專利名稱：絕緣油中氣體分析裝置及絕緣油中氣體的分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)裝絕緣油的變壓器等設(shè)備的絕緣油中氣體分析裝置及內(nèi)裝絕緣油的變壓器等設(shè)備的絕緣油中氣體的分析方法。
背景技術(shù)：
作為涉及封入或內(nèi)裝油的設(shè)備的變壓器的油的絕緣油中氣體分析裝置的現(xiàn)有技術(shù)之一，在日本特開昭59-160745號公報(bào)中，公開了如下技術(shù)通過使用透氣材料來分離絕緣油中的氣體，并使用數(shù)個(gè)使分離了的氣體與多種氣體反應(yīng)的半導(dǎo)體傳感器來進(jìn)行檢測，且將表示氣體濃度和反應(yīng)特性之間關(guān)系的多個(gè)運(yùn)算式作為多元聯(lián)立方程式來對氣體濃度求解，從而求出油中氣體中的氫、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔的濃度。
此外，作為涉及絕緣油中氣體分析裝置的現(xiàn)有技術(shù)之一，在日本特開平5-52787號公報(bào)中，公開了如下技術(shù)不將用各種氣體提取法提取的油中溶解的氣體分離為單一氣體而通過僅與氫反應(yīng)的傳感器、僅與乙炔反應(yīng)的傳感器等半導(dǎo)體傳感器來分別檢測氫、乙炔。
同樣地，作為涉及絕緣油中氣體分析裝置的現(xiàn)有技術(shù)之一，在日本特開平6-160329號公報(bào)中，公開了如下技術(shù)不將用各種氣體提取法提取的油中溶解的氣體分離為單一氣體而通過僅與氫反應(yīng)的傳感器、僅與一氧化碳反應(yīng)的傳感器、與氫、一氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等所有可燃性氣體反應(yīng)的傳感器等半導(dǎo)體傳感器來分別檢測氫、一氧化碳、所有可燃性氣體。
此外，作為涉及絕緣油中氣體分析裝置的現(xiàn)有技術(shù)之一，在日本特開平5-346414號公報(bào)中，公開了如下技術(shù)根據(jù)提取的油中溶解的氣體的溫度變化來修正溫度補(bǔ)償系數(shù)，并對半導(dǎo)體傳感器的檢測值進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
另外，在裝入油的變壓器內(nèi)部發(fā)生放電和過熱以及封入或內(nèi)裝的絕緣油變質(zhì)等異常發(fā)生時(shí)，絕緣油分解并在油中產(chǎn)生氣體。根據(jù)在變壓器內(nèi)部產(chǎn)生的異常的種類，在油中產(chǎn)生的氣體的產(chǎn)生量和氣體的產(chǎn)生方式不同。因此，通過調(diào)查氣體的產(chǎn)生量和氣體產(chǎn)生方式并參照以往的事例，便可判斷異常的種類和程度。于是，一直以來，作為油浸變壓器的油的變質(zhì)和異常診斷方法之一，進(jìn)行絕緣油中溶解的氣體的分析(以下稱為油中氣體分析)。
但是，作為根據(jù)各種氣體提取法用油中氣體分析裝置檢測氣體的通用半導(dǎo)體傳感器的由氧化錫、氧化鎢、氧化鋯等金屬氧化物構(gòu)成的半導(dǎo)體傳感器，存在與各種氣體反應(yīng)之類的特性，相反，存在不能高精度地檢測特定氣體濃度的問題。再有，作為半導(dǎo)體傳感器的特性，即使對于濃度一定的特定氣體，也存在該傳感器的輸出不一定且傳感器輸出變化的問題。這可以認(rèn)為其原因是半導(dǎo)體傳感器表面上附著的水分和污染物質(zhì)的影響。
專利文獻(xiàn)1及專利文獻(xiàn)4記載的氣體的檢測方法，雖然用半導(dǎo)體傳感器僅測定絕緣油中的氣體，但存在傳感器輸出不一定而得不到測定再現(xiàn)性的問題。
專利文獻(xiàn)2及專利文獻(xiàn)3記載的氣體的檢測方法，雖然也用半導(dǎo)體傳感器僅測定絕緣油中的氣體，但傳感器輸出仍不一定而得不到測定再現(xiàn)性。
此外，專利文獻(xiàn)2及專利文獻(xiàn)3的氣體檢測方法，雖然使用具有氣體選擇性的半導(dǎo)體傳感器來求出氣體濃度，但具有氣體選擇性的半導(dǎo)體傳感器僅限于能對氫、一氧化碳、乙炔進(jìn)行檢測，而不能檢測甲烷、乙烷、乙烯的各氣體成分濃度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供可使用具有通用性的半導(dǎo)體傳感器來對檢測的再現(xiàn)性高的各種氣體的濃度進(jìn)行檢測的絕緣油中氣體分析裝置以及絕緣油中氣體的分析方法。
本發(fā)明的絕緣油中氣體分析裝置，其特征在于，具備將裝在設(shè)備內(nèi)的絕緣油從設(shè)備中取出的氣體提取器；具有從該氣體提取器取出的絕緣油中所含的多個(gè)成分氣體中檢測成分氣體的濃度的多個(gè)半導(dǎo)體傳感器的氣體檢測器；采集從氣體提取器所取出的絕緣油中所含的多種成分氣體作為測定對象的試樣氣體并供給到氣體檢測部的試樣氣體的供給系統(tǒng)；將半導(dǎo)體傳感器的檢測值作為基準(zhǔn)的基準(zhǔn)氣體供給到氣體檢測器的基準(zhǔn)氣體的供給系統(tǒng)；切換該試樣氣體的供給系統(tǒng)和基準(zhǔn)氣體的供給系統(tǒng)并供給到氣體檢測器的切換供給機(jī)構(gòu)；以將從氣體提取器所取出的絕緣油采集的試樣氣體及從基準(zhǔn)氣體的供給系統(tǒng)供給的基準(zhǔn)氣體用氣體檢測器的多個(gè)半導(dǎo)體傳感器分別測定的各檢測值為基礎(chǔ)，算出在絕緣油中溶解的多個(gè)成分氣體的濃度的運(yùn)算裝置。
此外，本發(fā)明的絕緣油中氣體的分析方法，其特征在于，將裝在設(shè)備內(nèi)的絕緣油取出并供給到氣體提取器，從氣體提取器取出的絕緣油中采集絕緣油中所含的多種成分氣體作為測定對象的試樣氣體并可通過試樣氣體的供給系統(tǒng)供給到氣體檢測器，可將氣體檢測器具備的多個(gè)半導(dǎo)體傳感器的檢測值作為基準(zhǔn)的基準(zhǔn)氣體通過基準(zhǔn)氣體的供給系統(tǒng)供給到氣體檢測器，切換通過試樣氣體的供給系統(tǒng)供給的試樣氣體和通過基準(zhǔn)氣體的供給系統(tǒng)供給的基準(zhǔn)氣體并對氣體檢測器有選擇地進(jìn)行供給，從該試樣氣體所含的多個(gè)成分氣體通過氣體檢測器所具備的多個(gè)半導(dǎo)體傳感器檢測成分氣體的濃度及基準(zhǔn)氣體的濃度，以通過氣體檢測器的多個(gè)半導(dǎo)體傳感器對試樣氣體及基準(zhǔn)氣體分別測定的各檢測值為基礎(chǔ)，通過運(yùn)算求出試樣氣體所含的多種成分氣體的濃度。
根據(jù)本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)使用具有通用性的半導(dǎo)體傳感器來對檢測的再現(xiàn)性高的各種氣體的濃度進(jìn)行檢測的絕緣油中氣體分析裝置及絕緣油中氣體的分析方法。


圖1是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的設(shè)置于絕緣油浸變壓器中的絕緣油中氣體分析裝置的構(gòu)成的總體結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示圖1所示的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的絕緣油中氣體分析裝置的絕緣油中氣體分析的步驟的流程圖。
