CN113203699A - 变压器植物绝缘油中抗氧化剂含量的检测方法及装置 - Google Patents

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熊鸣翔
彭志燕
赵文彬
卢武
闵宇霖
葛红花
时鹏辉
邓先钦
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Shanghai Electric Power University
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    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/33Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using ultra-violet light

Abstract

公开了一种检测变压器植物绝缘油中抗氧化剂含量的方法及其检测装置,方法中,在变压器运行期间,对变压器的植物绝缘油进行取样得到油样;利用紫外光对油样进行检测以获得油样的第一紫外光谱,并分析所述第一紫外光谱中对应的抗氧化剂含量的第一含量信息;利用紫外光检测未使用过的植物绝缘油获得第二紫外光谱,并分析所述第二紫外光谱中对应的抗氧化剂含量的第二含量信息;比较所述第一含量信息和第二含量信息以确定是否更换变压器的植物绝缘油。

Description

变压器植物绝缘油中抗氧化剂含量的检测方法及装置
技术领域
本公开属于变压器技术领域,具体涉及一种变压器植物绝缘油中抗氧化剂含量的检测方法及装置。
背景技术
传统的变压器绝缘油使用的是矿物油,但矿物油的生物降解性能很差,一旦发生泄漏事故,将会严重污染水土资源,在回收利用上也较为困难。绿色清洁的植物油作为矿物油的潜在替代品,得到了国内外电力行业越来越多的关注。植物油是从植物果实、种子、胚芽中经过精炼后得到的具有高燃点、可再生、对环境危害小的液体绝缘介质,植物油的研究能很好的服务于绿色低碳电网的建设。
尽管研究表明使用植物油的变压器的运行寿命大大超过使用矿物油的变压器,但是植物油在使用过程中仍存在着一些关键问题,由于植物油相对于矿物油的强吸水性和自身酯类分子易水解特性,将会使油中水溶性酸含量大大增加,对变压器的铜、铁等金属产生腐蚀作用,而且对变压器绝缘油的氧化起催化作用,因此植物油中的抗氧化剂十分重要。抗氧化剂的含量,直接影响变压器的使用情况。传统的检测植物油中抗氧化剂含量的方法有分光光度法和薄层层析法,这两种方法都存在费时、试验繁琐、重现性差等缺点,难以向基层单位推广,且使用分光光度法需要将绝缘油从变压器中取出,测定的时候分辨不清,误差大,需要测试人员很强的专业素养,需要耗费大量的时间。
在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解,因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
发明内容
针对现有技术中的不足,本公开的目的在于提供一种变压器植物绝缘油中抗氧化剂含量的检测方法及检测装置,通过采用紫外光检测变压器植物绝缘油的抗氧化剂含量,能够在不影响变压器运行的前提下完成检测,提高了检测效率和检测精度。
为实现上述目的,本公开提供以下技术方案:
一种变压器植物绝缘油中抗氧化剂含量的检测方法包括以下步骤:
在变压器运行期间,对变压器的植物绝缘油进行取样得到油样;
利用紫外光对油样进行检测以获得油样的第一紫外光谱,并分析所述第一紫外光谱中对应的抗氧化剂含量的第一含量信息;
利用紫外光检测未使用过的植物绝缘油获得第二紫外光谱,并分析所述第二紫外光谱中对应的抗氧化剂含量的第二含量信息;
比较所述第一含量信息和第二含量信息以确定是否更换变压器的植物绝缘油。
所述的方法中,基于所述第一紫外光谱中在预定波长中的吸光度或透射率得到所述第一含量信息,基于所述第二紫外光谱中在预定波长中的吸光度或透射率得到所述第二含量信息。
所述的方法中,紫外光检测的波长范围185nm-900nm。
所述的方法中,测光方式采用双光束方式,测光的范围-5-5Abs,光源采用50W的卤素灯和氘灯。
所述的方法中,通过测量油样在不同波长处的吸光度,并绘制其吸光度与波长的关系图,获得待测样品的吸收光谱,基于所述吸收光谱得到所述第一含量信息。
一种实施所述的方法的检测装置包括,
取样单元,其配置成从运行的变压器中提取植物绝缘油作为油样;
检测单元,其配置成检测变压器植物绝缘油中抗氧化剂含量,其包括,
