[发明专利]液体中故障气体的浓度分析

说明书

根据本发明示例的一个方面，提供了液体中故障气体浓度的分析。在至少两个温度下测量液体中至少一种溶解的故障气体的浓度。基于所述故障气体的浓度测量，在至少一个温度下确定干扰气体的贡献。通过基于所确定的干扰气体的贡献修正故障气体的浓度来分析故障气体的浓度。

技术领域

本发明涉及液体中故障气体的浓度分析。

背景技术

在工业和环境应用中，在监测气体含量(例如在油或水中的含量)时，溶解在液体中的气体的分析是常见的技术挑战。一个重要的示例是大型电力变压器的状态监测，其主要基于变压器油中的溶解气体分析。

已知由于老化、热应力、机械应力和电应力，电力变压器会退化失效。当电力变压器退化并产生失效机制时，其绝缘材料——油和纤维素——会分解并产生溶解于油中的通常称之为“故障气体”的特定气体。该故障气体可包含氢(H₂)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)、乙炔(C₂H₂)、乙烯(C₂H₄)和乙烷(C₂H₆)。在变电器行业中，众所周知故障气体的量和性质及其变化率可用来确定变压器中的故障的情况、类型以及严重程度。例如，氢经常与低能放电(电晕)有关，而乙炔涉及高能电弧放电(IEEE StdC57.104—油浸式变压器中产生气体的描述指南)。

在线溶解气体分析(DGA)装置用于充油式高压变压器和开关柜的连续监测。其通常可以确定溶解于绝缘油中的氢、水、最轻的碳氢化合物(例如甲烷、乙烷、乙烯和乙炔)以及碳氧化物(例如一氧化碳和二氧化碳)的浓度。从这些所谓的故障气体的浓度和它们变化率中可以推断出很多关于被监控装置的状态和可能存在的故障机理的信息。

除了上述故障气体，所使用的变压器油还包括许多其他化合物，这些化合物在气体从油中萃取以用于测量时会部分地汽化。这些干扰气体通常具有比故障气体更高的浓度，因此，其对后者测量的准确性所造成的不利影响是显著的。

US2016116451A1公开了一气体监控设备，其具有针对油的热调节区，以提供一个消除了油温变化和背景温度变化的环境，从而保证分析数据不被环境状况影响。通过热调节将油样调节到预设的温度。初级流体路径用于将油从供应源输送至标准分析，而提供次级流体路径则是用于校准的目的。在次级流体路径中，将油暴露于空气或校准气中，从而使油与空气或校准气平衡。当调用校准时，将油从次级流体路径引入到传感器中。

US2015053861A1公开了通过NDIR气体传感器系统来循环变压器油，通过吸收偏压的NDIR(AB NDIR)乙炔传感器计算检测到的乙炔浓度，通过AB NDIR二氧化碳气体传感器计算检测到的二氧化碳的浓度，通过AB NDIR水蒸气气体传感器计算检测到的水蒸气的浓度，然后通过使用检测到的二氧化碳和水蒸气的浓度在检测到的乙炔的浓度中修正它们的干扰来确定乙炔的浓度，从而该NDIR气体传感器系统获得乙炔的浓度。

US20141502160A1公开了溶解于液体中氢气的测量。在密闭空间内，从液体和氢气中分离参比电极。因此，参比电极通过参比气体通道与外部空气连通。

当液体的温度变化并仅有部分溶解气体可以用分析装置校准时，分析溶解于液体中的气体尤其具有挑战性。因为液体中的气体的溶解性依赖于温度，所以通常希望热化分析液体样品以获得相同、恒定的温度。

发明内容

本发明通过独立权利要求的特征来定义。一些具体实施方式在从属权利要求中定义。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于分析液体中的故障气体的浓度的方法，所述方法包括：

-在至少两个温度下通过液体分析仪测量液体中的至少一种溶解的故障气体的浓度，所述液体分析仪包括从液体中采集气体的系统以及用于由系统采集到的气体的分析仪；