圖3是表示在圖1所示的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的絕緣油中氣體分析裝置中提取油中溶解的氣體時(shí)的四通閥的開閉情況的總體結(jié)構(gòu)圖。
圖4是表示在圖1所示的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的絕緣油中氣體分析裝置中試樣氣體測定時(shí)的四通閥的開閉狀況的總體結(jié)構(gòu)圖。
圖5是示意地表示在圖1所示的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的絕緣油中氣體分析裝置中檢測溶解的各種氣體的氣體濃度的半導(dǎo)體傳感器的輸出的特性圖。
圖6是表示在圖1所示的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的絕緣油中氣體分析裝置的運(yùn)算裝置中算出溶解的各種氣體的氣體濃度的順序的運(yùn)算方框圖。
圖7是表示本發(fā)明的其它實(shí)施例的移動式的絕緣油中氣體分析裝置的構(gòu)成的總體結(jié)構(gòu)圖。
圖8是表示圖7所示的本發(fā)明其它實(shí)施例的絕緣油中氣體分析裝置的絕緣油中氣體分析的步驟的流程圖。
圖9是表示在圖7所示的本發(fā)明的其它實(shí)施例的絕緣油中氣體分析裝置中絕緣提取油中溶解的氣體時(shí)的四通閥的開閉情況的總體結(jié)構(gòu)圖。
圖10是表示圖7所示的本發(fā)明的其它實(shí)施例的絕緣油中氣體分析裝置的試樣氣體測定時(shí)的四通閥的開閉狀況的總體結(jié)構(gòu)圖。
圖11是表示在圖7所示的本發(fā)明的其它實(shí)施例的絕緣油中氣體分析裝置的運(yùn)算裝置中算出溶解的各種氣體的氣體濃度的步驟的運(yùn)算方框圖。
圖12是表示具備本發(fā)明的另一實(shí)施例的絕緣油中氣體分析裝置的變壓器的監(jiān)視裝置的總體結(jié)構(gòu)圖。
圖13是表示本發(fā)明又一實(shí)施例的絕緣油中氣體分析裝置的氣體采集部的構(gòu)造的圖。
圖14是表示圖13所示的本發(fā)明的又一實(shí)施例的氣體采集部的帶槽凸緣的構(gòu)造的圖。
圖15(原圖17)是表示圖13所示的本發(fā)明的又一實(shí)施例的氣體采集部的槽狀氣體儲存室具備圓弧狀的帶槽凸緣的圖。
圖16(原圖18)是表示圖13所示的本發(fā)明的又一實(shí)施例的氣體采集部的槽狀氣體儲存室具備曲折狀的帶槽凸緣的圖。
圖17(原圖19)是表示圖13所示的本發(fā)明的又一實(shí)施例的氣體采集部的槽狀氣體儲存室具備旋渦狀的帶槽凸緣的圖。
圖中1-油浸變壓器，2-絕緣油，3-氣體提取器，4-釋放閥，5A、5B-輸油泵，6-氮?dú)馄浚?-氧氣瓶，8A、8B-調(diào)節(jié)器，9A、9B-流量計(jì)，10-四通切換閥，11-空氣泵，12-過濾器，13-氣體調(diào)整裝置，14-溫度調(diào)節(jié)器，15-氣體檢測器，16-計(jì)算機(jī)，17-單向閥，18A-氮?dú)夤┙o配管，18B-氧氣供給配管，18C1-氣體供給系統(tǒng)配管，18C2-氣體提取系統(tǒng)配管，18D-油中溶解氣體的混合氣體供給配管，18E-試樣氣體供給配管，18F-空氣供給配管，18G-排出配管，20、30-油中氣體分析裝置，31-空氣凈化裝置，201、202、203、204、205-運(yùn)算器、210-監(jiān)視裝置，220-設(shè)定裝置，230-顯示裝置，301、302、303-運(yùn)算器，310-監(jiān)視裝置，320-設(shè)定裝置，330-顯示裝置，501-絕緣油注入器，502-油排出口，401、402、403-帶通訊裝置的油中氣體分析裝置，420-中央監(jiān)視裝置，430-電話回路，450-移動電話回路、440-無線回路，S1、S2、S3、S4、S5、S5、S6、S7-半導(dǎo)體傳感器，1101-帶槽凸緣，1102-透氣膜，1103-槽狀氣體儲存室，1104-載氣供給口、1105-載氣提取口，1106a、1106b、1106c-閥，1107-襯墊，1201-排油口，1202-排油閥，1203-絕緣油，1300-載氣供給部，1400-氣體測定部，1501、，1502、1503-配管具體實(shí)施方式
下面，參照

本發(fā)明的實(shí)施例的設(shè)置于絕緣油浸變壓器中的絕緣油中氣體分析裝置。
實(shí)施例1作為本發(fā)明的第一實(shí)施例，圖1表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的設(shè)置于絕緣油浸變壓器中的絕緣油中氣體分析裝置20的構(gòu)成，且是安裝在內(nèi)部封入或內(nèi)裝絕緣油的變壓器上類型的絕緣油中氣體分析裝置。本實(shí)施例的設(shè)置于絕緣油浸變壓器中的絕緣油中氣體分析裝置對氫、一氧化碳、乙炔、乙烯、甲烷、乙烷進(jìn)行油中氣體分析。
在圖1中，在絕緣油浸變壓器1的內(nèi)部填充有絕緣油2。絕緣油中氣體分析裝置20，通過設(shè)置經(jīng)配管25A及配管25B與絕緣油浸變壓器1連通，且絕緣油2從絕緣油浸變壓器1流入、流出的氣體提取器3，使用這種氣體提取器3用冒泡法來進(jìn)行在上述絕緣油浸變壓器1內(nèi)部封入或內(nèi)裝的絕緣油2的油中所產(chǎn)生的氣體的提取。
在氣體提取器3的主體上設(shè)有釋放閥4。在配管25A及25B中分別設(shè)置有輸油泵5A及5B，輸油泵5A將油浸變壓器1的絕緣油2只供給氣體提取器3預(yù)定量。此外，輸油泵5B使氣體提取后的絕緣油2從氣體提取器3返回油浸變壓器1。
設(shè)置有供給氮?dú)獾牡獨(dú)馄?，將氮?dú)鈴牡獨(dú)馄?通過氮?dú)夤┙o配管18A引導(dǎo)到后述的四通切換閥10。此外，設(shè)置有供給氧氣的氧氣瓶7，將氧氣從氧氣瓶7通過氧氣供給配管18B引導(dǎo)到后述的氣體調(diào)整裝置13。
在上述氮?dú)夤┙o配管18A及氧氣供給配管18B上分別設(shè)置有調(diào)節(jié)器8A及8B，以調(diào)整從氮?dú)馄?及氧氣瓶7分別供給到四通切換閥10及氣體調(diào)整裝置13的氮?dú)夂脱鯕獾膲毫Α?br> 同樣地，在上述氮?dú)夤┙o配管18A及氧氣供給配管18B上分別設(shè)置有流量計(jì)9A及9B，以測量從氮?dú)馄?及氧氣瓶7分別供給到四通切換閥10及氣體調(diào)整裝置13的氮?dú)夂脱鯕獾牧髁俊?br> 四通切換閥10的構(gòu)成為，連接在從氮?dú)馄?供給氮?dú)獾牡獨(dú)夤┙o配管18A以及將通過該氮?dú)夤┙o配管18A供給的氮?dú)庖龑?dǎo)到氣體提取器3的氣體供給系統(tǒng)配管18C1上。
而且，通過切換操作該四通切換閥10，從而形成從氮?dú)馄?通過氮?dú)夤┙o配管18A及氣體供給系統(tǒng)配管18C1將氮?dú)夤┙o氣體提取器3的流道。
另外，四通切換閥10的構(gòu)成為，連接在將封入了油浸變壓器內(nèi)部的絕緣油2的油中產(chǎn)生的油中溶解氣體的混合氣體從氣體提取器3導(dǎo)出的氣體提取系統(tǒng)配管18C2以及將通過該氣體提取系統(tǒng)配管18C2引導(dǎo)的油中溶解氣體的混合氣體引導(dǎo)到氣體調(diào)整裝置13的油中溶解氣體的混合氣體供給配管18D上。
而且，通過切換操作該四通切換閥10，從而形成將油中溶解氣體的混合氣體從氣體提取器3通過氣體提取系統(tǒng)配管18C2和油中溶解氣體的混合氣體供給配管18D供給到后述的氣體檢測器15的流道。
