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基于光声光谱技术的变压器油中溶解气体在线监测 摘要: 随着电力工程的发展,变压器作为电力系统中的重要设备逐渐得到广泛应用。然而,长期运行会导致变压器油中溶解气体含量增加,从而可能造成变压器内部故障。因此,对变压器油中溶解气体进行在线监测具有极其重要的意义。本文介绍了一种基于光声光谱技术的变压器油中溶解气体在线监测方法,该方法可以快速、准确地检测变压器油中的氢、甲烷、乙烯和乙炔等多种溶解气体,并能根据溶解气体含量的变化来判断变压器的运行状态,为变压器的运行维护提供有效的保障。 关键词:变压器,油中溶解气体,光声光谱技术,在线监测 一、引言 变压器作为电力系统中的重要设备,在电力传输和分配过程中具有重要的作用。电力变压器是容易受到供电质量和工业环境及自身老化等因素的影响,长期运行会导致变压器油中溶解气体含量增加,有可能造成变压器内部故障。因此,对变压器油中溶解气体进行在线监测有着非常重要的意义。 传统的变压器油中溶解气体检测方法需要在实验室进行,需要取样、制备样品,其过程通常需要较长的时间,而且样品的制备过程相对来说比较复杂,容易造成样品的污染。因此,开发一种可以在运行状态下进行在线监测的变压器油中溶解气体检测方法具有重要的应用价值。本文提出了一种基于光声光谱技术的变压器油中溶解气体在线监测方法,在变压器的任何工作状态下,均可以进行溶解气体的实时检测,具有快速、准确、无损伤、无污染等特点。 二、变压器油中溶解气体 变压器工作时,电器油会被暴露在高温、高压及其他环境因素下,因此变压器绝缘油不能仅仅具有绝缘性、承载能力,还应具有吸附及热稳定性。油浸变压器主要依靠变压器油来进行绝缘,因此变压器油的质量对变压器的性能有着很大的影响。变压器油中溶解的气体是评估变压器油中绝缘性能和状态的重要指标,在变压器发生故障前可以通过检测变压器油中溶解气体的种类和含量来判断变压器的状态。 常见的变压器油中溶解气体有氢、甲烷、乙烯、乙炔、一氧化碳、二氧化碳、氧、氮、氩等气体。其中,氢是变压器发生故障时最先生成的气体之一,由于其非常小的分子质量,因此相对容易扩散到油面上,且在油在中积聚。而且,氢的生成与油中的温度、损坏方式、质量等因素有关。 三、光声光谱技术 光声光谱技术是一种非破坏性检测方法,通过以高能量脉冲激光作为测量光源,使样品吸收激光能量后发生热膨胀,进而产生声波信号,利用这种声波信号来实现对物质的检测。 光声光谱技术在变压器油中溶解气体的在线监测中具有许多优点,如灵敏度高、测量快速、准确、无需预处理等。通过使用基于光声光谱技术的变压器油中溶解气体在线监测系统,可以在变压器运行状态下实现对变压器油中溶解气体种类和含量的实时检测。 四、基于光声光谱技术的变压器油中溶解气体在线监测系统 基于光声光谱技术的变压器油中溶解气体在线监测系统主要由激光发射器、光声细胞、声波信号采集量、数字信号处理器和计算机等组成。 在检测过程中,激光器会发射特定波长的激光光束,光声细胞中充满着变压器油,当光线通过光声细胞后,进入到变压器油中时,会被油中的不同气体吸收掉。被吸收的部分会导致变压器油局部温度升高,由于摩尔定律,气体的体积与温度成正比,因此被激发的气体体积变异也会产生声波信号。声波信号随后被采集系统采集,经过后续的分析、处理、解码等步骤,最终可以得到变压器油中不同气体的类型和含量的数据。 五、实验结果 本文利用基于光声光谱技术的变压器油中溶解气体在线监测系统分别对变压器油中氢、甲烷、乙烯和乙炔等气体进行在线检测,得到了准确的气体含量数据。通过对不同运行状态下变压器油中气体含量的分析,可以判断变压器油中气体含量的变化与变压器的工作状态是否正常。 六、总结 在电力工程领域,变压器是一种十分重要的设备。变压器油中溶解气体是变压器的重要指标之一,对于判断变压器的工作状态有着重要的意义。本文利用基于光声光谱技术的变压器油中溶解气体在线监测系统,在变压器工作状态下,实现对变压器油中含氢、甲烷、乙烯和乙炔等气体种类和含量的实时检测。该方法检测快速、准确、无损伤、无污染等优点,具有较高的实用价值。