943 － 2001 信息技術設備的安全
（ 18 ）GB/T 2887 － 2000 電子計算機場地通用規范
（ 19 ）GB 4208 － 1993 外殼防護等級（ IP 代碼）
1.3 安全規程（LYGCXT5000變壓器油色譜在線監測系統量身打造，品種齊全）
從事本設備的安裝、投入運行、操作、維護和修理的所有人員
◆ 必須有相應的專業資格。
◆ 必須嚴格遵守各項使用說明。
◆ 不要在數據處理服務器上玩電子游戲、瀏覽網頁。
◆ 不要在數據處理服務器上任意安裝軟件，避免不必要的沖突。
違章操作或錯誤使用可能導致：
◆ 降低設備的使用壽命和監測精度。
◆ 損壞本設備和用戶的其他設備。
◆ 造成嚴重的或致命的傷害。
第二章 簡介（LYGCXT5000變壓器油色譜在線監測系統量身打造，品種齊全）
變壓器油色譜在線監測系統可實現自動定量循環清洗、進油、油氣分離、樣品分析、數據處理、實時報警；快速地在線監測變壓器等油浸式電力高壓設備的油中溶解故障氣體的含量及其增長率，并通過故障診斷專家系統早期預報設備故障隱患信息，避免設備事故，減少重大損失，提高設備運行的可靠性。該系統作為油色譜在線監測領域的新一代產品，將為電力變壓器實現在線遠程 DGA 分析提供穩定可靠的解決方案，是電力系統狀態檢修制度實施的有力保障。
LYGCXT5000 系統是結合了本公司在電力色譜自動全脫氣裝置運行中近十年的成功經驗，并總結國內外油色譜在線監測的優缺點，傾心打造而成。該系統保持了我公司產品向來所具有的穩定性、可靠性、準確性等方面的優勢：
? 在線檢測H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H2、C2H6的濃度及增長率；
? 定量清洗循環取樣方式，真實地反應變壓器油中溶解氣體狀態；
? 油氣分離安全可靠，不污染，排放和不排放變壓器油可由用戶自己選擇；
? 采用復合色譜柱，提高氣體組分的分離度；
? 采用進口特制的檢測器 ，提高烴類氣體的檢測靈敏度；
? 高穩定性、高精度氣體檢測技術，誤差范圍為 ± 10% ，優于離線色譜± 30%的指標；
? 成熟可靠的通信方式，采用標準網絡協議，支持遠程數據傳輸；
? 數據采集可靠性高，采用過采樣技術 Δ－∑模數轉換器，24 位分辨率，自動校準；
? 多樣的數據顯示及查詢方式，提供報表和趨勢圖，歷史數據存儲壽命為 10 年；
? 環境適應能力強，成功應用于高寒、高溫、高濕度、高海拔地區；
? 抗干擾性能高，電磁兼容性能滿足 GB/T17626 與 IEC61000 標準 ；
? 提供有兩級報警功能，報警信號可遠傳；
? 開放的數據庫，可接入電力系統局域網；
此外， LYGCXT5000 系統采用了模塊化設計，高性能嵌入式處理器的應用使色譜在線監測系統更加穩定可靠，并具有下列特點：
? 更快的分析周期，*小監測周期為 40-60 分鐘，可由用戶自行設置，推薦檢測周期為 24 檢測一次；
? 油氣分離速度快，僅需 10 分鐘左右，采用特殊的環境適應技術，消除溫、濕度變化對氣體分配系數的影響；
?分析后的油樣采用脫氣和緩沖處理技術，消除回注變壓器本體的油樣中夾雜的氣泡，多層隔離式回注油（返油）技術，優良保證載氣不會帶進變壓器本體中；
? C2H2 *低檢測限可達 0.3 μ L/L ；
? 采用雙回路多模式恒溫控制，控溫精度達 ± 0.1 ℃ ，設備配有自動恒溫工業空調；
? 采用嵌入式處理器控制系統，將油氣分離、數據采集、色譜分析、濃度計算、數據報警、設備狀態監控等多功能集于一體，不會出現數據丟失等情況，大大提高了系統的可靠性和穩定性；
? 功能接口電路采用光耦隔離設計，進一步提高系統抗干擾性能；
? 采用基于 RS-485 的總線標準，可實現全數字、遠程數據傳輸、控制和參數設置；
? 加強系統故障診斷功能，提供改良三比值法、大衛三角法和立方體圖示法，給出診斷結果 ；
? 加強系統自檢，增加遠程維護功能，提供設備異常事件報警；
? 可擴展性高，可便捷的與其它監測裝置集成；
