[發明專利]基于光譜吸收法的變壓器油中氣體含量在線監測裝置

有效

• 申請號: 201810230077.6
• 申請日: 2018-03-20
• 公開（公告）號: CN108254338B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 李釗;張啟蕊
• 申請（專利權）人: 湖南五凌電力科技有限公司
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39;G01N21/01
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 張群

本發明涉及一種基于光譜吸收法的變壓器油中氣體含量在線監測裝置，其中的負壓恒溫的動態頂空脫氣模塊包括脫氣瓶、與脫氣瓶相連的氣路部分和油路部分；還包括油氣混合器；基于TDLAS的多組分氣體濃度檢測模塊包括信號發生器、鎖相放大器、激光驅動器、激光器選擇器、激光器底座、激光器、光纖耦合器、準直器、聚焦器、探測器、數據采集卡、控制模塊、流量計和氣泵；本發明解決了目前氣體測量裝置的被測氣體受背景氣體交叉干擾導致的測量精度低，測量時間長，裝置復雜，測量氣體單一，測量環境范圍窄的問題,具有測量精度高，測量時間短，裝置簡單，可測量多種氣體，且測量環境范圍寬的優點。

技術領域

本發明涉及變壓器油在線監測技術領域，尤其涉及一種基于光譜吸收法的變壓器油中氣體含量在線監測裝置。

背景技術

變壓器不僅是電力設施中最為昂貴和重要的設備，而且變壓器故障或老化會造成非常嚴重的電網事故。所以對變壓器運轉狀態和健康狀態進行實時監測，有助于提高電力設施的安全性和穩定性。由于變壓器發生故障時產生的特征氣體種類較多，因此對單一組分氣體進行監測只能對變壓器故障進行初步分析。而通過對變壓器油中溶解的多組分特征氣體進行監測，則能夠獲知變壓器故障的詳細信息，從而更準確的判斷變壓器故障類型和原因。目前，變壓器油中溶解氣體含量的檢測主要包括兩個方面的技術，即油氣分離和多組分氣體檢測。

油氣分離方法從原理上區分主要有溶解平衡法和真空脫氣法，真空脫氣法的脫氣效率最高，但是為保證脫氣效果，需要嚴格控制系統的真空度，因此對系統的真空度和真空泵要求很高，造成其結構復雜、可靠性較差，不適合于在線檢測應用。在線監測設備上采用的主要是溶解平衡法，溶解平衡法因為平衡手段的不同又分為機械振蕩法、動態頂空法以及膜分離方法等，其中機械振蕩法因其脫氣率較高、重復性好，常被作為其他脫氣方法脫氣率標定的標準，但是操作過程和裝置相對復雜，不適用于在線設備；膜分離方法裝置簡單，但是脫氣時間較長，不能很好地滿足在線監測的要求，目前仍處于研究階段；動態頂空法是目前在線設備應用較多的脫氣方法。目前，動態頂空法中常采用高純N₂吹掃，成本較高；另外，其采用在脫氣瓶底部設攪拌裝置或鼓泡裝置的方式，使油中溶解氣體分離到脫氣瓶頂部的氣室中，但分離效果有待提高。

目前，氣體監測有兩大類方法：化學分析法和光譜分析法，化學法主要有色譜分析法，質譜分析法以及色譜-質譜聯用分析法等，具有很高的靈敏度，測量結果的可信度高，但響應速度慢，無法在線應用。光譜法包括傅立葉變換紅外光譜技術(FTIR)、光聲光譜技術(PAS)和可調諧激光吸收光譜法技術(TDLAS)等。傅里葉變換紅外光譜法的設備比較龐大，響應速度也相對較慢；現有的光聲氣體測量裝置主要是采用單端單光源入射到氣體池中，其光源的單一性決定了測量氣體的種類少，局限性很大。在某些研究中采用的是一個光源對應一個氣體池的方式解決多光源耦合問題，但隨著組分的增加，氣室也要相應增加，裝置的復雜性加大。

發明內容

本發明提供了一種基于光譜吸收法的變壓器油中氣體含量在線監測裝置，解決了目前氣體測量裝置的被測氣體受背景氣體交叉干擾導致的測量精度低，測量時間長，裝置復雜，測量氣體單一，測量環境范圍窄的問題；具有測量精度高，測量時間短，裝置簡單，可測量多種氣體，且測量環境范圍寬的優點。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案實現：

基于光譜吸收法的變壓器油中氣體含量在線監測裝置，包括負壓恒溫的動態頂空脫氣模塊和基于TDLAS的多組分氣體濃度檢測模塊；其中：