本發(fā)明涉及變壓器檢測(cè)設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種用于檢測(cè)變壓器故障氣體濃度的光譜氣體濃度檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
1、變壓器作為電力系統(tǒng)的核心設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系到電力供應(yīng)的穩(wěn)定性與安全性。通過(guò)檢測(cè)故障氣體濃度來(lái)評(píng)估變壓器工作狀態(tài)，已成為行業(yè)內(nèi)重要手段。變壓器內(nèi)部絕緣油在正常運(yùn)行時(shí)處于穩(wěn)定狀態(tài)，但當(dāng)出現(xiàn)局部過(guò)熱、局部放電、電弧等故障時(shí)，絕緣油會(huì)發(fā)生分解，產(chǎn)生氫氣、乙炔、乙烯、甲烷等特征氣體。這些故障氣體的種類(lèi)和濃度與變壓器內(nèi)部故障類(lèi)型、嚴(yán)重程度存在緊密關(guān)聯(lián)。光譜氣體濃度檢測(cè)技術(shù)因具有靈敏度高、響應(yīng)速度快、可實(shí)現(xiàn)多組分氣體同時(shí)檢測(cè)等優(yōu)勢(shì)，逐漸成為變壓器故障氣體檢測(cè)的重要手段。
2、在采樣時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)多依賴自然擴(kuò)散或簡(jiǎn)單的真空脫氣方式促使變壓器油中故障氣體析出，自然擴(kuò)散速度緩慢，難以快速獲取足量氣體樣本；傳統(tǒng)真空脫氣裝置雖能降低壓力，但無(wú)法主動(dòng)調(diào)節(jié)脫氣空間，氣體析出效率有限，導(dǎo)致檢測(cè)周期長(zhǎng)，無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)早期故障。
3、同時(shí)，傳統(tǒng)檢測(cè)裝置的采樣探頭位置固定，無(wú)法根據(jù)油枕內(nèi)部油液位置變化或油位波動(dòng)自動(dòng)調(diào)整采樣范圍，尤其是波紋式油枕中，當(dāng)油枕內(nèi)油位變化、故障氣體分布不均時(shí)，固定采樣探頭難以采集到具有代表性的氣體樣本，影響檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供一種用于檢測(cè)變壓器故障氣體濃度的光譜氣體濃度檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法，通過(guò)波紋管可壓縮以平衡油枕內(nèi)部腔體壓力的特性，以通過(guò)波紋管主動(dòng)壓縮在油枕筒內(nèi)形成負(fù)壓，促使變壓器油中的故障氣體快速逸出并高效進(jìn)入采樣部，相比傳統(tǒng)單一的真空脫氣或自然擴(kuò)散方式，提升氣體采集效率，縮短檢測(cè)周期；根據(jù)儲(chǔ)油腔的變化自動(dòng)調(diào)整采樣部探入油枕筒內(nèi)的位置和數(shù)量，以及自適應(yīng)調(diào)整光源模塊與光電探測(cè)器的間距，形成長(zhǎng)度自適應(yīng)變化的光譜反應(yīng)區(qū)，使設(shè)備能適應(yīng)不同工況下氣體樣本量和分布的變化，保證光與氣體充分作用，提高檢測(cè)精準(zhǔn)度，詳見(jiàn)下文闡述。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：
3、本發(fā)明提供的一種用于檢測(cè)變壓器故障氣體濃度的光譜氣體濃度檢測(cè)裝置，包括變壓器本體、油枕筒、端蓋和驅(qū)動(dòng)組件，所述油枕筒與變壓器本體相連通，所述端蓋安裝于油枕筒的一端，所述油枕筒內(nèi)部設(shè)置有傳動(dòng)架和波紋管，所述波紋管兩端分別連接到端蓋和傳動(dòng)架相對(duì)側(cè)，所述驅(qū)動(dòng)組件與傳動(dòng)架連接并可驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)架帶動(dòng)波紋管橫向運(yùn)動(dòng)，以利用波紋管主動(dòng)壓縮促使油枕筒內(nèi)形成負(fù)壓，所述傳動(dòng)架部分伸出油枕筒，所述油枕筒上方設(shè)置有氣室，該氣室內(nèi)部橫向均勻排列有多組采樣部，且采樣部能夠貫穿油枕筒頂壁并與油枕筒保持連通，所述氣室外部設(shè)置有負(fù)壓發(fā)生器，所述負(fù)壓發(fā)生器與氣室相連通以產(chǎn)生負(fù)壓環(huán)境，所述氣室內(nèi)部遠(yuǎn)離端蓋一側(cè)固定有向氣室內(nèi)發(fā)射特定波長(zhǎng)光譜的光源模塊，所述傳動(dòng)架外部頂端伸入氣室內(nèi)部，且該傳動(dòng)架頂端固定有接收經(jīng)過(guò)氣室內(nèi)氣體吸收后光譜信號(hào)的光電探測(cè)器。