在上述氣體供給系統(tǒng)配管18C1上配置有空氣泵11，通過使該空氣泵11工作來進(jìn)行冒泡。而且，在氣體提取器3上設(shè)有過濾器12，在將在導(dǎo)入到氣體提取器3中的封入了油浸變壓器1內(nèi)部的絕緣油2的油中產(chǎn)生的油中溶解氣體的混合氣體通過氣體提取系統(tǒng)配管18C2從氣體提取器3導(dǎo)出到四通切換閥10時(shí)，除去在油中溶解氣體的混合氣體中成為霧狀混入的絕緣油。
在導(dǎo)入到氣體提取器3中的封入了油浸變壓器1的內(nèi)部的絕緣油2的油中產(chǎn)生的油中溶解氣體的混合氣體，通過四通切換閥10的切換操作而經(jīng)氣體提取系統(tǒng)配管18C2、油中溶解氣體的混合氣體供給配管18D及試樣氣體供給配管18E而供給到氣體檢測器15。
在油中溶解氣體的混合氣體供給配管18D及試樣氣體供給配管18E的連接部設(shè)置有氣體調(diào)整裝置13，在該氣體調(diào)整裝置13上，連接有從氧氣瓶7供給氧氣的氧氣供給配管18B。
而且，利用上述氣體調(diào)整裝置13，將在供給到氣體檢測器15的油中溶解氣體的混合氣體中生成按預(yù)定比例混合氧氣的試樣氣體。用氣體調(diào)整裝置13生成的試樣氣體通過試樣氣體供給配管18E供給到溫度調(diào)節(jié)器14，將氮?dú)?、氧氣及油中溶解的氣體在氣體調(diào)整裝置13中混合了的作為混合氣體的試樣氣體的溫度利用該溫度調(diào)節(jié)器14調(diào)整到預(yù)定溫度。
在上述氣體檢測器15中設(shè)置有由氧化錫、氧化鎢、氧化鋯等金屬氧化物構(gòu)成的半導(dǎo)體傳感器，由該半導(dǎo)體傳感器分別測定由作為基準(zhǔn)氣體的氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚怏w以及由氮?dú)夂脱鯕饧坝椭腥芙鈿怏w的混合氣體構(gòu)成的試樣氣體，并將這些測定值作為輸出信號輸出到計(jì)算機(jī)16中。
在計(jì)算機(jī)16中，以來自在氣體檢測器15上設(shè)置的半導(dǎo)體傳感器的輸出信號為基礎(chǔ)通過運(yùn)算來算出油中溶解氣體的氣體成分濃度，并將所算出的油中溶解氣體的氣體成分濃度等在監(jiān)視器等上顯示。
此外，計(jì)算機(jī)16用于對各構(gòu)成要素發(fā)出有關(guān)構(gòu)成在本發(fā)明實(shí)施例的油浸變壓器上設(shè)置的油中氣體分析裝置的泵類的開、關(guān)以及切換閥、排氣閥類的切換操作和開閉操作的指示。
雖然用設(shè)置于氣體檢測器15上的半導(dǎo)體傳感器檢測的氮?dú)?、氧氣及油中溶解的氣體混合了的試樣氣體的氣體成分，在檢測該各氣體成分濃度后通過排出配管18G而排出到外部，但在該排出配管18G上設(shè)有單向閥17，以防止外部氣體流入到氣體檢測器15的內(nèi)部。
在上述配管中，氣體供給系統(tǒng)配管18C1是從四通切換閥10經(jīng)過在該氣體供給系統(tǒng)配管18C1上設(shè)置的空氣泵11、氣體提取器3、在該氣體提取器3上設(shè)置的過濾器12、氣體提取系統(tǒng)配管18C2，再返回到四通切換閥10的配管。
此外，油中溶解氣體的混合氣體供給配管18D是將氮?dú)夂陀椭腥芙鈿怏w的混合氣體引導(dǎo)到溫度調(diào)節(jié)器14、氣體檢測器15的配管。試樣氣體供給配管18E是將用氣體調(diào)整裝置13生成的油中溶解的氣體和氮?dú)饧把鯕獾幕旌蠚怏w向溫度調(diào)節(jié)器14、氣體檢測器15引導(dǎo)的配管。
其次，對于圖1所示的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的油浸變壓器上設(shè)置的油中氣體分析裝置，將其油中氣體分析的各步驟示于圖2。在圖2中，測定操作首先進(jìn)行測定準(zhǔn)備101的步驟。
接著，進(jìn)行提取油中溶解的氣體102的步驟。與提取油中溶解的氣體102的步驟同步，進(jìn)行作為基準(zhǔn)氣體的氮?dú)庋鯕饣旌蠚怏w的測定103的步驟。最后，進(jìn)行試樣氣體測定104的步驟。以氮?dú)庋鯕饣旌蠚怏w的測定103的步驟及試樣氣體測定104的步驟的各測定結(jié)果為基礎(chǔ)進(jìn)行算出各成分氣體的濃度的氣體濃度計(jì)算105的步驟。此外，重復(fù)進(jìn)行測定操作的各步驟。
若詳細(xì)說明，在測定準(zhǔn)備101的步驟中，如圖1所示操作四通切換閥10，將氮?dú)鈴牡獨(dú)馄?通過氮?dú)夤┙o配管18A供給到四通切換閥10。供給的氮?dú)鈴牡獨(dú)夤┙o配管18A經(jīng)過四通切換閥10，從氣體供給系統(tǒng)配管18C1流入到氣體提取器3中。
然后，氮?dú)饨?jīng)過該氣體提取器3而流過氣體提取系統(tǒng)配管18C2及油中溶解氣體的混合氣體供給配管18D，用氮?dú)鈱牡獨(dú)夤┙o配管18A到油中溶解氣體的混合氣體供給配管18D的該各設(shè)備及流道內(nèi)進(jìn)行置換。
此外，氧氣從氧氣瓶7通過氧氣供給配管18B供給到氣體調(diào)整裝置13，供給的氧氣在氣體調(diào)整裝置13中與氮?dú)饣旌喜⑸勺鳛榛鶞?zhǔn)氣體的氮?dú)庋鯕饣旌蠚怏w。
然后，由該氣體調(diào)整裝置13生成的基準(zhǔn)氣體的氮?dú)庋鯕饣旌蠚怏w通過試樣氣體供給配管18E依次流過溫度調(diào)節(jié)器14及氣體檢測器15，并用基準(zhǔn)氣體的氮?dú)庋鯕饣旌蠚怏w對該各設(shè)備及流道內(nèi)進(jìn)行置換。
其次，在提取油中溶解的氣體102的步驟中，如圖3所示操作并切換四通切換閥10。而且，通過切換該四通切換閥10，形成了由氣體提取系統(tǒng)配管18C1、氣體提取系統(tǒng)配管18C2及氣體提取器3構(gòu)成封閉系統(tǒng)的流道A和將氮?dú)鈴牡獨(dú)馄?經(jīng)氮?dú)夤┙o配管18A及四通切換閥10供給到氣體調(diào)整裝置13的流道B。
而且，通過將氧氣從氧氣瓶7經(jīng)氧氣供給配管18B供給到氣體調(diào)整裝置13，而生成了用氣體調(diào)整裝置13將氧氣混合到流過流道B中的氮?dú)庵卸蔀榛鶞?zhǔn)氣體的氮?dú)庋鯕饣旌蠚怏w，將該基準(zhǔn)氣體的氮?dú)庋鯕饣旌蠚怏w經(jīng)試樣氣體供給配管18E向供給到溫度調(diào)節(jié)器14及氣體檢測器15。
在上述流道A中進(jìn)行氣體提取操作。即，作為流道A的氣體提取的操作，首先，將在氣體提取器3上設(shè)置的釋放閥4預(yù)先置于打開的狀態(tài)，使在配管25A上設(shè)置的輸油泵5A工作并將封入于油浸變壓器1內(nèi)部的絕緣油2供給到氣體提取器3。
隨后，在向氣體提取器3注入絕緣油2結(jié)束的同時(shí)關(guān)閉釋放閥4，使在形成流道A的氣體供給系統(tǒng)配管18C1上設(shè)置的空氣泵11工作，使流道A內(nèi)的氮?dú)庋h(huán)并通過冒泡來對溶解于注入到氣體提取器3的絕緣油2中的溶解氣體進(jìn)行采集。
所謂冒泡是指在密閉的系統(tǒng)內(nèi)向試樣對象的氣體所溶解的液體內(nèi)吹入氮?dú)獾榷栊詺怏w并使液體內(nèi)的溶解氣體和液面上的氣體平衡后，采集液面上的氣體的試樣氣體的采集方式。
