[發明專利]便攜式變壓器油中溶解氣體多組分在線監測儀

無效

• 申請號: 201310278008.X
• 申請日: 2013-07-03
• 公開（公告）號: CN103411920A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 王敏;朱達榮;王雅;姬敬;石云
• 申請（專利權）人: 安徽建筑大學
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39;G01N21/03
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明屬于一種氣體的激光光譜測量儀器，具體是一種便攜式變壓器油中溶解氣體多組分在線監測儀，它能同時測量CO、CO₂、C₂H₂和CH₄四種氣體的濃度。

背景技術

隨著國內電力需求和電網規模的擴大，變壓器作為電力系統的樞紐設備，其運行可靠性直接影響電力系統的安全運行。變壓器絕緣油中氣體組分和濃度很大程度地反映了變壓器的熱電故障程度和使用壽命，變壓器油中氣體分析己成為變壓器內部潛伏性故障檢測的有效技術手段。研究和發展絕緣油氣體的多組分、在線檢測技術具有重要的理論和現實意義。

變壓器油中溶解氣體組分主要有N₂、O₂、H₂、CH₄、C₂H₂、C₂H₄、C₂H₆、CO、CO₂等氣體。正常情況下油浸式電力變壓器內的油和絕緣紙材料在熱和電的共同作用下，會逐漸老化和分解，產生少量的低分子烴類及CO₂、CO等氣體，和油中溶解的空氣一起稱為正常氣體。若變壓器內部存在潛伏性過熱或放電故障時，便會加速油和絕緣紙材料的老化和分解，產生較大量的CH₄、C₂H₂、H₂、CO、CO₂等氣體，稱為故障氣體。變壓器內部大部分氣體量較少時都會溶于變壓器油中，當氣體產量大于油中溶解量時，便有部分氣體以游離態的形式釋放出來。因此通過在線監測絕緣油中氣體種類及含量可以反映變壓器的運行狀況，及時準確地檢測出電力變壓器潛伏性故障。

國家電網公司企業標準規定CH₄、C₂H₂的最低檢測限值在0.5???????????????????????????????????????????????，CO₂、CO的最低檢測限值為25。目前普遍使用的監測儀器基本上還是基于油色譜分析的儀器。雖然油色譜分析法有足夠的檢測靈敏度，但常規的油色譜分析法是一種離線分析方法，存在一些不足之處：不僅脫氣中可能存在較大的誤差，而且檢測曲線的人工修正也會加大誤差。?從取油樣到實驗室分析，作業程序復雜，花費的時間和費用較高。在技術經濟上不能適應電力系統發展的需要，檢測周期長，不能及時發現潛伏性故障和有效的跟蹤發展趨勢，因受其設備費用和技術力量的限制，不可能每個電站都配備常規油色譜分析儀，運行人員無法隨時掌握和監視本站變壓器的運行狀況，從而會加大事故率。基于激光光譜技術的氣體傳感技術，能夠實現對氣體的高靈敏、高分辨、非接觸在線檢測，儀器維護量低。通過多氣體成分的同時測量，還可以極大提高監測的靈敏度和可靠性，減少變壓器故障的誤報率。因此，基于激光光譜法的氣體檢測的技術在變壓器油中溶解氣體的在線監測領域有著重要應用前景。

發明內容

本發明提出了一種基于可調諧半導體激光吸收光譜技術的多組分CO、CO₂、C₂H₂、CH₄高靈敏在線監測儀，使用三臺近紅外波段DFB半導體激光器，利用CO、CO₂、C₂H₂和CH₄在近紅外光譜區的特征吸收，并結合光纖光開關技術實現對CO、CO₂、C₂H₂和CH₄的分時檢測，采用波長調制光譜和二次諧波檢測技術、串聯結構長光程技術實現對變壓器油中溶解氣體CO、CO₂、C₂H₂和CH₄的快速、高靈敏、無干擾的氣體濃度測量。通過對油中溶解多種氣體成分同時檢測，提高了變壓器故障診斷的準確性和可靠性。

本發明的技術方案如下：