油色谱分析及光声光谱分析的对比研究

油色谱分析及光声光谱分析的对比研究

杨娜张明李勇

(国网昌吉供电公司新疆昌吉市831100)

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。各个厂家的油色谱分离技术的不同就是在油气分离和组分分离、检测方面这几个模块有着不同。

油气分离模块。这个模块就是使用化学、物理的方法分离出油溶剂溶解出的气体，假如不能完全分离就会影响分离和检测记过。主要使用的方法就是：真空法、顶空法等。

组分分离与检测模块。这种模块工作的方式有两种，一种就是使用色谱柱来分离油气模块分离出来的气体，进而获得气体的各个组分，之后再使用传感器来进行检查。另一种就是利用检测器来检测各组分。检测器检测对于相关的仪器与设备、运行的环境与维护的要求都比较高，气体检测和仪器的工作原理是相同的，这就保障了在线监测数据的真实性，对于维修人员分析设备的运行情况是有利的。

数据处理、状态诊断模块。这个模块主要就是要采集、处理、传输数据并进行诊断，利用各组分的浓度、产气速率等的对比，借用三比值法、特征气体法等的方法来诊断设备的运行情况。

2光声光谱分析技术

2.1光声光谱分析技术工作原理

光声光谱分析技术就是利用光声效应来检测吸收物体的体积的一种检测技术。光声光谱分析技术是利用光声效应的一种灵敏度较高、选择性较高、可以动态检测微量气体的一种检测技术。光声光谱分析原理，气体分子再被特定的波长的光线照射之后从基态转变为激发态，而激发态的分子和基态分子相碰撞，气体分子吸收的光能可以转化为碰撞分子之间的平移动能，从而使气体的温度上升。在这个过程当中，利用调节光源频率，来使气体的温度随着光源频率来发生周期性的改变，从而在光声室当中引发周期性的机械压力波动，最终使用微音器来感觉周期性的改变并且分析经过的气体，计算气体体积和声波强度之间的关系，进而获得气体精确的体积数。

图二光声光谱分析原理

2.2光声光谱分析技术的优势

光声光谱分析技术的优势可以分为以下几个方面：第一，使用光声效应来进行检查工作是不会损失气体的，这种方法使用的材料也比较少，可以进行非接触性的检测工作；第二，不需要将气体分离出来，使用光谱就可以详细的分析气体的成分与含量，进而提高了检测的速度；第三，这种检测方法对于设备的要求较低，稳定性也比较高，在设备长期运行的时候可以不进行维护，这就有效的减少了维护设备的工作；第四，这种测量方法可以直接测量气体吸光的能力，其灵敏度高于红外光谱技术；第五，使用这种测量方法测量的结果精度较高，测量的范围比较广，并且有着重复性和再现性的特征，这就有效的提高了检测的效率。

3油色谱分析及光声光谱分析的对比

3.1技术方面的对比

油色谱分析技术需要使用多个设备与仪器将气体进行分离并检测，在整个检测过程当中需要使用很多的设备，这就需要气源连续的供应气体，人为取样，就增加了试验中的误差，并且检测的时间也比较长。而光声光谱分析技术是不需要将气体分离就可以检测出气体中的含量与成分，这就证明这种检测技术是不需要使用太多的检测设备的，气体吸收的波段不同也就产生了光谱，进而定性、定量的检测气体。

3.2仪器方面的对比

油色谱分析设备的结构比较复杂，测量的时间也比较长，重要零件使用年限也比较短，还需要色谱柱、标气等的材料，并且维护设备的工作量也比较大，这就增加了运行的成本。光声光谱分析设备的重要零件使用的是欧洲定制的，设备是比较简单的，检测周期较短，可以提高检测工作的效率。重要零件的使用年限比较长，使用的耗材比较少，也不需要大量的维护工作，这就降低了运行的成本。

3.3工作环境的对比

油色谱分析设备较重并且辅助的设备比较多，是不适合进行现场工作的，然而，在实验室中，在一定的硬件设施、操作条件等的条件下，这种分析技术更加适合用在气体分析工作中，其检测的下限较低，准确性也较高，因此可以优先使用油色谱分析设备。光声光谱设备比较简单便于携带是可以进行现场工作的，在变压器需要紧急的检测分析工作的时候，就应该使用光声光谱分析技术，以提高处理问题的时间，尽快的恢复供电。

3.4数据处理的对比

油色谱分析技术可以使用的方法比较多，也相对较为成熟，但是在检测设备中是否存在故障或者是故障的类型的时候，却不能正确的确定故障的部位，在检测的时候通常会与电气试验相结合才可以确定发生故障的部位。光声光谱设备检测设备故障的方法有特征气体法、气体比值法、三角法，并且还设置了注意与报警的值，不仅可以确定变压器是否存在故障，使用三角法还可以确定设备发生故障的部位，这对于设备维修工作是有利的。

4结语

总而言之，油色谱分析技术比较成熟了，在设备的检修工作中得到了广泛的应用，但是其操作是比较复杂的。而光声光谱分析技术使用了新的技术，其发展前景也比较广阔，但是这种分析技术的核心零件是需要在欧洲定制的，这就影响了之后的设备维护与维修工作。因此，不论是哪一种分析技术，都应该不断的进行优化，从而促使供电系统可以安全、稳定的运行。

参考文献：

[1]狄军峰,宋小会,李建,等.声速对变压器油中溶解气体光声光谱检测的影响[J].自动化应用,2016(10):17-20.

[2]李征,杨宁,孟楠,等.基于真空原理的光声光谱变压器DGA脱气装置[J].湖北电力,2015,39(2):1-3.

[3]谢文海.光声仪在变压器事故抢修中的研究[J].工程技术:全文版,2016(12):00159-00160.