基于激光光声光谱技术的变压器油中气体监测

变压器作为电力系统的枢纽，运行状态直接关系着电力系统的安全稳定。在运行过程中，变压器内部发生热故障、放电性故障或者油、纸老化时，会产生H 2、CH 4、C 2 H 6 、C 2 H 4、C 2 H 2、CO、CO 2等故障特征气体，故障气体的含量是变压器内部故障类别和严重程度的重要标志。

为实现油中气体的在线监测，目前已提出多种方法，如气相色谱、气敏传感器、红外光声光谱等。但长期使用中，这些方法存在取样复杂、交叉敏感、长期稳定性差、检测气体组分不够齐全等问题。为此，我司开创性地将半导体激光器技术与光声光谱技术结合，研发生产了PASL-3000 激光光声光谱变压器油中气体在线监测系统，具有准确度高，稳定性好、无需更换载气，无气体交叉干扰等优点。

技术特点：

光声光谱是基于光声效应的一种光谱技术，气体分子吸收特定波长的调制光辐射能量，由振动基态跃迁到激发态，然后通过快速的辐射跃迁或者无辐射跃迁过程回到基态。气体分子通过无辐射跃迁过程回到基态会产生热能，导致气体温度的变化，相应地引起气体压强的变化，从而产生声音信号，信号的强弱与入射光强和气体吸收大小成正比，检测声音信号即可间接测定气体浓度。气体既是检测对象气体，又是吸收光辐射的探测器，利用同一光声池检测装置，只要改变光源的波长即可对多种气体进行检测。

可调谐半导体激光器凭借其带宽窄、连续可调、体积小、重量轻、可在室温工作、能与光纤藕合等优点，近年来成为光声光谱系统光源的理想选择。通过多波段可调谐半导体激光器的组合，可满足变压器油中溶解气体和微水的测试要求。

技术优势：

（1）非接触性测量、不消耗任何标准气体；

（2）不需要分离气体、直接确定气体的成分和含量、检测速度快、可实现连续测量；

（3）直接测量气体吸收光能大小，探测灵敏度高，气室体积小；

（4）采用半导体激光器，直接电调制，系统性能可靠，稳定性好；

（5）只需分别驱动不同波长的半导体激光器即可用于多种气体的测量。

技术指标：

高精度：乙炔浓度测量灵敏度0.1ppm、甲烷、乙烷、乙烯、一氧化碳、二氧化碳等气体0.5ppm、氢气2ppm、微水0.5ppm；

快速检测：顶空脱气过程缩短至20分钟，一次检测只需5-10分钟，系统可达到1次/小时的检测频率；

低维护成本：除了油路、气路所必须的泵之外，无需其他机械部分，延长系统寿命长。整个检测过程与被检测气体无化学反应，无新组分产生，检测结果可长时间保持高稳定性，无需频繁校准零点，无需耗材，降低维护工作强度，节省维护费用。

目前，PASL-3000 激光光声光谱变压器油中气体在线监测系统已通过中国电力科学研究院检测，在多省市220kV变电站得到广泛应用和好评。系统运行稳定，可靠性高，能及时发现变压器潜在故障隐患，为电力系统安全运行提供了强有力保障。

武汉市豪迈电力自动化技术有限责任公司（简称豪迈电力）成立于1999年，是专注于电力系统二次测试、在线监测、检测设备的研发、生产与销

售的高新技术企业。公司研发和生产了以“继保之星”系列为代表的继电保护测试仪、“CTP”系列为代表的互感器测试仪、直流系统测试仪以及自动化测试维护、在线监测、新能源测试设备等，累计为10000多家大中型企业提供产品与服务。