在進(jìn)行冒泡的惰性氣體中使用氮?dú)馐菫榱朔乐寡鯕饣烊虢^緣油中。雖然在從封入到變壓器1中的絕緣油2采集了溶解氣體后的絕緣油2從氣體提取器3返回到變壓器1并再次使用，但在絕緣油2中混入氧氣的情況下，擔(dān)心出現(xiàn)氧氣所引起的絕緣油2和絕緣紙的變質(zhì)。因此，在冒泡中，使用氮?dú)饣蚝狻鍤獾榷栊詺怏w。
在進(jìn)行冒泡時(shí)，事先調(diào)查冒泡時(shí)間和在封閉的系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)的惰性氣體的氮?dú)庵械臍怏w濃度的相關(guān)關(guān)系，并預(yù)先選定妥當(dāng)?shù)拿芭輹r(shí)間。
此外，絕緣油2的溶解氣體的濃度和通過冒泡而作為試樣氣體提取的氣體的濃度的關(guān)系因氣體成分而不同。因此，預(yù)先求出絕緣油中的溶解氣體的量和通過冒泡而提取的氣體的量的相關(guān)關(guān)系。
其次，在作為基準(zhǔn)氣體的氮?dú)庋鯕饣旌蠚怏w測定103的步驟中，用氣體檢測器15對流經(jīng)通過四通切換閥10的切換操作而形成的流道B而成為基準(zhǔn)氣體的氮?dú)庋鯕饣旌蠚怏w進(jìn)行測定。
即，將氮?dú)鈴牡獨(dú)馄?通過氮?dú)夤┙o配管18A及四通切換閥10供給到氣體調(diào)整裝置13，將氧氣從氧氣瓶7通過氧氣供給配管18B供給到氣體調(diào)整裝置13，將用該氣體調(diào)整裝置13調(diào)整了兩者的成分比例的基準(zhǔn)氣體的氮?dú)庋鯕饣旌蠚怏w(氧氣20％、氮?dú)?0％)經(jīng)試樣氣體供給配管18E、溫度調(diào)節(jié)器14供給到氣體檢測器15。
當(dāng)用在氣體檢測器15上設(shè)置的半導(dǎo)體傳感器S1-S7檢測的基準(zhǔn)氣體的檢測輸出穩(wěn)定時(shí)，將該檢測的輸出作為對基準(zhǔn)氣體即氮?dú)庋鯕饣旌蠚怏w的傳感器輸出而輸入到計(jì)算機(jī)16中。
接著，在試樣氣體104的步驟中，如圖4所示切換四通切換閥10，將氮?dú)鈴牡獨(dú)馄?通過氮?dú)夤┙o配管18A、四通切換閥10及氣體提取系統(tǒng)配管18C1供給到氣體提取器3，使所供給的氮?dú)鈴脑摎怏w提取器3通過氣體提取系統(tǒng)配管18C2及油中溶解氣體的混合氣體供給配管18D流到氣體調(diào)整裝置13中。
通過這些操作，流道A內(nèi)的已采集的油中溶解氣體的混合氣體被從氮?dú)馄?所供給的氮?dú)鈮撼龆龑?dǎo)到氣體調(diào)整裝置13中。被引導(dǎo)的油中溶解氣體的混合氣體，在氣體調(diào)整裝置13中添加從氧氣瓶7通過氧氣供給配管18B所供給的氧氣而生成試樣氣體。
而且，將由該氣體調(diào)整裝置13生成的試樣氣體供給到氣體檢測器15，并檢測試樣氣體的成分濃度。這里，由氣體調(diào)整裝置13在油中溶解氣體的混合氣體中添加氧氣并生成試樣氣體是由于在利用設(shè)置于氣體檢測器15上的半導(dǎo)體傳感器S1-S7進(jìn)行試樣氣體的測定時(shí)需要氧氣。
通過對設(shè)置于氣體檢測器15上的半導(dǎo)體傳感器S1-S7供給的氣體從基準(zhǔn)氣體的氮?dú)庋鯕饣旌蠚怏w切換為試樣氣體，由半導(dǎo)體傳感器S1-S7檢測的試樣氣體的傳感器輸出在所供給的氣體進(jìn)行切換的前后變化較大。在傳感器輸出變化后傳感器輸出大體達(dá)到穩(wěn)定的恒定輸出時(shí)，將這些傳感器輸出作為對試樣氣體的半導(dǎo)體傳感器S1-S7的各傳感器輸出而輸入到計(jì)算機(jī)16中。
而且，在用氣體檢測器15的半導(dǎo)體傳感器S1-S7測定了試樣氣體之后，使設(shè)置于配管25B上的輸油泵5B工作同時(shí)將氮?dú)鈴牡獨(dú)馄?供給到氣體提取器3，并使向氣體提取器3供給的絕緣油2返回到油浸變壓器1。這一連串操作都是接收來自計(jì)算機(jī)的指示自動地進(jìn)行。
圖5是示意地表示用設(shè)置于氣體檢測器15上的半導(dǎo)體傳感器S1-S7檢測的氣體的傳感器輸出的圖，橫軸表示時(shí)間t，縱軸表示用半導(dǎo)體傳感器S1-S7檢測的傳感器輸出的電阻R，傳感器輸出在圖中以曲線表示。
在圖5中，從時(shí)間t＝t0到t＝t1的測定時(shí)間表示的是測定作為基準(zhǔn)氣體的氮?dú)庋鯕饣旌蠚怏w(氧氣20％、氮?dú)?0％)時(shí)的傳感器輸出。
此外，從時(shí)間t＝t1到t＝t2的測定時(shí)間表示的是測定試樣氣體時(shí)的傳感器輸出，從時(shí)間t＝t2到t＝t3的測定時(shí)間表示的是再次測定作為基準(zhǔn)氣體的氮?dú)庋鯕饣旌蠚怏w時(shí)的傳感器輸出。
首先，在從時(shí)間t＝t0到t＝t1的測定期間，將作為時(shí)間t＝t1的基準(zhǔn)氣體的傳感器輸出的電阻R表示為R0。在從時(shí)間t＝t0到t＝t1內(nèi)傳感器輸出緩慢變化是由于傳感器輸出漂移。
從時(shí)間t＝t1到t＝t2的測定時(shí)間表示的是通過四通切換閥10的切換操作測定從基準(zhǔn)氣體切換并供給的試樣氣體時(shí)的傳感器輸出。通過在時(shí)間t＝t1時(shí)開始試樣氣體的供給并進(jìn)行測定，在傳感器輸出急劇減少后傳感器輸出的變化逐漸變緩和，在時(shí)間t＝t2時(shí)傳感器輸出穩(wěn)定。
作為時(shí)間t＝t2的試樣氣體的傳感器輸出的電阻R表示為R1。
從時(shí)間t＝t2到t＝t3的測定時(shí)間表示的是通過四通切換閥10的切換操作而再次從供給試樣氣體切換到供給基準(zhǔn)氣體并測定基準(zhǔn)氣體的氮?dú)庋鯕饣旌蠚怏w時(shí)的傳感器輸出。通過在時(shí)間t＝t2時(shí)開始基準(zhǔn)氣體的氮?dú)庋鯕饣旌蠚怏w的供給并進(jìn)行測定，在傳感器輸出急劇增加后傳感器輸出的變化逐漸變緩和，在時(shí)間t＝t3時(shí)傳感器輸出穩(wěn)定。
作為時(shí)間t＝t3的基準(zhǔn)氣體的傳感器輸出的電阻R表示為R2。從時(shí)間t＝t3直到t＝t4的傳感器輸出表示的是沒有怎么變化而穩(wěn)定的狀況。
這里，對于基準(zhǔn)氣體的氮?dú)庋鯕饣旌蠚怏w，預(yù)先檢測半導(dǎo)體傳感器所產(chǎn)生的傳感器輸出的電阻R0并記錄在計(jì)算機(jī)16中。此外，對于試樣氣體，有關(guān)作為分析對象的氣體成分的例如一氧化碳?xì)怏w，預(yù)先檢測成為特定濃度例如氣體濃度10ppm情況下的半導(dǎo)體傳感器所產(chǎn)生的傳感器輸出的電阻R1的Rc01并記錄在計(jì)算機(jī)16中。同樣，對于作為檢測對象的其它氣體的氫、乙炔、乙烯、甲烷、乙烷也預(yù)先檢測特定濃度情況下的上述半導(dǎo)體傳感器所產(chǎn)生的傳感器輸出的電阻R的值并分別記錄在計(jì)算機(jī)16中。
而且，如上所述，通過利用在氣體檢測器15上設(shè)置的半導(dǎo)體傳感器S1-S7對基準(zhǔn)氣體和試樣氣體進(jìn)行測定，從而測量對基準(zhǔn)氣體的傳感器輸出的電阻R0和對試樣氣體中的測定對象氣體例如一氧化碳?xì)怏w的傳感器輸出的電阻R1，并計(jì)算對于該一氧化碳?xì)怏w的傳感器輸出的比R0/R1。
而且，如果計(jì)算基于在計(jì)算機(jī)16中預(yù)先檢測的氣體濃度10ppm的一氧化碳?xì)怏w的電阻Rc01的傳感器輸出的比R0/Rc01并與上述傳感器輸出的比R0/R1比較，則可正確運(yùn)算試樣氣體中的一氧化碳的氣體濃度。
