[发明专利]组合的氢和压力传感器组件

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是国际申请并要求2011年5月25日提交的美国专利申请No.13/115636的优先权，所述美国专利申请No.13/115636是2011年3月31日提交的待决美国专利申请No.13/076667以及2011年3月31日提交的待决美国专利申请No.13/076896的部分继续申请，上述美国专利申请中的每个都在此通过引用明示地并入本申请中。

技术领域

本发明涉及对油中的氢的感测。本发明尤其涉及用于感测电力生成传输和分送设备的油中的氢的装置。

背景技术

电设备-尤其是中压或高压电设备需要在其部件之间高度的电和热绝缘。相应地，众所周知的是，将电设备的部件例如变压器的线圈封装在容纳器皿中并且将所述容纳器皿填充以流体。流体帮助消散由部件生成的热量并且可以循环通过热交换器来有效地降低部件的运转温度。流体还用作部件之间的电绝缘件或者用于补充环绕所述部件设置的其他形式的绝缘件-例如纤维素纸或其他绝缘材料。可以使用具有期望的电和热特性的任何流体。通常，电设备填充以诸如蓖麻油、矿物油或植物油或者合成“油”的油，所述合成“油”是例如氯化二苯、硅树脂或六氟化硫。

通常，电设备用于关键任务的环境中，因为关键系统的电力损失，关键任务的环境中故障代价可能是非常昂贵的或者甚至是灾难性的。另外，电设备的故障通常导致设备本身以及周围设备的大量损坏，因此需要替换昂贵的设备。进一步，这种故障可引起由电击、失火或爆炸导致的对人的伤害。因此，期望监测电设备的状态来通过的检测初期故障预测设备的潜在故障，并且通过维修、替换或调节设备的操作条件来采取补救行动。然而，填充有流体的电设备的性能和表现随着时间的推移而固有地劣化。故障和初期故障应当区别于正常和可接受的劣化。

监测含流体的电设备的状态的已知方法是监测流体的各种参数。例如，已知流体的温度以及流体中的总的可燃烧气体(TCG)指示填充流体的电设备的运转状态。因此，监测流体的这些参数可以提供设备中任何初期故障的信号。例如，已经发现，一氧化碳和二氧化碳会随着热力老化以及电设备中纤维素质绝缘的劣化而增加。因为由环流以及诸如电晕放电和电弧放电的介电击穿导致的热点，氢和各种烃类(以及其衍生物-例如乙炔和乙烯)的浓度增加。氧和氮的浓度指示大设备-例如变压器中采用的气压系统的品质。相应地，“溶解气体分析”(DGA)已成为识别填充流体的电设备中的初期故障的广泛认可方法。

在常规DGA方法中，一定量的流体通过排空阀从设备的容纳器皿移除。移除的流体随后受到实验室中溶解气体或者通过本领域中的设备的测试。这种测试方法在此称为“离线”DGA。因为气体是通过各种已知故障-例如设备中的电部件的绝缘材料或其他部分的劣化、线圈中的匝间短路、过载、松动连接等生成的，所以已发展了各种诊断理论来使流体中各种气体的量与含有流体的电设备中的特定故障相关联。然而，因为离线DGA的常规方法需要将流体从电设备移除，所以这些方法不会：1)生成关于设备中任何故障的局部位置信息，2)考虑设备中气体的空间差异，以及3)提供关于故障的实时数据。如果不在现场进行分析，那么几个小时内可能不会获得结果。在这个时间段，初期故障可以发展成设备的故障。

电力变压器的油中的氢气的测量是重要的，因为它指示由变压器内部的过热和/或电弧放电导致的油的分解。变压器油使变压器冷却并且用作介电物质。变压器油随着老化而变成不那么有效的介电物质。溶解在变压器油中的氢的增加是变压器将要发生故障的指示。

大变压器具有氢传感器，所述氢传感器使用气象色谱分析法或者光声光谱技术来确定变压器的油内的氢气的量。这种装置是非常昂贵的并且该费用对较小变压器是不合理的。如果可使用低成本方法来实现，那么就可以监测许多陈旧的、较小的变压器。

已使用了较低成本的气体监测器－由通用电气公司制造的Hydran^TMM2。然而，该气体监测器仅感测可燃烧气体并且随后使用公式来估算通常有多少气体是氢并且有多少其他气体。

Tim Cargol在圣安东尼奥2005年第四次年度Weidmann-ACTI技术会议上的文章“在线油监测技术的概述”，提供了对包括氢测量的油气测量技术的论述。