紫外线光谱仪,其利用紫外光对油样进行检测以获得油样的第一紫外光谱,以及利用紫外光对未使用过的植物绝缘油进行检测以获得油样的第二紫外光谱,
油液光谱分析仪,其连接所述紫外线光谱仪以接收所述第一紫外光谱和第二紫外光谱且基于所述第一紫外光谱和第二紫外光谱分别得到所述第一含量信息和第二含量信息。
所述的检测装置中,检测单元还包括比较单元,其比较所述第一含量信息和第二含量信息以确定是否更换变压器的植物绝缘油。
所述的检测装置中,未使用过的植物绝缘油的抗氧化剂浓度已知,检测单元基于所述第一含量信息和第二含量信息获得所述油样中抗氧化剂的浓度。
所述的检测装置中,检测单元还包括存储器,用于存储所述第一紫外光谱和第二紫外光谱,以及所述第一含量信息和第二含量信息。
所述的检测装置中,所述取样装置包括腔体,腔体外设置有输入端,用于从运行中的变压器提取植物绝缘油样品;腔体外还设置有输出端,用于将检测后的植物绝缘油样品送回至变压器中。
与现有技术相比,本公开带来的有益效果为:
1.采用紫外测量,比较检测抗氧化剂的含量变化;
2.采用封闭油路,检测时不影响变压器的运行;
3.采用紫外光检测变压器植物绝缘油的抗氧化剂含量,实现了远端无源。
附图说明
图1是本公开一个实施例提供的一种检测变压器植物绝缘油中抗氧化剂含量的方法流程图;
图2是本公开另一个实施例提供的检测装置的取样单元的结构示意图;
图3(a)至图3(b)是本公开另一个实施例提供的FR3植物绝缘油和精炼大豆油检测结果示意图。
具体实施方式
下面将参照附图图1至图3(b)详细地描述本公开的具体实施例。虽然附图中显示了本公开的具体实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是,在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解,技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异作为区分组件的方式,而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语,故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式,然所述描述乃以说明书的一般原则为目的,并非用以限定本发明的范围。本公开的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
为便于对本公开实施例的理解,下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明,且各个附图并不构成对本公开实施例的限定。
一种变压器植物绝缘油中抗氧化剂含量的检测方法包括以下步骤:
在变压器运行期间,对变压器的植物绝缘油进行取样得到油样;
利用紫外光对油样进行检测以获得油样的第一紫外光谱,并分析所述第一紫外光谱中对应的抗氧化剂含量的第一含量信息;
利用紫外光检测未使用过的植物绝缘油获得第二紫外光谱,并分析所述第二紫外光谱中对应的抗氧化剂含量的第二含量信息;
比较所述第一含量信息和第二含量信息以确定是否更换变压器的植物绝缘油。
所述的方法的优选实施方式中,基于所述第一紫外光谱中在预定波长中的吸光度或透射率得到所述第一含量信息,基于所述第二紫外光谱中在预定波长中的吸光度或透射率得到所述第二含量信息。
所述的方法的优选实施方式中,紫外光检测的波长范围185nm-900nm。
所述的方法的优选实施方式中,测光方式采用双光束方式,测光的范围-5-5Abs,光源采用50W的卤素灯和氘灯。
所述的方法的优选实施方式中,通过测量油样在不同波长处的吸光度,并绘制其吸光度与波长的关系图,获得待测样品的吸收光谱,基于所述吸收光谱得到所述第一含量信息。
所述的方法的优选实施方式中,一种变压器植物绝缘油中抗氧化剂含量的检测方法包括如下步骤:
S100:在变压器运行期间,对变压器植物绝缘油进行取样;
S200:利用紫外光对油样进行检测,获得油样的紫外光谱,并分析获得该紫外光谱中所含有的植物油抗氧化剂的含量信息;
S300:将所述油样的紫外光谱中的植物油抗氧化剂含量信息与标准光谱中含有的抗氧化剂的含量信息进行对比,并依照对比结果选择是否更换变压器植物绝缘油。
优选的,步骤S300中,所述标准光谱是指:利用紫外光对未在变压器中使用过的植物绝缘油进行检测获得的紫外光谱。
所述的方法的优选实施方式中,变压器植物绝缘油中抗氧化剂含量的检测方法包括如下步骤:
