[发明专利]一种变压器油中溶解气体的浓度检测系统

说明书

本发明涉及一种变压器油中溶解气体的浓度检测系统。所述检测系统包括：工控机、信号发生模块、激光光源模块、六芯光缆、陶瓷膜管、微音器、前置放大模块以及信号采集模块；变压器油中溶解的气体分子经陶瓷膜管上密集分布的微孔进入陶瓷膜管的内部，被分离出的气体分子在陶瓷膜管内吸收激光能量发生光声效应对气体浓度进行测量。本发明采用集油气分离与光声激发功能与一体的陶瓷膜管，并且传感系统无需气泵和气阀，大幅度地简化了系统结构。

技术领域

本发明涉及高电压与绝缘技术和微量气体检测技术领域，特别是涉及一种变压器油中溶解气体的浓度检测系统。

背景技术

大型电力变压器内部通常采用绝缘油和绝缘纸板进行绝缘，以减小变压器的体积。变压器在长时间运行以后，其内部可能会发生过热和放电等故障，导致绝缘油和内部绝缘纸板的某些化合物分子中的C-H键和C-C键发生裂解产生多种特征性气体，如CH₄、C₂H₂、C₂H₄、C₂H₆等小分子烃类气体以及CO、CO₂，这些气体会部分溶解到绝缘油中；通过监测特征气体组分的含量，可以分析出变压器运行中出现的故障类型。因此，高效地分离溶解于绝缘油中的特征气体并能高灵敏度地检测其浓度是实现对变压器实时在线监测的关键。

目前最常用的油气分离方法有薄膜透气法、动态顶空分离法和真空脱气法，后两种方法存在着机械结构组装复杂以及需要将变压器中的油样抽取出来进行检测的问题；而薄膜透气法具有结构简单、维护方便、性能稳定等诸多优点，目前使用较多的油中溶解气体分离膜为高分子膜和陶瓷膜。分离出的油中溶解气体需要采用传感器(如电化学传感器和半导体传感器)或者气体检测仪(如气相色谱仪和光声光谱仪)进行浓度测量。小体积和低成本的电化学传感器和半导体传感器可对一种气体组分进行测量，为了实现对多气体组分的同时测量，可采用传感器组合阵列的方式；但是，这两种传感器均存在多气体组分间测量交叉干扰大的缺点，此外，电化学传感器在现场应用时还存在因工作寿命短引起需定期更换的问题。

气相色谱仪具有多气体组分可同时测量和灵敏度较高的优势，但存在需要消耗载气导致维护工作量大以及预热时间长等问题。光声光谱技术通过测量气体因吸收光能产生的声波强度来反演待测气体的浓度，是一种无背景吸收光谱技术；与上述非光学测量法相比，基于朗伯-比尔吸收定律的光声光谱仪具有无需载气、响应速度快、灵敏度高和选择性好等显著优势，近年来正逐步替代传统气相色谱仪。但目前的光声光谱仪在现场应用中出现了一些问题：(1)红外热辐射光源结合滤光片的方案因光谱覆盖范围宽，无法从根本上解决复杂的油中溶解气体组分之间的干扰问题；(2)光声光谱仪系统中的油路、气路和光学系统的结构复杂。这些在实际应用中出现的问题导致光声光谱仪难以被大规模推广使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种变压器油中溶解气体的浓度检测系统，以解决现有的光声光谱仪测量精度不高以及结构复杂的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种变压器油中溶解气体的浓度检测系统，包括：工控机、信号发生模块、激光光源模块、六芯光缆、陶瓷膜管、微音器、前置放大模块以及信号采集模块；