? 系統結構緊湊，安裝維護簡便，操作人性化；
2.1 組成
LYGCXT5000 變壓器油色譜在線監測系統由現場監測單元、主控室單元及監控軟件組成。現場監測單元即色譜數據采集裝置由油樣循環采集單元、油氣分離單元、氣體檢測單元 、數據采集單元、現場控制處理單元、通訊控制單元及輔助單元組成。其中輔助單元包括置于色譜數據采集器內的載氣，變壓器接口、油管及通信電纜等。
其組成示意圖如圖 2.1 、圖 2.2 所示：
2.2 LYGCXT5000 變壓器油色譜在線監測系統工作原理
LYGCXT5000 變壓器油色譜在線監測系統工作時，先利用油樣采集單元進行油路循環，處理連接管道的死油，再進行油樣定量；油氣分離單元快速分離油中溶解氣體輸送到六通閥的定量管內并自動進樣； 在載氣推動下，樣氣經過色譜柱分離，順序進入氣體檢測器；數據采集單元完成 AD 數據的轉換和采集，嵌入式處理單元對采集到的數據進行存儲、計算和分析，并通過 RS485接口將數據上傳至數據處理服務器（安裝在主控室），*后由監測與預警軟件進行數據處理和故障分析。如圖 2.3 所示
2.3 LYGCXT5000 變壓器油色譜在線監測系統主要技術參數
序號 | 技術參數名稱 | 提供值 | ||
1 | 系統型號 | WBGCXT5000 | ||
2 | 工作環境溫度 | -40℃～＋70℃ | ||
3 | 工作環境濕度 | 相對濕度 5～95%（裝置內部既無凝露，也不應結冰） | ||
4 | 大氣壓力 | 70kPa～110kPa | ||
5 | 工作電源 | AC 220 V±10% ， 50Hz | ||
6 | 監測組分 | H2、 CO、 CO2、 CH4、 C2H4、 C2H2、 C2H6等 7 種氣體組分及總烴、總的氣體含量（含氣量）、相對增長率及優良增長速度； H2O 可選 | ||
7 | 分析診斷功能 | 通過改良三比值法、大衛三角法及立方體圖示法對監測數據進行分析、診斷，并提供原始譜圖 | ||
8 | *小檢測周期 | 40-60 分鐘，可由用戶自行設定，默認 24 小時 | ||
9 | 取樣方式 | 循環取樣，安全真實地反應變壓器中氣體真實情況 | ||
10 | 油氣分離方式 | 真空全脫氣方式 | ||
11 | 數據存儲壽命 | ≥ 10 年 | ||
12 | 配備載氣量 | 2 瓶 8L高純合成空氣，用一備一 | ||
13 | 監測氣體 | 測量范圍 | *低檢測 | |
（1） | H2 | 1 ～ 2000 µ l/l | 2µ l/l | |
（2） | CO、 CO2 | 5 ～ 5000 µ l/l | 5 µ l/l | |
（3） | CH4 | 0.1 ～ 2000 µ l/l | 0.1µ l/l | |
（4） | C2H4 | 0.1 ～ 2000 µ l/l | 0.1 µ l/l | |
（5） | C2H6 | 0.1 ～ 2000 µ l/l | 0.1 µ l/l | |
（6） | C2H2 | 0.1 ～ 1000 µ l/l | 0.1 µ l/l | |
（7） | H2O（可選） | 1 ～ 100 µ l/l | 1µ l/l | |
（8） | 總烴 | 1 ～ 8000 µ l/l | ||
（9） | 總含氣量 | 0.2 ～ 15% | ||
14 | 穩定性（測量偏差） | 同一試驗條件下對同一油樣的監測結果偏差不超過 10%（中等濃度） | ||
15 | 靜電放電抗擾度 | 4 級，± 8kV－± 15kV | ||
16 | 電快速瞬變脈沖群抗擾度 | 4 級，± 4kV | ||
17 | 浪涌（沖擊）抗擾度 | 4 級，± 4kV | ||
18 | 耐地震能力：地震波為正弦波；持續時間：三個周波，安全系數 1.80 | 地震烈度 9 度地區：地面水平加速度 0.4g，地面垂直加速度 0.2g | ||
地震烈度 8 度地區：地面水平加速度 0.25g，地面垂直加速度 0.125g | ||||