S100:利用紫外光检测未使用过的植物绝缘油,紫外光检测的原理参照紫外分光光度计的使用原理,波长范围185nm~900nm,测光方式采用双光束方式,测光的范围-5~5Abs,光源采用50W卤素灯和氘灯,获得第一吸收光谱,通过观察吸收光谱中在特定波长中的吸光度(或透射率),得到未使用过的植物绝缘油中抗氧化剂浓度对应的吸收光谱。本方法对环境温度没有特殊要求,正常的室外温度即可(第一吸收光谱与待测样品的吸收光谱的数据对比在文档最后的图3(a)和图3(b)中可以体现);
S200:从运行的变压器中提取植物绝缘油作为待测样品,利用紫外光检测待测样品,获得第二吸收光谱;通过测量待测样品在不同波长处的吸光度,并绘制其吸光度与波长的关系图,获得待测样品的吸收光谱。
S300:通过对比第一吸收光谱和第二吸收光谱,主要是比较检测样品在特定波长中的吸光度(或透过率),获得待测样品中抗氧化剂的含量。
本方法通过采用紫外分光法对变压器植物绝缘油进行测量,能够在不影响变压器运行的情况下检测出绝缘油中抗氧化剂的含量变化,相比现有检测方法具有更高的检测效率。
一种实施权利要求0-5中任一项所述的方法的检测装置包括,
取样单元,其配置成从运行的变压器中提取植物绝缘油作为油样;
检测单元,其配置成检测变压器植物绝缘油中抗氧化剂含量,其包括,
紫外线光谱仪,其利用紫外光对油样进行检测以获得油样的第一紫外光谱,以及利用紫外光对未使用过的植物绝缘油进行检测以获得油样的第二紫外光谱,
油液光谱分析仪,其连接所述紫外线光谱仪以接收所述第一紫外光谱和第二紫外光谱且基于所述第一紫外光谱和第二紫外光谱分别得到所述第一含量信息和第二含量信息。
所述的检测装置的优选实施例中,检测单元还包括比较单元,其比较所述第一含量信息和第二含量信息以确定是否更换变压器的植物绝缘油。
所述的检测装置的优选实施例中,未使用过的植物绝缘油的抗氧化剂浓度已知,检测单元基于所述第一含量信息和第二含量信息获得所述油样中抗氧化剂的浓度。
所述的检测装置的优选实施例中,检测单元还包括存储器,用于存储所述第一紫外光谱和第二紫外光谱,以及所述第一含量信息和第二含量信息。
所述的检测装置的优选实施例中,所述取样装置包括腔体,腔体外设置有输入端,用于从运行中的变压器提取植物绝缘油样品;腔体外还设置有输出端,用于将检测后的植物绝缘油样品送回至变压器中。
所述的检测装置的优选实施例中,如图2所示,检测变压器植物绝缘油中抗氧化剂含量的装置包括:
取样单元,用于在变压器运行期间对变压器植物绝缘油进行取样;
检测单元,用于检测变压器植物油中抗氧化剂含量的变化情况。
优选的,所述取样装置包括腔体,腔体外设置有输入端,用于从运行中的变压器提取植物绝缘油样品;腔体外还设置有输出端,用于将检测后的植物绝缘油样品送回至变压器中。
优选的,所述腔体上设置有圆孔,紫外光透过该圆孔进入腔体对植物绝缘油样品进行检测。
优选的,所述检测单元包括:
紫外光发射和接收模块,用于发射紫外光并接收透过油样的紫外光;
分析模块,用于对透过油样的紫外光的光谱进行分析,获得变压器植物绝缘油中的抗氧化剂含量信息;
存储模块,用于存储未在变压器中使用过的植物绝缘油所含有的抗氧化剂含量信息;
比较模块,用于将变压器植物绝缘油中的抗氧化剂含量信息与所存储的未在变压器中使用过的植物绝缘油所含有的抗氧化剂含量信息进行对比,判断变压器植物油中抗氧化剂含量是否在抗氧化剂含量的正常范围内。
本实施例中,取样装置设计为封闭的油路,因此可以在变压器运行的过程中对其进行取样检测,不影响变压器的运行,从而提高检测效率。
另一个实施例中,所述腔体上设置有圆孔,紫外光透过该圆孔进入腔体对植物绝缘油样品进行检测。所述检测单元包括:
紫外光发射和接收模块,用于发射紫外光并接收透过油样的紫外光;
分析模块,用于对透过油样的紫外光的光谱进行分析,获得变压器植物绝缘油中的抗氧化剂含量信息;
存储模块,用于存储未在变压器中使用过的植物绝缘油所含有的抗氧化剂含量信息;
比较模块,用于将变压器植物绝缘油中的抗氧化剂含量信息与所存储的未在变压器中使用过的植物绝缘油所含有的抗氧化剂含量信息进行对比,判断变压器植物油中抗氧化剂含量是否在氧化剂含量的正常范围内。
