一种电力变压器油含气率在线监测装置及监测方法与流程

本发明涉及变压器用油领域，尤其涉及一种电力变压器油含气率在线监测装置及监测方法。

背景技术：

1、大型变压器普遍采用变压器油作为绝缘和冷却的介质，目前对变压器油进行监测的项目包括油中微水含量、含气率、气体成分及油温等。变压器内部气体产生主要是由热和电的作用所致，其中，电的作用主要包括局部放电(电晕)与火花放电以及电弧放电。前者一般首先发生在带电导体上曲率半径极小的尖端处，此处电场强度很高，而电弧放电的温度明显高于前者；热的作用主要有局部过热和大面积过热两类。油中气体的主要来源是变压器绝缘油和固体绝缘(主要成份是纤维索)，它们都是有机绝缘材料，在热、电、氧、水等多种因素的作用下，容易裂解变质。

2、现有技术中，一般采用气相色谱法测定油中总含气量，即将定体积的油样加入一个密封系统中，注入该油样中不需测定的惰性气体，如高纯氩气，置于恒温振荡器内充分振动，使油中溶解气体在油、气两相达到动态平衡状态后，取其气相中的气体，利用具有热导池和氢火焰离子化鉴定器的气相色谱仪进行分析，然后根据分配定律计算出油中溶解的气体浓度。该方法具有灵敏度高、重复性好的优点，但是现有的在线测量装置，成本较高，且需要定期加装试剂，维护周期短，对实验人员和环境要求较高。

3、所以，亟需设计一种既能满足变压器油含气率测量精度又可以降低测量成本的监测装置及监测方法。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供一种电力变压器油含气率在线监测装置及监测方法，基于微波测量技术研发变压器油含气率同步测量方法及装置，实现变压器油含气率的准确在线监测和预警，具有灵敏度高、检测场均匀、响应速度快、性能稳定、无放射性等一系列优点。

2、为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种电力变压器油含气率在线监测装置，包括微波测量模块和微波谐振腔传感器；所述微波测量模块用于发射微波扫频信号及对所述微波谐振腔传感器输出的电磁波进行测试；所述微波谐振腔传感器包括微波谐振腔和环状天线；所述微波谐振腔包裹在测试管道外部；所述环状天线安装在所述微波谐振腔底部，用于将所述微波谐振腔传感器输出的电磁波传送至所述微波谐振腔。

4、进一步地，所述微波谐振腔传感器为圆柱形微波谐振腔传感器。

5、进一步地，所述圆柱形微波谐振腔传感器的直径cr为50-63mm，高度ch为60-74mm。

6、进一步地，所述环状天线的环半径lr为7-9mm，所述环状天线中心距所述谐振腔底部的距离ls为6.5-8.5mm。

7、进一步地，所述圆柱形微波谐振腔传感器的直径cr为60mm，高度ch为70mm；所述环状天线的环半径lr为7mm，所述环状天线中心距所述谐振腔底部的距离ls为7mm。

8、进一步地，所述环状天线为多个。

9、进一步地，所述微波谐振腔传感器包括谐振腔体延长部，所述谐振腔体延长部设置在所述微波谐振腔端部且包裹在所述测试管道外部。

10、进一步地，所述谐振腔体延长部包括第一谐振腔体延长部和第二谐振腔体延长部，所述第一谐振腔体延长部和第二谐振腔体延长部分别设置在所述微波谐振腔两端。

11、进一步地，所述微波测量模块为矢量网络分析仪。

12、一种使用上述电力变压器油含气率在线监测装置的电力变压器油含气率在线监测方法，包括如下步骤：s1、所述微波测量模块产生微波扫频信号；s2、所述微波扫频信号经所述微波谐振腔后反射出电磁波；s3、所述环状天线将所述电磁波传送给所述微波测量模块；s4、所述微波测量模块输出谐振频率测量曲线。

13、本发明基于微波测量技术研发变压器油含气率同步测量方法及装置，实现变压器油含气率的准确在线监测和预警，具有灵敏度高、检测场均匀、响应速度快、性能稳定、无放射性等一系列优点，为保证设备的安全性提供有力的保障。

技术特征：

1.一种电力变压器油含气率在线监测装置，其特征在于，包括微波测量模块和微波谐振腔传感器；所述微波测量模块用于发射微波扫频信号及对所述微波谐振腔传感器输出的电磁波进行测试；所述微波谐振腔传感器包括微波谐振腔和环状天线；所述微波谐振腔包裹在测试管道外部；所述环状天线安装在所述微波谐振腔底部，用于将所述微波谐振腔传感器输出的电磁波传送至所述微波谐振腔。

2.根据权利要求1所述的一种电力变压器油含气率在线监测装置，其特征在于，所述微波谐振腔传感器为圆柱形微波谐振腔传感器。

3.根据权利要求2所述的一种电力变压器油含气率在线监测装置，其特征在于，所述圆柱形微波谐振腔传感器的直径cr为50-63mm，高度ch为60-74mm。

4.根据权利要求3所述的一种电力变压器油含气率在线监测装置，其特征在于，所述环状天线的环半径lr为7-9mm，所述环状天线中心距所述谐振腔底部的距离ls为6.5-8.5mm。

5.根据权利要求4所述的一种电力变压器油含气率在线监测装置，其特征在于，所述圆柱形微波谐振腔传感器的直径cr为60mm，高度ch为70mm；所述环状天线的环半径lr为7mm，所述环状天线中心距所述谐振腔底部的距离ls为7mm。

6.根据权利要求4所述的一种电力变压器油含气率在线监测装置，其特征在于，所述环状天线为多个。

7.根据权利要求6所述的一种电力变压器油含气率在线监测装置，其特征在于，所述微波谐振腔传感器包括谐振腔体延长部，所述谐振腔体延长部设置在所述微波谐振腔端部且包裹在所述测试管道外部。

8.根据权利要求7所述的一种电力变压器油含气率在线监测装置，其特征在于，所述谐振腔体延长部包括第一谐振腔体延长部和第二谐振腔体延长部，所述第一谐振腔体延长部和第二谐振腔体延长部分别设置在所述微波谐振腔两端。

9.根据权利要求1所述的一种电力变压器油含气率在线监测装置，其特征在于，所述微波测量模块为矢量网络分析仪。

10.一种使用如权利要求1～8任一项所述的电力变压器油含气率在线监测装置的电力变压器油含气率在线监测方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、所述微波测量模块产生微波扫频信号；s2、所述微波扫频信号经所述微波谐振腔后反射出电磁波；s3、所述环状天线将所述电磁波传送给所述微波测量模块；s4、所述微波测量模块输出谐振频率测量曲线。

技术总结
本发明提供了一种电力变压器油含气率在线监测装置，包括微波测量模块和微波谐振腔传感器；微波测量模块用于发射微波扫频信号及对微波谐振腔传感器输出的电磁波进行测试；微波谐振腔传感器包括微波谐振腔和环状天线；微波谐振腔包裹在测试管道外部；环状天线安装在微波谐振腔底部，用于将微波谐振腔传感器输出的电磁波传送至微波谐振腔。本发明基于微波测量技术实现变压器油含气率的准确在线监测和预警，具有灵敏度高、检测场均匀、响应速度快、性能稳定、无放射性等一系列优点。

技术研发人员：薛守洪,王焕伟,张若朋,杨耀国,孙启宇
受保护的技术使用者：内蒙古电力（集团）有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15