[发明专利]一种基于油液老化自动监测的油浸式变压器及监测传感器

说明书

本发明公开了一种基于油液老化自动监测的油浸式变压器及监测传感器。该油浸式变压器包括变压器主体和健康监测传感器。健康监测传感器安装在变压器主体内。健康监测传感器用于检测绝缘介质的老化程度，其包括电极、分子印迹聚合物层和电容介电层。分子印迹聚合物层能够特异性吸附2‑糠醛分子。两片电极分别设置在电容介电层的相反侧。两个分子印迹聚合物层分别设置在两片电极的相反侧。健康监测传感器的电容值越小，变压器主体内的绝缘介质老化越严重。本发明利用分子印迹聚合物的活性位点来检测油浸式变压器的绝缘材料老化产生的呋喃活性物质中的2‑糠醛分子，并根据测到2‑糠醛浓度判断油浸式变压器的绝缘材料的老化程度。

技术领域

本发明属于油浸式变压器技术领域；具体涉及一种基于油液老化自动监测的油浸式变压器及监测传感器。

背景技术

电力系统的长期中断通常是由于电压转换故障引起的。这些故障通常会导致重大的经济损失。因此，油浸式电力变压器需要有一个定期的监测计划，以确保其持续运行。此类变压器的寿命通常通过检查其绝缘材料来预测。绝缘材料的老化可以通过其水分含量、溶解气体分析、呋喃含量、酸度和油的耗散系数来确定。这些参数储存在变压器油中，需要进行预测量并判断变压器的早期故障或剩余寿命或健康状况。因此，对油样进行不同的测试，以发现变压器中的绝缘劣化。呋喃中的2-糠醛（又称2-FAL）分子含量是确定固体绝缘材料的最佳参数。现阶段应用于变压器寿命监测技术是通过光学方法对其2-FAL浓度进行检测，但该种方法虽灵敏度高但是检测范围较小，检测浓度范围低于1ppm，只能作为变压器的早期预警。而本发明通过在电容传感器电极上制备2-FAL分子印迹聚合物，可检测更高浓度范围的2-FAL分子，检测浓度范围为0-20ppm，可作为变压器的长期监测。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于油液老化自动监测的油浸式变压器及监测传感器，利用电容表面的分子印迹聚合物反映油浸式变压器中的2-糠醛浓度，并再利用分子印迹聚合物吸附不同量的2-糠醛带来的电容变化，实现2-糠醛浓度变化情况的数值提取，以此来反映油浸式变压器内的绝缘介质的老化程度，监测油浸式变压器的寿命。

第一方面，本发明提供一种基于油液老化自动监测的油浸式变压器，其包括变压器主体和健康监测传感器。所述的健康监测传感器安装在变压器主体内，并浸泡在变压器主体内的绝缘介质中。所述的健康监测传感器用于检测绝缘介质的老化程度，其包括电极、分子印迹聚合物层和电容介电层。分子印迹聚合物层能够特异性吸附的分子为2-糠醛分子。两片电极分别设置在电容介电层的相反侧。两个分子印迹聚合物层分别设置在两片电极的相反侧。健康监测传感器的电容值越小，变压器主体内的绝缘介质老化越严重。

作为优选，所述的分子印迹聚合物层、电极和电容介电层均呈梳状结构。

作为优选，所述的电极采用铜片。电容介电层的材料为环氧树脂。

作为优选，所述的分子印迹聚合物层上设有与2-糠醛分子空间互补的分子空穴。分子空穴通过将2-糠醛分子与功能单体共同聚合后去除2-糠醛分子的方式得到。

作为优选，所述分子印迹聚合物层的材料为聚二甲基硅氧烷。

作为优选，该基于油液老化自动监测的油浸式变压器还包括电容读取电路；所述的电容读取电路与两片电极连接，用于读取两片电极之间的电容值；所述的电容读取电路包括电容-电压转换电路、仪表放大电路和峰值检测电路。电容-电压转换电路用于读取两个电极之间的电容相比于初始电容值的变化程度，并将该变化程度转化为交流信号；仪表放大电路用于放大电容-电压转换电路输出的交流信号。峰值检测电路用于提取仪表放大电路输出的交流信号的幅值。