图3(a)至图3(b)是以FR3植物绝缘油和精炼大豆油为例。如图3(a)所示,精炼大豆油作为植物油基础油,FR3作为商用植物变压器绝缘油,两者通过紫外风光光度计进行测量,在波长240-300nm的范围内,由于信号不稳定,FR3植物绝缘油和大豆油的紫外吸收值出现了紊乱,故这段数据不作考虑。在330nm-380nm的范围内,FR3植物绝缘油与精炼大豆油的紫外吸收值有较为明显的差别,吸收值较为稳定。FR3植物绝缘油中的抗氧化剂相比较基础油,存在一定的抗氧化剂。由于苯酚在220nm-380nm处具有特征吸收,以此类推FR3植物绝缘油由于抗氧化剂(BHT化学名称为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚)的存在,吸收值比精炼大豆油稍大,故检测装置中检测的波长可选择在330nm-380nm范围。图3(b)中,以未使用过的植物绝缘油FR3的紫外光谱吸收值为基线,此时FR3中的抗氧化剂未消耗,同时测得精炼大豆油的紫外光谱吸收值,比较发现,两者的紫外光谱吸收值存在差异,由此说明,精炼大豆油中的抗氧化剂含量低于植物绝缘油FR3。
以上所述仅为本公开的实施例,并非因此限制本公开的专利范围,凡是利用本公开说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其它相关的技术领域,均同理包括在本公开的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种变压器植物绝缘油中抗氧化剂含量的检测方法,所述方法包括以下步骤:
在变压器运行期间,对变压器的植物绝缘油进行取样得到油样;
利用紫外光对油样进行检测以获得油样的第一紫外光谱,并分析所述第一紫外光谱中对应的抗氧化剂含量的第一含量信息;
利用紫外光检测未使用过的植物绝缘油获得第二紫外光谱,并分析所述第二紫外光谱中对应的抗氧化剂含量的第二含量信息;
比较所述第一含量信息和第二含量信息以确定是否更换变压器的植物绝缘油。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,优选的,基于所述第一紫外光谱中在预定波长中的吸光度或透射率得到所述第一含量信息,基于所述第二紫外光谱中在预定波长中的吸光度或透射率得到所述第二含量信息。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,紫外光检测的波长范围185nm-900nm。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,测光方式采用双光束方式,测光的范围-5-5Abs,光源采用50W的卤素灯和氘灯。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,通过测量油样在不同波长处的吸光度,并绘制其吸光度与波长的关系图,获得待测样品的吸收光谱,基于所述吸收光谱得到所述第一含量信息。
6.一种实施权利要求1-5中任一项所述的方法的检测装置,其包括,
取样单元,其配置成从运行的变压器中提取植物绝缘油作为油样;
检测单元,其配置成检测变压器植物绝缘油中抗氧化剂含量,其包括,
紫外线光谱仪,其利用紫外光对油样进行检测以获得油样的第一紫外光谱,以及利用紫外光对未使用过的植物绝缘油进行检测以获得油样的第二紫外光谱,
油液光谱分析仪,其连接所述紫外线光谱仪以接收所述第一紫外光谱和第二紫外光谱且基于所述第一紫外光谱和第二紫外光谱分别得到所述第一含量信息和第二含量信息。
7.根据权利要求6所述的检测装置,其中,检测单元还包括比较单元,其比较所述第一含量信息和第二含量信息以确定是否更换变压器的植物绝缘油。
8.根据权利要求6所述的检测装置,其中,未使用过的植物绝缘油的抗氧化剂浓度已知,检测单元基于所述第一含量信息和第二含量信息获得所述油样中抗氧化剂的浓度。
9.根据权利要求6所述的检测装置,其中,检测单元还包括存储器,用于存储所述第一紫外光谱和第二紫外光谱,以及所述第一含量信息和第二含量信息。
10.根据权利要求6所述的检测装置,其中,所述取样装置包括腔体,腔体外设置有输入端,用于从运行中的变压器提取植物绝缘油样品;腔体外还设置有输出端,用于将检测后的植物绝缘油样品送回至变压器中。
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朱立平等: "红外光谱法测定绝缘油中的T501抗氧化剂含量", 《广西电力》 *
李欣然: "油中糠醛和抗氧化剂含量与绝缘油老化关联验证", 《电力科学与工程》 *
李登红等: "植物油中3种抗氧化剂的同时快速分析", 《分析试验室》 *
王留云等: "紫外光谱法测定火箭煤油中抗氧剂含量", 《现代化工》 *
路自强: "用红外光谱法测试绝缘油中的 T501 含量", 《青海电力》 *

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