根據(jù)同樣的方法，通過利用在氣體檢測器15上設(shè)置的半導(dǎo)體傳感器S1-S7對基準(zhǔn)氣體和試樣氣體進(jìn)行測定，如果對成為試樣氣體中的檢測對象的其它氣體的氫、乙炔、乙烯、甲烷、乙烷也計(jì)算上述傳感器輸出的比R0/R1并進(jìn)行比較，則可正確運(yùn)算試樣氣體中的特定成分的氣體濃度。
這里，為防止飄移所產(chǎn)生的測定誤差，作為基準(zhǔn)氣體的氮?dú)庋鯕饣旌蠚怏w的測定值使用作為切換到試樣氣體之前的時(shí)間t＝t1的基準(zhǔn)氣體的傳感器輸出的R0以及再次切換為基準(zhǔn)氣體的氮?dú)庋鯕饣旌蠚怏w后的輸出穩(wěn)定的時(shí)間t＝t3的基準(zhǔn)氣體的傳感器輸出R2。
而且，試樣氣體的測定值，如果使用將向氮?dú)庋鯕饣旌蠚怏w切換前的時(shí)間t＝t2的試樣氣體的傳感器輸出R1，則可防止飄移所產(chǎn)生的測定誤差。該情況下，計(jì)算的傳感器輸出的比不是R0/R1，而只要計(jì)算輸出比R2/R1即可。
此外，在時(shí)間t＝t1以后也可以假設(shè)繼續(xù)測定基準(zhǔn)氣體的氮?dú)庋鯕饣旌蠚怏w，推測對于時(shí)間t＝t2的氮?dú)庋鯕饣旌蠚怏w的傳感器輸出R0’，并將與試樣氣體中的檢測對象的氣體濃度對應(yīng)的輸出作為傳感器輸出R0’/R1來計(jì)算。
圖6表示作為用圖1到圖5所示的本發(fā)明的第一實(shí)施例的設(shè)置于油中氣體分析裝置的氣體檢測器15上的半導(dǎo)體傳感器S1-S7檢測的對于基準(zhǔn)氣體和試樣氣體的傳感器輸出并輸入到計(jì)算機(jī)16，并計(jì)算試樣氣體所含的檢測對象的各氣體的氣體濃度時(shí)的運(yùn)算順序。
如上所述，與基準(zhǔn)氣體及檢測對象的各種氣體對應(yīng)，預(yù)先得到作為對基準(zhǔn)氣體和特定濃度的檢測對象的各種氣體的半導(dǎo)體傳感器S1-S7的傳感器輸出的電阻R。
在圖6中，以由對于作為基準(zhǔn)氣體的氮?dú)庋鯕饣旌蠚怏w和試樣氣體特性不同的多個(gè)半導(dǎo)體傳感器S1-S7所檢測的輸出為基礎(chǔ)，通過計(jì)算機(jī)16所具備的運(yùn)算器201至運(yùn)算器205算出試樣氣體所含的測定對象的各氣體成分的濃度。所使用的半導(dǎo)體傳感器優(yōu)選發(fā)生反應(yīng)的氣體的種類少者。
作為計(jì)算試樣氣體所含的測定對象的各種氣體的氣體濃度的步驟，首先，從可通過用半導(dǎo)體傳感器S1-S7中少數(shù)半導(dǎo)體傳感器檢測的輸出來求出濃度的氣體成分先求出氣體濃度。
其次，使用由其余的半導(dǎo)體傳感器檢測出的輸出，將先求出的氣體成分的濃度代入表示反應(yīng)特性和氣體濃度的關(guān)系的計(jì)算式中并算出未知的氣體濃度。重復(fù)這樣的計(jì)算并求出未知的氣體濃度，通過計(jì)算而依次減少未知的氣體濃度的數(shù)量并最終通過計(jì)算求出全部的氣體成分的濃度。
在本實(shí)施例中，以氫、一氧化碳、乙炔、乙烯、甲烷、乙烷的順序來算出其濃度。
通過從可用半導(dǎo)體傳感器S1-S7中少數(shù)半導(dǎo)體傳感器來求出濃度的氣體成分先求出氣體濃度，可減少氣體濃度計(jì)算的計(jì)算量，此外，也提高了對檢測對象氣體的檢測精度。
此外，在運(yùn)算圖6所示的氣體濃度的運(yùn)算順序中，也可以將通過運(yùn)算器201至運(yùn)算器205算出的試樣氣體所含的檢測對象的氫、一氧化碳、乙炔、乙烯、甲烷、乙烷的各氣體濃度的運(yùn)算值也提高到監(jiān)視裝置210中一直進(jìn)行監(jiān)視。
該情況下，如果將上述檢測對象的各氣體濃度的允許值從設(shè)定裝置220輸入到監(jiān)視裝置210，也可由監(jiān)視裝置210對超過這些允許值的檢測對象的各氣體濃度發(fā)出警報(bào)。另外，也可在顯示裝置230上從監(jiān)視裝置210顯示上述檢測對象的各氣體濃度和警報(bào)顯示。
其次，在本實(shí)施例中，對于在檢測對象的氣體濃度和半導(dǎo)體傳感器的檢測特性之間成線性的情況，說明氣體濃度的計(jì)算方法。
在圖6中，對于檢測作為基準(zhǔn)氣體的氮?dú)庋鯕饣旌蠚怏w及試樣氣體的場合的氣體濃度計(jì)算進(jìn)行說明。首先，在從試樣氣體求出氫的濃度NH2的情況下，對于傳感器S1檢測出的輸出G1和作為檢測對象的氣體的氫的濃度NH2的校正曲線(檢測濃度和傳感器輸出的電阻之比)由運(yùn)算器201上記錄的函數(shù)式(式1)表示。
G1＝1+A11·(NH2)B11(式1)這里，A11、B11是由傳感器S1測定氫和空氣的混合氣體而求出的常數(shù)。
通過將傳感器S1檢測的輸出代入運(yùn)算器201的(式1)的G1中并經(jīng)過運(yùn)算求出氫濃度NH2。
其次，在從試樣氣體求一氧化碳的濃度NCO的情況下，對于傳感器S2檢測出的輸出G2和氫的濃度NH2、一氧化碳的濃度NCO的校正曲線由作為在運(yùn)算器202中記錄的函數(shù)式(式2)表示。
G2＝1+NH2/(NH2+NCO)·A21·(NH2)B21+NCO/(NH2+NCO)A22·(NCO)B22(式2)這里，A21、A22、B21、B22是由傳感器S2測定氫和空氣的混合氣體及一氧化碳和空氣的混合氣體而求出的常數(shù)。
將傳感器S2的輸出代入運(yùn)算器202的(式2)的G2中，將先求出的氫濃度代入NH2中并通過運(yùn)算求出一氧化碳濃度NCO。
其次，在從試樣氣體求乙炔的濃度NC2H2的情況下，對于傳感器S3檢測出的輸出G3和一氧化碳的濃度NCO、乙炔的濃度NC2H2的校正曲線由作為在運(yùn)算器203中記錄的函數(shù)式(式3)表示。
G3＝1+NCO/(NCO+NC2H2)·A31·(NCO)B31+NC2H2/(NCO+NC2H2)A32·(NC2H2)B22(式3)這里，A31、A32、B31、B32是由傳感器S3測定一氧化碳和空氣的混合氣體及乙炔和空氣的混合氣體而求出的常數(shù)。將傳感器S3的輸出代入(式3)的G3中，將先求出的一氧化碳濃度代入NCO中并通過運(yùn)算求出乙炔濃度NC2H2。
其次，在從試樣氣體求乙烯的濃度NC2H4的情況下，對于傳感器S4的輸出G4和乙炔的濃度NC2H2、乙烯的濃度NC2H4的校正曲線由作為在運(yùn)算器204中記錄的函數(shù)式(式4)表示。
G4＝1+NC2H2/(NC2H2+NC2H4)·A41·(NC2H2)B41+NC2H4/(NC2H2+NC2H4)A42·(NC2H4)B42(式4)這里，A41、A42、B41、B42是由傳感器S4測定乙炔和空氣的混合氣體及乙烯和空氣的混合氣體而求出的常數(shù)。
將傳感器S4的輸出代入運(yùn)算器204的(式4)的G4中，將先求出的乙炔濃度代入NC2H2中并通過運(yùn)算求出乙烯濃度NC2H4。
其次，在從試樣氣體求甲烷的濃度NCH4、乙烷的濃度NC2H6的情況下，對于傳感器S5的輸出G5和氫的濃度NH2、一氧化碳的濃度NCO、乙炔的濃度NC2H2、乙烯的濃度NC2H4、甲烷的濃度NCH4、乙烷的濃度NC2H6的校正曲線，由作為在運(yùn)算器205中記錄的函數(shù)式(式5)表示。
