[發(fā)明專利]一種變壓器故障氣體的激光?氣相檢測方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710883992.0
• 申請日: 2017-09-26
• 公開（公告）號: CN107727574A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設計）人: 楊丁中
• 申請（專利權）人: 蘇州萊銫科技有限公司
• 主分類號: G01N21/00
• 分類號: G01N21/00;G01N30/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明屬于激光檢測領域，具體涉及一種變壓器故障氣體的激光 -氣相檢測方法。

背景技術

隨著國民經濟的發(fā)展，用電需求的迅猛增長，電網裝機容量和規(guī)模的日益增大，無論是發(fā)達國家還是發(fā)展中國家，電力系統(tǒng)一直都面臨著如何安全、優(yōu)質、經濟的供電的嚴峻考驗。由于設備制造技術和工藝的限制以及其運行和維護水平的缺陷，設備故障已經成為了誘發(fā)電網故障的主要因素。中國國家電網的調查顯示供電系統(tǒng)事故中，有48.15％的事故是由設備故障引起的。其中電力變壓器是導致電力系統(tǒng)事故多發(fā)的設備之一，作為各樞紐電站的關鍵設備，高壓、超高壓的大型變壓器的故障通常會影響電網運行的穩(wěn)定性。因此電力變壓器的安全運行對保證供電的安全性、穩(wěn)定性及減少維修成本等方面都有重大意義。

在氣、液兩相的密閉體系中，氣體對液體的溶解，最終在某一壓力、溫度下，達到溶解與釋放的動態(tài)平衡。絕緣油與氣體接觸時，氣體會溶解于油中。氣體在絕緣油中的溶解度大小與氣體的特性、油的化學組成以及溶解時的溫度等因素都有密切的關系。各種氣體對絕緣油飽和溶解度與溫度的關系可以簡單歸述：烴類氣體的溶解度隨分子量增加而增加；氣體溶解度與溫度的關系是溶解度低的氣體有歲溫度上升而增加其溶解度的特征，低分子烴類氣體及二氧化碳氣體在油中的溶解度則隨溫度升高而下降。

當變壓器內部存在潛伏性故障時，熱分解產生低的氣體是氣體分子的形態(tài)。如果產氣速率很慢，則仍以分子的形態(tài)擴散并溶解于周圍的油，只要尚未過飽和，就不會有游離氣體釋放出來；如果產氣出來很高的話，分解氣體除了一部分溶于油中之外，還會有一部分成為氣泡上浮，并在上浮過程中把油中溶解的氧氣和氮氣置換出一部分。

此外，氣體在油中的溶解或釋放與機械振動也有關，機械振動將使飽和溶解度降低。

綜上所述，表1為不同故障類型的主要和次要特征氣體組分。表 2列出了通常已得到公認的變壓器油中氣體組分與設備內部狀況的關系。表1和表2是人們建立油中溶解氣體極限值的判據(jù)，也是特征氣體判斷的基本依據(jù)。

表1不同故障類型的特征氣體組分

Table1 Characteristic gas components of the different type of fault

表2變壓器油中氣體組分與設備內部狀況的關系

Table2 Relationship between the transformer oil gas component and the status inside the device

故，氣體的濃度能夠快速反應變壓器故障

目前主要的變壓器在線監(jiān)測技術按原理分有氣相色譜、紅外光譜、光聲光譜和傳感器陣列等。

氣相色譜法于1952年由James和Martin提出，目前已成為使用最廣泛的氣體分離、分析方法。氣相色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)一般包括油氣分離、色譜柱、傳感器(氣體組分檢測)、數(shù)據(jù)采集、故障分析幾個部分。目前基于氣相色譜的在線監(jiān)測是主要的變壓器在線監(jiān)測方式。

紅外光譜技術是基于光的干涉原理或光譜吸收原理，應用光譜分析來直接確定氣體的類型和含量的一種方法，具有結構簡單、快速、非接觸性檢測、免載氣、不須色譜柱、易維護等特點。

光聲光譜法是基于氣體的光聲效應的一種方法。當光通過密閉容器中的氣體時，特定的氣體分子吸收特定波長的電磁輻射能量，溫度升高，導致壓強增大，通過測量靈敏的微音器探測壓力波強度來對氣體濃度進行定性或定量的分析。

傳感器陣列是由多個傳感器組成，用于油中溶解氣體分析時需要六個氣敏傳感器，陣列式傳感器中六個傳感器的輸出信號均是對六種氣體濃度響應的疊加值，氣體傳感器的交叉敏感有極其復雜的非線性關系，采用神經網絡結構進行反復的離散訓練可以建立各氣體組分濃度與傳感器陣列響應的對應關系，消除交叉敏感的影響，從而實現(xiàn)對混合氣體濃度的在線監(jiān)測。其歷史要追溯到1984年美國的Zaromb 與Stetter提出的采用非單一選擇性氣敏元件陣列進行氣體識別與測量的基本理論，同時美國的Carey對多傳感器陣列的化學定量分析方法也進行的理論探討。

目前還未有激光檢測技術在這一領域的研究。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足之處，提供一種變壓器故障氣體的激光-氣相檢測方法，采用激光-氣相色譜技術聯(lián)用，大大提高了氣體檢測的檢測限、重復性好，穩(wěn)定性高。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案如下：