4、作為優(yōu)選，所述油枕筒內(nèi)部與所述傳動(dòng)架之間形成儲(chǔ)油腔，所述儲(chǔ)油腔用于儲(chǔ)存變壓器油，該油枕筒頂端對(duì)應(yīng)采樣部設(shè)置有多組安裝孔，所述油枕筒靠近端蓋一端設(shè)置有固定孔，固定孔用于油枕筒端面端蓋的安裝固定。
5、作為優(yōu)選，所述采樣部包括采樣筒和疏油透氣膜，所述采樣筒上設(shè)有側(cè)孔，所述疏油透氣膜覆蓋于側(cè)孔外部，僅允許氣體通過(guò)以進(jìn)入采樣筒，所述安裝孔用以容納采樣筒豎向貫穿，且所述安裝孔頂側(cè)設(shè)置有滑動(dòng)密封配合采樣筒的下密封環(huán)。
6、作為優(yōu)選，所述氣室上設(shè)有導(dǎo)向孔，所述采樣筒頂部固定有矩形方框結(jié)構(gòu)的定位架，該定位架頂部固定有豎向貫穿導(dǎo)向孔的導(dǎo)向桿，所述導(dǎo)向孔為采樣部的豎向滑移提供導(dǎo)向，所述導(dǎo)向桿頂端固定有擋盤(pán)，所述導(dǎo)向孔頂口設(shè)置有滑動(dòng)密封配合導(dǎo)向桿的上密封環(huán)，所述導(dǎo)向桿外側(cè)套設(shè)有保持所述定位架和所述采樣筒向下抵緊的輔助彈簧。
7、作為優(yōu)選，所述傳動(dòng)架包括活塞盤(pán)、支臂和復(fù)位彈簧，所述活塞盤(pán)可活動(dòng)地設(shè)置于油枕筒內(nèi)，所述波紋管一端固定于所述活塞盤(pán)端面的活動(dòng)環(huán)上，所述支臂穿出所述端蓋，且所述復(fù)位彈簧套設(shè)于所述油枕筒內(nèi)的所述支臂外部，用于提供活塞盤(pán)帶動(dòng)活塞筒復(fù)位的彈力，所述支臂頂端向上彎折，且所述支臂頂端內(nèi)側(cè)固定有橫向延伸的連接筒，所述氣室端面對(duì)應(yīng)連接筒設(shè)置有滑孔，所述連接筒內(nèi)設(shè)置有沿滑孔穿入氣室內(nèi)的托桿，所述滑孔允許所述托桿橫向滑動(dòng)。
8、作為優(yōu)選，所述托桿穿入所述定位架內(nèi)用以支撐所述采樣筒脫出油枕筒，兩條所述托桿端部均向下彎折并連接有支撐段，所述托桿另一端固定有可拆卸連接所述連接筒的拆裝段，所述光電探測(cè)器固定于所述支撐段底側(cè)。
9、作為優(yōu)選，所述波紋管內(nèi)部形成氣壓平衡腔，所述端蓋上設(shè)有連通氣壓平衡腔的呼吸口，所述端蓋外側(cè)固定有支撐驅(qū)動(dòng)組件旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)耳，且所述端蓋外圓周設(shè)置有螺紋配合固定孔的固定螺栓。
10、作為優(yōu)選，所述驅(qū)動(dòng)組件包括轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于所述轉(zhuǎn)動(dòng)耳中部的卷筒，且該卷筒下方設(shè)置有收卷電機(jī)，收卷電機(jī)固定于轉(zhuǎn)動(dòng)耳外側(cè)，用以驅(qū)動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，所述卷筒中段固定有鎖定耳，且所述卷筒外部卷繞設(shè)置有拉索，所述拉索中段固定于鎖定耳中，且所述拉索兩端均穿入所述波紋管內(nèi)并連接所述活塞盤(pán)。
11、作為優(yōu)選，所述端蓋外側(cè)設(shè)置有覆蓋呼吸口的遮蓋部，所述遮蓋部包括固定于端蓋外部的蓋板，該蓋板中部設(shè)置有濾網(wǎng)，且所述蓋板外側(cè)固定有支撐濾網(wǎng)的渦狀骨架，所述負(fù)壓發(fā)生器包括負(fù)壓泵和廢氣管，所述負(fù)壓泵用于在氣室內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，所述廢氣管用于排出負(fù)壓泵吸出的廢氣。
12、所述檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，包括以下步驟：
13、a、啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件，通過(guò)收卷電機(jī)驅(qū)動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)拉索帶動(dòng)傳動(dòng)架的活塞盤(pán)在油枕筒內(nèi)運(yùn)動(dòng)，以對(duì)波紋管進(jìn)行壓縮，進(jìn)而利用波紋管主動(dòng)壓縮，在油枕筒內(nèi)的儲(chǔ)油腔中初步形成負(fù)壓環(huán)境，促使變壓器油中部分故障氣體開(kāi)始逸出；