G5＝1+A51·NH2/(NH2+NCO+NC2H2+NC2H4+NC2H6+NCH4)·(NH2)B51+A52·NCO/(NH2+NCO+NC2H2+NC2H4+NC2H6+NCH4)·(NCO)B52+A53·NC2H2/(NH2+NCO+NC2H2+NC2H4+NC2H6+NCH4)·(NC2H2)B53+A54·NC2H4/(NH2+NCO+NC2H2+NC2H4+NC2H6+NCH4)·(NC2H4)B54+A55·NCH4/(NH2+NCO+NC2H2+NC2H4+NC2H6+NCH4)·(NCH4)B55+A56·NC2H6/(NH2+NCO+NC2H2+NC2H4+NC2H6+NCH4)·(NC2H6)B56(式5)這里，A51、A52、A53、A54、A55、A56、B51、B52、B53、B54、B55、B56是由傳感器S5測定氫和空氣的混合氣體、一氧化碳和空氣的混合氣體、乙炔和空氣的混合氣體、乙烯和空氣的混合氣體、甲烷和空氣的混合氣體、乙烷和空氣的混合氣體而求出的常數(shù)。
此外，在從試樣氣體求甲烷的濃度NCH4、乙烷的濃度NC2H6的情況下，對于傳感器S6的輸出G6和氫的濃度NH2、一氧化碳的濃度NCO、乙炔的濃度NC2H2、乙烯的濃度NC2H4、甲烷的濃度NCH4、乙烷的濃度NC2H6的校正曲線，由作為在運(yùn)算器205中記錄的另一函數(shù)式(式6)表示。
G6＝1+A61·NH2/(NH2+NCO+NC2H2+NC2H4+NC2H6+NCH4)·(NH2)B51+A62·NCO/(NH2+NCO+NC2H2+NC2H4+NC2H6+NCH4)·(NCO)B62+A63·NC2H2/(NH2+NCO+NC2H2+NC2H4+NC2H6+NCH4)·(NC2H2)B63+A64·NC2H4/(NH2+NCO+NC2H2+NC2H4+NC2H6+NCH4)·(NC2H4)B64+A65·NCH4/(NH2+NCO+NC2H2+NC2H4+NC2H6+NCH4)·(NCH4)B65+A66·NC2H6/(NH2+NCO+NC2H2+NC2H4+NC2H6+NCH4)·(NC2H6)B66(式6)這里，A61、A62、A63、A64、A65、A66、B61、B62、B63、B64、B65、B66是由傳感器S6測定氫和空氣的混合氣體、一氧化碳和空氣的混合氣體、乙炔和空氣的混合氣體、乙烯和空氣的混合氣體、甲烷和空氣的混合氣體、乙烷和空氣的混合氣體而求出的常數(shù)。
將傳感器S5、傳感器S6的輸出分別代入運(yùn)算器205的(式5)的G5中以及運(yùn)算器205的(式6)的G6中，將先求出的氣體濃度代入(式5)、(式6)的NH2、NCO、NC2H2、NC2H4中而建立聯(lián)立方程式。通過對NCH4、NC2H6求解，便可通過運(yùn)算求得甲烷和乙烷的濃度。
這樣，通過運(yùn)算而分別求出氫、一氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔的濃度。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可實(shí)現(xiàn)使用具有通用性的半導(dǎo)體傳感器，可進(jìn)行檢測的再現(xiàn)性高的各種氣體的濃度的檢測的油中氣體分析裝置、具備油中氣體分析裝置的變壓器以及油中氣體的分析方法。
實(shí)施例2作為本發(fā)明的第二實(shí)施例，圖7表示的是作為本發(fā)明另一實(shí)施例的絕緣油中氣體分析裝置的結(jié)構(gòu)，且是與內(nèi)部封入絕緣油的設(shè)備對應(yīng)的移動式的絕緣油中氣體分析裝置。本實(shí)施例的絕緣油中氣體分析裝置對氫及乙炔進(jìn)行絕緣油中氣體分析。
圖7所示的本實(shí)施例的絕緣油中氣體分析裝置30由于與圖1、圖3及圖4所示的第一實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)相同，所以對相同的構(gòu)成部分省略其說明，而對不同部分進(jìn)行說明。
在圖7中，移動式油中氣體分析裝置在油中氣體分析沒有必要圖示的分析對象的設(shè)備內(nèi)部填充絕緣油2。絕緣油中氣體分析裝置30具備絕緣油注入器501，通過設(shè)置經(jīng)過具備閥503的配管25C與絕緣油注入器501連通的氣體提取器3，從而用氣體提取器3通過冒泡法進(jìn)行由絕緣油注入器501采集的絕緣油2的油中所產(chǎn)生的氣體的提取。
該絕緣油注入器501是圓筒形，采集封入到油中氣體分析對象的設(shè)備中的絕緣油2，并將采集的絕緣油2供給到氣體提取器3預(yù)定量。在氣體提取器3的底部設(shè)有具備閥502的油排出口504，并將提取了分析對象的油中氣體后的絕緣油2排出到外部。
設(shè)置有空氣凈化裝置31，將有機(jī)氣體從大氣中取入的空氣中除去，將調(diào)整濕度并凈化了空氣的作為基準(zhǔn)氣體的清潔空氣通過空氣供給配管18F引導(dǎo)到四通切換閥10。
通過切換操作四通切換閥10，形成從空氣凈化裝置31通過空氣供給配管18F及氣體供給系統(tǒng)配管18C1將清潔空氣作為惰性氣體供給到氣體提取器3的流道。此外，也可使用儲存了清潔空氣的空氣瓶代替空氣凈化裝置31。
另外，四通切換閥10的結(jié)構(gòu)為，連接在將絕緣油2的油中產(chǎn)生的油中溶解氣體的混合氣體從氣體提取器3導(dǎo)出的氣體提取系統(tǒng)配管18C2和將通過該氣體提取系統(tǒng)配管18C2引導(dǎo)的油中溶解氣體的混合氣體引導(dǎo)到氣體調(diào)整裝置13的油中溶解氣體的混合氣體供給配管18D上。
而且，通過切換操作該四通切換閥10，從而形成從氣體提取器3通過氣體提取系統(tǒng)配管18C2及油中溶解氣體的混合氣體供給配管18D使油中溶解氣體的混合氣體流過后述的溫度調(diào)節(jié)器14并調(diào)整為預(yù)定的溫度來供給到氣體檢測器15的流道。
在上述氣體供給系統(tǒng)配管18C1上配置空氣泵11，通過使該空氣泵11工作而與上述第一實(shí)施例同樣地進(jìn)行冒泡。
而且，在氣體提取器3上設(shè)有過濾器12，在將在絕緣油2的油中產(chǎn)生的油中溶解氣體的混合氣體從氣體提取器3導(dǎo)出到四通切換閥10時(shí)，除去在油中溶解氣體的混合氣體中成為霧狀混入的絕緣油。
在該氣體檢測器15中設(shè)置有由氧化錫、氧化鎢、氧化鋯等金屬氧化物構(gòu)成的半導(dǎo)體傳感器，由這些半導(dǎo)體傳感器分別測定作為試樣氣體的氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚怏w以及氮?dú)夂脱鯕饧坝椭腥芙鈿怏w的混合氣體所構(gòu)成的試樣氣體，并將這些測定值作為輸出信號輸出到計(jì)算機(jī)16。
在計(jì)算機(jī)16中，以來自在氣體檢測器15上設(shè)置的半導(dǎo)體傳感器的輸出信號為基礎(chǔ)，通過運(yùn)算算出油中溶解的氣體的氣體成分濃度，并將算出的油中溶解的氣體的氣體成分濃度等顯示在監(jiān)視器上。該計(jì)算機(jī)16的構(gòu)成為，對各構(gòu)成要素發(fā)出有關(guān)構(gòu)成在本發(fā)明的實(shí)施例中設(shè)置的油中氣體分析裝置的泵類的開、關(guān)以及切換閥、排氣閥類的切換操作和開閉操作的指示。
其次，對于圖7所示的本發(fā)明第二實(shí)施例的移動式的油中氣體分析裝置，將其油中氣體分析的各步驟示于圖8。在圖8中，測定操作首先是進(jìn)行測定準(zhǔn)備111的步驟。
接著，進(jìn)行提取油中溶解的氣體112的步驟。與提取油中溶解的氣體112的步驟同步，進(jìn)行作為基準(zhǔn)氣體的空氣氣體測定113的步驟。最后，進(jìn)行試樣氣體測定114的步驟。以空氣氣體測定113的步驟及試樣氣體測定114的步驟的各測定結(jié)果為根據(jù)進(jìn)行算出各成分氣體的濃度的氣體濃度計(jì)算115的步驟。此外，重復(fù)進(jìn)行測定操作的各步驟。