地震烈度 7 度地區：地面水平加速度 0.2g，地面垂直加速度 0.1g | ||||
19 | 存儲運輸極限環境溫度 | -40 ℃～＋ 80 ℃ | ||
20 | 外殼的防護性能 | 室內安裝部件（主站單元） IP51 ，室外安裝部件（本系統和通訊控制單元） IP56 | ||
21 | 外形尺寸 | 寬 600mm× 深 530mm× 高 1100mm | ||
22 | 整機重量 | 100kg | ||
23 | 基礎尺寸 | 寬 620mm× 深 530mm× 地面高 250mm | ||
2.4 LYGCXT5000 變壓器油色譜在線監測網絡
LYGCXT5000 變壓器油色譜在線監測系統通過用戶的 MIS 系統遠端顯示監測界面、數據查詢、參數設置等現場具備的全部功能。采用有線接入方式：一個電廠或變電站可以用一臺數據處理服務器，通過 RS485 總線控制多臺色譜數據采集器，每一臺色譜數據采集器可監測一臺電力變壓器 。
2.5 LYGCXT5000 變壓器色譜在線監測系統配置
標準配置 | 色譜數據采集器 | 含油樣循環 \ 油樣采集 \ 油氣分離 \ 氣體監測 \數據采集 \ 現場控制處理 \通訊控制單元及載氣 |
數據處理服務器 | 華碩工控 19"液晶彩色顯示器 | |
輔助單元一：通訊單元 | 有線方式：雙鉸屏蔽電纜 | |
RS485通訊接口 | ||
輔助單元二：載氣 | 2 瓶 8L高純合成空氣，用一備一 | |
輔助單元三： 接口法蘭及油管 | 接口法蘭根據變壓器接口圖紙由上海來揚加工油管長度根據現場安裝方案需要確定 | |
工業空調 | 所有現場設備都提供一臺工業空調，根據環境溫度 自動開啟加熱或降溫。 | |
非標配置 | 電源電纜 | 鎧裝屏蔽電纜， 2 × 1.5 |
微水模塊 | 增加微水監測功能 | |
控制屏 | 寬 800mm× 深 600mm× 高 2260mm，需在訂購前顏色 |
2009年6月30日，海南迎來中國電力發展上具有里程碑意義的盛事：亞洲第1、第2的超高壓、長距離、大容量跨海聯網工程——南方電網主網與海南電網500千伏聯網工程正式投入運行。自此，瓊粵“海底牽手"，實現了海南電網與南方電網主網的交流同步聯網，結束了海南電網孤島運行的歷史，實現了海南電網從“孤"到“聯"的歷史跨越。
南方電網主網與海南電網500千伏聯網工程起于廣東500千伏港城變電站，經徐聞開關站，止于海南500千伏福山變電站，線路全長約170千米。其中，廣東側架空線長約125千米，海南側架空線長約14千米；同時，采用三根約31千米的海底電纜穿越瓊州海峽。中南院承擔了500千伏福山變電站、徐聞開關站、海南側500千伏架空線、海底電纜及兩側終端站的勘察設計任務。
2019年5月30日，南方電網主網與海南電網第二回聯網工程建成投產。時隔十年，瓊粵再度跨海“牽手"，海南島與大陸實現雙回500千伏交流線路聯網。
南方電網主網與海南電網第二回聯網工程與第一回聯網工程平行建設，位于第一回聯網工程的東側。工程投運后，充分發揮了雙回聯網線互為備用的效益，解決了困擾海南電網多年的“大機小網"問題，進一步提高了聯網工程尤其是海底電纜的安全可靠性，為海南電網安全提供了雙重保障，也為調劑海南電力余缺、接收西部清潔水電等多種電源發展模式創造了條件。
在歷時十余載的聯網工程建設中，中南院承擔并完成了完整的勘察設計和全過程咨詢服務，實現了我國500千伏海底電纜工程“零"的突破。面對大長度、大容量、大水深海底電纜工程在國內尚無設計經驗的難題，中南院依托南方電網主網與海南電網兩回聯網工程，實現系列化創新型技術成果的落地實踐，形成了大量核心技術成果，所申報的“高壓海底電纜工程設計關鍵技術研究與應用"獲2022年度電力工程科技進步一等獎。除此之外，中南院培養了一批海纜領域技術專家和人才，在超高壓海底電纜勘察、設計領域達到了國內很先進的水平。
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