变压器油光声光谱分析法的应用和分析

光声光谱技术在变压器内部故障诊断中的应用摘要：文章讨论了光声光谱技术应用于实现变压器油中气体便携监测的原理，并与气相色谱分析技术进行了比较。

通过光声光谱技术在实际工作中的应用，肯定了该技术在变压器内部故障诊断中的有效性。

关键词：光声光谱；应用；变压器；故障诊断准确地了解电力变压器的运行状况对于所有的电力用户至关重要，所有信息将有助于变压器维护并避免突发性故障的发生。

油中溶解气体分析及微水检测是公认的充油类电力变压器的首要预防性项目，已广泛运用于各类充油电力设备的日常评估。

实践证明，油中气体分析对发现油浸变压器潜伏性故障是非常有效的，可以发现利用其它电气试验很难发现的局部缺陷，是监督和保障设备运行安全的一个重要手段。

目前我们试验室中所采用的一般都是气相色谱分析技术，该方法测量原理的系统结构相对复杂，操作环节较多，维护成本高，最关键从现场采样后不能就地及时试验，影响试验数据的准确性。

近年来，光声光谱技术的应用打破了试验室气相色谱分析技术使用的局限性，实现了取样后就地试验，使我们能够及时了解设备运行情况，准确的对充油设备进行故障分析判断，并且大大降低了油务监督成本。

1 光声光谱与气相色谱测量原理监测系统的常规对比①采用光声光谱测量原理的系统结构简单可靠，而采用气相色谱测量原理的系统结构相对复杂。

因此前者的系统可靠性更高。

采用光声光谱原理仪器核心部件就是采用动态顶空法的脱气模块和采用光声光谱原理的光声光谱测量模块。

在动态顶空室经过高效脱气分离后的混合气体直接进入光声室，由光声光谱测量模块进行检测，不需要组分分离模块。

采用气相色谱测量原理的系统的性能主要取决于油气分离模块、组分（色谱）分离模块，气体检测模块的性能。

而实现组分分离也是在线色谱的核心，组分分离度和进样量两项指标直接影响了系统的性能。

良好的组分分离度要求各组分都可以得到很好的分离，而进样量的一致性则对测量结果影响较大。

对柱温的精确要求以及对高精密气路切换的要求等极大地增加了系统的复杂性，导致了系统可靠性的降低。

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　翀,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 4,C 2H 6,C 2H 4,C 2H 2,CO 和CO 2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 4,C 2H 6,C 2H 4,C 2H 2,CO 和CO 2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;O433收稿日期:2006212215;修回日期:2007203206。

重庆市自然科学基金重点资助项目(CSTC2007BA3002)。

0　引言长期运行中和发生故障后的油浸电力变压器在热、电的作用下,其绝缘油及有机绝缘材料会分解出一些对判断故障类型甚至故障部位有价值的气体,如H 2,CH 4,C 2H 6,C 2H 4,C 2H 2,CO 和CO 2[1]。

分析油中溶解的这些气体是判断油浸电力变压器早期潜伏性故障最方便、有效的措施之一[123]。

目前,变压器油中溶解气体在线监测装置中所用的气体检测方法主要有气相色谱法[4]、气敏传感器法[5]、傅里叶红外光谱法等[6]。

但这些方法均存在一些不足[427],例如:①气相色谱法和气敏传感器法在检测过程中要消耗待测气体和载气;②色谱柱和传感器的性能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傅里叶红外光谱法在检测微量气体时,其气池体积较大,增加了对待测气体的需求量。

油色谱分析及光声光谱分析的对比研究摘要：在维护变压器的过程中，会使用各种的分析方法来判断变压器中潜在的故障。

光声光谱分析就是一种新兴的检测技术。

本文简述了油色谱分析方法与光声光谱分析方法，并进行了一些对比，希望可以给变压器的检修工作提供一些依据。

关键词：油色谱分析；光声光谱分析；对比1 油色谱分析技术1.1油色谱分析技术的应用情况在检修变压器的时候，使用油色谱分析技术可以及时的发现变压器设施中存在的故障隐患，从而给之后的检修工作提供根据。