14、b、在活塞盤(pán)橫移形成儲(chǔ)油腔內(nèi)負(fù)壓的同時(shí)，由于傳動(dòng)架與活塞盤(pán)同步橫移，傳動(dòng)架的支撐段部分與活塞盤(pán)保持同步移動(dòng)，在儲(chǔ)油腔容積擴(kuò)大過(guò)程中，托桿與上方多組采樣部的定位架產(chǎn)生脫離，也即儲(chǔ)油腔上方的若干組采樣部不受托桿支撐，當(dāng)儲(chǔ)油腔容積變化的同時(shí)，上方對(duì)應(yīng)位置的采樣部同步下探到油枕筒內(nèi)，自動(dòng)跟隨波紋管位置移動(dòng)實(shí)現(xiàn)采樣筒向儲(chǔ)油腔內(nèi)的伸入動(dòng)作；
15、c、啟動(dòng)負(fù)壓發(fā)生器，調(diào)節(jié)負(fù)壓泵至設(shè)定負(fù)壓值，在氣室及采樣部?jī)?nèi)形成負(fù)壓環(huán)境，該負(fù)壓通過(guò)采樣筒的側(cè)孔及疏油透氣膜，將油枕筒內(nèi)儲(chǔ)油腔中逸出的故障氣體沿采樣筒吸入氣室中；
16、d、開(kāi)啟光源模塊，向氣室內(nèi)發(fā)射特定波長(zhǎng)光譜，光譜在氣室內(nèi)與采集到的故障氣體充分作用，部分光譜被氣體吸收，光電探測(cè)器跟隨傳動(dòng)架橫移動(dòng)作同步產(chǎn)生移動(dòng)，在光電探測(cè)器和光源模塊之間形成長(zhǎng)度自適應(yīng)變化的光譜反應(yīng)區(qū)，通過(guò)光電探測(cè)器接收經(jīng)過(guò)氣體吸收后的光譜信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，根據(jù)光譜吸收原理，得出故障氣體的濃度值。
17、有益效果在于：1、本發(fā)明通過(guò)設(shè)置驅(qū)動(dòng)組件、傳動(dòng)架與負(fù)壓發(fā)生器協(xié)同工作，驅(qū)動(dòng)組件中的收卷電機(jī)驅(qū)動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)拉索帶動(dòng)傳動(dòng)架的活塞盤(pán)在油枕筒內(nèi)運(yùn)動(dòng)，改進(jìn)傳統(tǒng)波紋式油枕的波紋管，通過(guò)波紋管可壓縮以平衡油枕內(nèi)部腔體壓力的特性，以通過(guò)波紋管主動(dòng)壓縮在油枕筒內(nèi)形成負(fù)壓，同時(shí)負(fù)壓發(fā)生器的負(fù)壓泵在氣室及采樣部?jī)?nèi)進(jìn)一步強(qiáng)化負(fù)壓環(huán)境，雙重負(fù)壓作用促使變壓器油中的故障氣體快速逸出并高效進(jìn)入采樣部，相比傳統(tǒng)單一的真空脫氣或自然擴(kuò)散方式，提升氣體采集效率，縮短檢測(cè)周期；
18、2、采樣部采用采樣筒搭配外套疏油透氣膜的結(jié)構(gòu)，疏油透氣膜覆蓋于采樣筒的側(cè)孔處，僅允許氣體通過(guò)，有效阻隔變壓器油進(jìn)入，保證采集氣體的純凈度，避免油液對(duì)檢測(cè)結(jié)果的干擾；
19、3、傳動(dòng)架跟隨活塞盤(pán)橫移運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，不僅實(shí)現(xiàn)負(fù)壓生成功能，還帶動(dòng)光電探測(cè)器同步移動(dòng)，配合托桿端部向下彎折的支撐段，利用支撐段對(duì)多組采樣部的傳動(dòng)架進(jìn)行定位支撐，可根據(jù)儲(chǔ)油腔的變化自動(dòng)調(diào)整采樣部探入油枕筒內(nèi)的位置和數(shù)量，以及自適應(yīng)調(diào)整光源模塊與光電探測(cè)器的間距，形成長(zhǎng)度自適應(yīng)變化的光譜反應(yīng)區(qū)，使設(shè)備能適應(yīng)不同工況下氣體樣本量和分布的變化，保證光與氣體充分作用，提高檢測(cè)精準(zhǔn)度；
20、4、并設(shè)置頂端伸出氣室的多條采樣部，利用采樣部頂端位置作為儲(chǔ)油腔內(nèi)變壓器油的位置指示標(biāo)，以便于變壓器維保人員更加直觀查看油枕筒內(nèi)變壓器油的盈虧量，與傳統(tǒng)透明觀察窗相比，由于觀察窗易被臟污遮蓋，通過(guò)采樣部兼具油液位置指示機(jī)構(gòu)功能，更加適合戶外變壓器使用。