若詳細(xì)說明，在測定準(zhǔn)備111的步驟中，如圖7所示操作四通切換閥10，并將清潔空氣從空氣凈化裝置31通過空氣供給配管18F供給到四通切換閥10。
所供給的清潔空氣從空氣供給配管18F經(jīng)過四通切換閥10，再從氣體供給系統(tǒng)配管18C1流入氣體提取器3。然后，清潔空氣經(jīng)過該氣體提取器3而流過氣體提取系統(tǒng)配管18C2及油中溶解氣體的混合氣體供給配管18D，并用清潔空氣對從空氣供給配管18F到油中溶解氣體的混合氣體供給配管18D的這些各設(shè)備及流道內(nèi)進(jìn)行置換。
其次，在提取油中溶解的氣體112的步驟中，如圖9所示操作并切換四通切換閥10。而且，通過該四通切換閥10的切換，形成了由氣體提取系統(tǒng)配管18C1、氣體提取系統(tǒng)配管18C2及氣體提取器3構(gòu)成封閉系統(tǒng)的流道A。
此外，通過該四通切換閥10的切換，形成了將清潔空氣從空氣凈化裝置31經(jīng)空氣供給配管18F及四通切換閥10供給到溫度調(diào)整裝置14的流道B。而且，用溫度調(diào)節(jié)器14將流過流道B的清潔空氣調(diào)整為設(shè)定溫度并生成作為基準(zhǔn)氣體的清潔空氣，再將該基準(zhǔn)氣體的清潔空氣供給到氣體檢測器15。
在上述流道A中進(jìn)行氣體提取操作。作為流道A的氣體提取的操作，首先，使在氣體提取器3上設(shè)置的釋放閥4處于打開的狀態(tài)，用絕緣油注入器201將絕緣油2注入氣體提取器3。
其次，在向氣體提取器3注入絕緣油2結(jié)束的同時(shí)關(guān)閉釋放閥4，使在形成流道A的氣體供給系統(tǒng)配管18C1上設(shè)置的空氣泵11工作，使流道A內(nèi)的清潔空氣循環(huán)并通過冒泡來將注入到氣體提取器3的絕緣油2中所溶解的溶解氣體提取到清潔空氣中并采集，制造試樣氣體。
其次，在作為基準(zhǔn)氣體的空氣氣體測定113的步驟中，用氣體檢測器15對流經(jīng)通過四通切換閥10的切換操作形成的流道B并從空氣凈化裝置31供給到溫度調(diào)節(jié)器14并調(diào)整了溫度的作為基準(zhǔn)氣體的清潔空氣進(jìn)行測定。
即，將清潔空氣從空氣凈化裝置31通過空氣供給配管18F及四通切換閥10供給到溫度調(diào)節(jié)器14，生成由溫度調(diào)節(jié)器14調(diào)整為設(shè)定溫度的作為基準(zhǔn)氣體的清潔空氣并供給到氣體檢測器15。當(dāng)用設(shè)置于氣體檢測器15上的半導(dǎo)體傳感器S1-S7檢測的基準(zhǔn)氣體的清潔空氣的輸出穩(wěn)定時(shí)，將該檢測出的輸出作為對于作為基準(zhǔn)氣體的清潔空氣的傳感器輸出而輸入到計(jì)算機(jī)16中。
其次，在試樣氣體測定114的步驟中，如圖10所示切換四通切換閥10，將清潔空氣從空氣凈化裝置31通過空氣供給配管18F、四通切換閥10及氣體提取系統(tǒng)配管18C1供給到氣體提取器3，再將所供給的清潔空氣從該氣體提取器3通過氣體提取系統(tǒng)配管18C2及油中溶解氣體的混合氣體供給配管18D流到溫度調(diào)節(jié)器14。
通過這些操作，流道A內(nèi)的已采集的油中溶解氣體的混合氣體被從空氣凈化裝置31供給的清潔空氣壓出，再經(jīng)由四通切換閥19引導(dǎo)到溫度調(diào)節(jié)器14。
所引導(dǎo)的油中溶解氣體的混合氣體，由溫度調(diào)節(jié)器14調(diào)節(jié)為設(shè)定溫度并生成試樣氣體。而且，將該生成的試樣氣體供給到氣體檢測器15，并檢測試樣氣體的成分濃度。
通過將供給到在氣體檢測器15上設(shè)置的半導(dǎo)體傳感器S1、S3、S4的氣體從基準(zhǔn)氣體的空氣切換為試樣氣體，從而由半導(dǎo)體傳感器S1、S3、S4檢測的試樣氣體的傳感器輸出在所供給氣體的切換前后變化較大。
在傳感器輸出變化后傳感器輸出大體穩(wěn)定地達(dá)到恒定時(shí)，將這些傳感器輸出作為對試樣氣體的半導(dǎo)體傳感器S1、S3、S4的各傳感器輸出而輸入到計(jì)算機(jī)16中。
雖然對于由在該氣體檢測器15上設(shè)置的半導(dǎo)體傳感器S1、S3、S4檢測的基準(zhǔn)氣體及試樣氣體的傳感器輸出省略圖示，但與上述圖5相同。
而且，如果測量對于這些基準(zhǔn)氣體的傳感器輸出的電阻R0以及對于試樣氣體中的測定對象氣體的傳感器輸出的電阻R1，并用計(jì)算機(jī)16計(jì)算兩者的傳感器輸出的比R0/R1并進(jìn)行比較，則可正確運(yùn)算試樣氣體中的測定對象氣體的氣體濃度。
圖11表示作為用圖7到圖10所示的本發(fā)明第二實(shí)施例的絕緣油中氣體分析裝置的氣體檢測器15上設(shè)置的半導(dǎo)體傳感器S1、S3、S4檢測的對于基準(zhǔn)氣體和試樣氣體的傳感器輸出并輸入到計(jì)算機(jī)16，并計(jì)算試樣氣體所含的檢測對象的各氣體的氣體濃度時(shí)的運(yùn)算順序。
與第一實(shí)施例的情況同樣，與基準(zhǔn)氣體及檢測對象的各種氣體對應(yīng)，并預(yù)先得到作為對基準(zhǔn)氣體和特定濃度的檢測對象的各種氣體的半導(dǎo)體傳感器S1、S3、S4的傳感器輸出的電阻R。
在圖11中，以由對于作為基準(zhǔn)氣體的清潔空氣和試樣氣體特性不同的多個(gè)半導(dǎo)體傳感器S1、S3、S4所檢測的輸出為基礎(chǔ)，通過計(jì)算機(jī)16所具備的運(yùn)算器301、運(yùn)算器303及運(yùn)算器304算出試樣氣體所含的測定對象的各氣體成分的濃度。所使用的半導(dǎo)體傳感器優(yōu)選發(fā)生反應(yīng)的氣體的種類少者。
作為計(jì)算試樣氣體所含的測定對象的各種氣體的氣體濃度的步驟，首先，從可通過用半導(dǎo)體傳感器S1、S3、S4中少數(shù)半導(dǎo)體傳感器檢測的輸出來求出濃度的氣體成分先求出氣體濃度。
其次，使用由其余的半導(dǎo)體傳感器檢測出的輸出，將先求出的氣體成分的濃度代入表示反應(yīng)特性和氣體濃度的關(guān)系的計(jì)算式以算出未知的氣體濃度。重復(fù)這樣的計(jì)算并求出未知的氣體濃度，使未知的氣體濃度的數(shù)量通過計(jì)算而逐漸減少并最終通過計(jì)算求出全部氣體成分的濃度。在本實(shí)施例中，以氫、乙炔、乙烯的順序算出其濃度。
通過從可用半導(dǎo)體傳感器S1、S3、S4中少數(shù)半導(dǎo)體傳感器來求出濃度的氣體成分先求出氣體濃度，從而可減少氣體濃度計(jì)算的計(jì)算量，此外，也提高了對于檢測對象氣體的檢測精度。
此外，在運(yùn)算如圖11所示的氣體濃度的運(yùn)算順序中，也可以將通過運(yùn)算器301、運(yùn)算器303及運(yùn)算器304算出的試樣氣體所含的檢測對象的氫、乙炔、乙烯的各氣體濃度的運(yùn)算值輸入到監(jiān)視裝置310中并一直進(jìn)行監(jiān)視。
該情況下，如果將上述檢測對象的各氣體濃度的允許值從設(shè)定裝置320輸入到監(jiān)視裝置310中，也可用監(jiān)視裝置310對超過這些允許值的檢測對象的各氣體濃度發(fā)出警報(bào)。此外，也可在顯示裝置330中從監(jiān)視裝置310顯示上述檢測對象的各氣體濃度和警報(bào)顯示。
