光声光的谱技术应用于变压器油中溶解气体分析.pdf

第 31卷 第 15期 电 力 系 统 自 动 化 Vol_31 No．15 94 2007年 8月 10Et Automation ofElectric PowerSystems Aug．10，2007 光声光谱技术应用于变压器油中溶解气体分析 陈伟根，云玉新，潘 种，孙才新 (重庆大学电气工程学院高电压与电工新技术教育部重点实验室，重庆市 400030) 摘要 ：变压器油 中溶解气体在线监测装置中的色谱柱和气敏传感器存在消耗被测气体和长期稳定 性差等不足。光声光谱气体分析技术灵敏度高，不消耗被测气体 ，克服 了传统油中溶解气体在线监 测技术的缺点。文中对其在变压器油中溶解气体在线监测中的应用进行 了研究。构建 了用于变压 器油中溶解气体分析的光声光谱平台，给出具有红外特征吸收峰的CH ，CzHs，CzH ，CzHz，CO 和CO 这 6种主要故障特征 气体的特征频谱 ，采用加权最小二乘法对 2种混合气体 中的 CH ， CH ，CH ，CH ，CO和 CO。进行 了定性和定量分析 。分析结果与气体各组分体积分数真实值 或气相色谱仪测量值的比较表 明，光声光谱技术能有效地对变压器油中溶解气体进行分析。 关键词 ：变压器；光声光谱 ；油中溶解气体 ；多组分气体分析 中图分类号 ：TM406；0433 0 引言 对相应于特征吸收峰的特定波长红外光的吸收量进 行该气体的定性和定量分析。用光声光谱技术测量 长期运行中和发生故障后的油浸 电力变压器在 H 时，由于它在红外波段没有吸收峰，因此无法通 热、电的作用下，其绝缘油及有机绝缘材料会分解出 过测量H 的红外吸收来分析其体积分数；但是 Hz 一 些对判断故障类型甚至故障部位有价值的气体， 与变压器油中溶解 的其他故障特征气体的分子量显 如 H2，CH4，C2H6，C2H4，C2H2，C0和 C02llJ。分 著不 同，可以通过测量 H 体积分数不 同时对声速 析油中溶解的这些气体是判断油浸电力变压器早期 的影响或者光声池共振频率的漂移等得到其体积分 潜伏性故障最方便、有效的措施之一ll。]。目前，变 数。 压器油中溶解气体在线监测装置 中所用的气体检测 本文基于构建的光声光谱气体检测平台，研究 方法主要有气相色谱法I4]、气敏传感器法l5]、傅里叶 光声光谱技术在变压器油 中溶解的具有红外特征吸 红外光谱法等 ]。但这些方法均存在一些不足 ]， 收峰的CH ，C2H6，C2H ，C2H2，C0和C02这 6种 例如：①气相色谱法和气敏传感器法在检测过程中 气体分析中的应用 。用光声光谱检测油中溶解 Hz 要消耗待测气体和载气 ；②色谱柱和传感器 的性能 的方法将在另文给出。 在使用过程中会逐渐变化 ，为保证准确度 ，必须定期 用标准气体进行校准 ，因此长期稳定性不好 ；③傅里 1 光声光谱技术原理 叶红外光谱法在检测微量气体时，其气池体积较大 ， 气体的光声光谱检测原理如图 1所示。气体分 增加了对待测气体的需求量。 子吸收特定波长的入射光后 由基态跃迁至激发态 ， 光声光谱 (photoacousticspecfrometry)技术是 一 部分处于激 发态