而油色谱分析技术还有一些不足之处，第一，密闭取样、检测曲线人工修改的工作存在着一定的误差；第二，使用这种分析方法过程是比较复杂的，资金方面的投入比较高，这就使得技术与经济是不能满足供电系统的发展；第三，变压器等设施的检查周期比较长，并不能及时的检测变压器设施，也不能预测到变压器设施的故障隐患。

油色谱分析技术具有稳定性比较强，检测数据比较统一等的特点，使用油色谱分析技术来检测变压器设备，就可以确保设备可以正常的运营，有效的减少变压器设施出现故障的机率，提高检修工作的速度，因而油色谱分析技术在检修设施的过程中应用是比较广泛的。

图一油色谱分析仪1.2油色谱分析技术的原理与结构1.2.1油色谱分析技术的工作原理油色谱分析技术主要包含了油气分析与气体含量检测两个方面。

油色谱在线检测技术就是利用脱气法将绝缘油中溶解的气体分离出来，在经过色谱柱之后，分离各个单组的分气体，之后进入装有传感器的气敏检测部件。

检测部件可以把这些分气体根据气体的化学性质、物理性质等转变为电信号，在实际工作中常用的检测部件就是氢火焰离子化检测器与热导池检测器。

传感器输出的电信号，在经过转变之后传输到计算机当中，再把这些数据传输到主控计算机，并使用相关的软件来显示这些数据。

1.2.2油色谱分析技术设备的结构整个油色谱在线检测系统是由油气分离模块、组分分离模块和检测模块、数据处理、状态诊断模块这几个模块组成的。

摘要：本文介绍了电力变压器光声光谱和油色谱两种在线监测技术原理，并介绍了这两种在线监测技术相关的诊断方法，关键词：变压器油色谱光声光谱在线监测0引言变压器是电网系统的核心设备之一，它的运行状态对系统安全具有重要影响。

随着对变压器运行维护要求的不断提高，变压器故障在线诊断技术的研究工作得到了越来越多的关注。

近年来，随着电力变压器在线监测技术得到迅速发展，加上计算机技术和通信技术使得电力变压器检测数据可以及时的处理与传输，并得到实时的运行状态数据，令在线监测技术成功应用于实际的工程中去。

然而，由于检测技术尚有一定的局限性，以及电力变压器内部故障存在的复杂性，当前应用中的在线监测系统的可靠性和稳定性仍显不足。

本文着重分析了电力变压器的光声光谱和油色谱在线监测技术，阐述了两种技术的原理，以及相应的诊断方法等。

1两种在线监测技术原理变压器是电力系统中的重要设备之一，其安全运行状态直接关系到系统的安全稳定。

油浸电力变压器在正常运行中和发生故障后，在热、电的作用下，其绝缘油及有机绝缘材料会分解出H2，CH4，C2H6，C2H4，C2H2，CO和CO2等气体，这些气体可用于判断故障类型及故障部位。

对特定油中溶解气体进行定性定量分析，可以直观、高效地预判出电力变压器的潜伏故障。

1.1电力变压器光声光谱在线监测原理1.1.1光声光谱技术光声光谱(Photo-acoustic spectrometry) 技术是基于光声效应来检测吸收物体积分数的一种光谱技术。

该技术的优势为：①可实现非接触性检测，对气体无消耗；②无需分离气体，不同气体的成分和含量可直接通过光谱分析确定；③各器件的性能稳定，可实现在长期使用中免维护；④能够对气体吸收光能的大小进行直接测量，且比傅里叶红外光谱技术灵敏度更高；⑤测量的精度高，范围广，同时检测速度快,具有重复性和再现性。

一般情况下，多数气体分子的无辐射跃迁主要处于红外波段，因而光声光谱技术对气体的定性定量分析，是通过对气体对相应于特征吸收峰的特定波长红外光的吸收量的测量来实现的。