其次，在本實(shí)施例中，對于在檢測對象的氣體濃度和半導(dǎo)體傳感器的檢測特性之間成線性的情況，說明氣體濃度的計(jì)算方法。
在圖11中，對于檢測作為基準(zhǔn)氣體的清潔空氣及試樣氣體情況下的氣體濃度計(jì)算進(jìn)行說明。首先，在從試樣氣體求出氫的濃度NH2的情況下，對于傳感器S1檢測出的輸出G1和作為檢測對象的氣體的氫NH2的校正曲線(檢測濃度和傳感器輸出的電阻的比)，由運(yùn)算器301上記錄的函數(shù)式(式7)表示。
G1＝1+A11·(NH2)B11(式7)這里，A11、B11是由傳感器S1測定氫和空氣的混合氣體而求出的常數(shù)。
通過將傳感器S1檢測出的輸出代入運(yùn)算器301的(式7)的G1中，從而可通過運(yùn)算求出氫濃度NH2。
其次，在從試樣氣體求乙炔的濃度NC2H2的情況下，對于傳感器S3檢測出的輸出G3和乙炔的濃度NC2H2、乙烯的濃度NC2H4的校正曲線，由作為在運(yùn)算器203中記錄的函數(shù)式(式8)表示。
G3＝1+NC2H2/(NC2H2+NC2H4)·A31·(NC2H2)B31+NC2H4/(NC2H2+NC2H2)A32·(NC2H4)B32(式8)這里，A31、A32、B31、B32是由傳感器S3測定乙炔和空氣的混合氣體及乙烯和空氣的混合氣體而求出的常數(shù)。
其次，對于傳感器S4的輸出G4和乙炔的濃度NC2H2、乙烯的濃度NC2H4的校正曲線，由作為在運(yùn)算器304中記錄的函數(shù)式(式9)表示。
G4＝1+NC2H2/(NC2H2+NC2H4)·A41·(NC2H2)B41+NC2H4/(NC2H2+NC2H4)A42·(NC2H4)B42(式9)這里，A41、A42、B41、B42是由傳感器S4測定乙炔和空氣的混合氣體及乙烯和空氣的混合氣體而求出的常數(shù)。
將傳感器S3、傳感器S4的各輸出分別代入運(yùn)算器303的函數(shù)式(式8)的G3中以及運(yùn)算器304的函數(shù)式(式9)的G4中而建立聯(lián)立方程式。通過對NC2H2、NC2H4進(jìn)行求解，從而通過運(yùn)算求出乙炔和乙烯的濃度。這樣，通過運(yùn)算而分別求出氫、乙炔的濃度。
實(shí)施例3作為本發(fā)明的第三實(shí)施例，對一同監(jiān)視多個(gè)油浸變壓器并對封入到絕緣油浸變壓器中的絕緣油中氣體進(jìn)行分析監(jiān)視的絕緣油浸變壓器的監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行說明。
圖12表示一同監(jiān)視多個(gè)絕緣油浸變壓器1的情況下的監(jiān)視系統(tǒng)的實(shí)施例。帶通訊裝置的油中氣體分析裝置401、402、403和中央監(jiān)視裝置420可通過電話回路430、移動電話回路450及/或無線440進(jìn)行通信。
在帶通訊裝置的各油中氣體分析裝置401、402、403中，具備多組油浸變壓器1、采集并分析在封入到該油浸變壓器1中的絕緣油2所含有的各種氣體的油中氣體分析裝置20及30以及監(jiān)視由該油中氣體分析裝置20及30檢測的各種氣體的監(jiān)視裝置210及310。
而且，其結(jié)構(gòu)為將這些帶通訊裝置的油中氣體分析裝置401、402、403用LAN連接并集結(jié)到HUB上，且將用油中氣體分析裝置20及30采集并分析的各種氣體的濃度和監(jiān)視結(jié)果的數(shù)據(jù)發(fā)送至中央監(jiān)視裝置420。
所發(fā)送的數(shù)據(jù)的接收發(fā)送不必總是進(jìn)行，可以定期接收發(fā)送數(shù)據(jù)。中央監(jiān)視裝置420可在要確認(rèn)已發(fā)送數(shù)據(jù)的再現(xiàn)性的情況下或者接收監(jiān)視所產(chǎn)生的診斷結(jié)果并要強(qiáng)化監(jiān)視的情況下，做出再次進(jìn)行測定或縮短測定間隔的油中氣體分析的指示。
如果診斷結(jié)果異常，則可采取更高精度的氣體分析和停止油浸變壓器等的對策。此外，也可以由中央監(jiān)視裝置420進(jìn)行帶通訊裝置的油中氣體分析裝置401、402、403的動作的確認(rèn)，或者空氣瓶的空氣剩余量的確認(rèn)。
該系統(tǒng)對一并監(jiān)視遠(yuǎn)距離設(shè)置的油浸變壓器和分散的油浸變壓器是有效的。此外，也可以構(gòu)筑將帶通訊裝置的油中氣體分析裝置401、402、403與中央監(jiān)視裝置420用LAN直接連接的系統(tǒng)或者各帶通訊裝置的油中氣體分析裝置401、402、403與中央監(jiān)視裝置420通過電話回路、移動電話回路直接通信的系統(tǒng)。
此外，也可由中央監(jiān)視裝置420接收檢測各種氣體的氣體濃度的各半導(dǎo)體傳感器的檢測輸出，并由中央監(jiān)視裝置420進(jìn)行各種氣體的氣體濃度的計(jì)算。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，也能實(shí)現(xiàn)使用具有通用性的半導(dǎo)體傳感器進(jìn)行檢測的再現(xiàn)性高的各種氣體的濃度的檢測的絕緣油中氣體分析裝置及油中氣體的分析方法。
實(shí)施例4其次，本發(fā)明的第四實(shí)施例的絕緣油浸變壓器中設(shè)置的膜透過方式可取代第一實(shí)施例中采用的氣體提取器而應(yīng)用于絕緣油中氣體分析裝置。此時(shí)的連接方式為將氣體供給系統(tǒng)配管18C1與后述的載氣供給口連接，并將該氣體提取系統(tǒng)配管18C2與后述的載氣提取口連接。下面參照附圖對本發(fā)明的第四實(shí)施例的絕緣油浸變壓器中設(shè)置的膜透過方式的絕緣油中氣體分析裝置進(jìn)行說明。
在膜透過方式的絕緣油中氣體分析裝置中，氣體儲存室內(nèi)的分解生成氣體的濃度達(dá)到平衡狀態(tài)的時(shí)間t在設(shè)氣體儲存室的體積為V、設(shè)透過膜的厚度為d、設(shè)透過膜的面積為A時(shí)，能以下述式10表示。其中，P為透過系數(shù)，C為常數(shù)。
t=V·d·CA·P]]>(式10)根據(jù)式10，通過減小透氣膜的厚度d及氣體儲存室的容積V，并增大透氣膜的面積A，可減小達(dá)到平衡的時(shí)間t。
為了減小達(dá)到平衡的時(shí)間t時(shí)，理想的是減小透過膜的厚度d。但是，透氣膜安裝在油浸變壓器的排油口上的情況較多，且由絕緣油對安裝位置作用有0.2Mpa左右的壓力。因此，如果透氣膜的厚度過小會發(fā)生破損。
對于外周半徑為R1+r的圓盤狀，內(nèi)側(cè)半徑R1-r的部分為中空的槽狀氣體儲存室使用了厚度d1的透氣膜的情況下，設(shè)作用在透氣膜上的壓力為p，則作用在透氣膜周圍的剪切應(yīng)力τ1可由下式11表示。
τ1={π(R1+r)2-π(R1-r)2}p{2π(R1+r)+2π(R1-r)}d2]]>=r·pd1]]>(式11)在設(shè)作用于透氣膜上的壓力p為0.2MPa，設(shè)允許剪切應(yīng)力為τ時(shí)，槽的寬度2r和透氣膜的厚度d的關(guān)系由下式12表示。
r≤5τ·d(式12)從上可知，在本發(fā)明中，透氣膜的材料的最大允許剪切應(yīng)力τ(MPa)和槽寬度2r與透氣膜的厚度d的關(guān)系如式12那樣，理想的是規(guī)定槽狀氣體儲存室的寬度而減薄透氣膜的厚度。
為提高氣體測定的精度，理想的是，可將作為儲存在氣體儲存室中的分析用試樣氣體的樣本氣體不用氮?dú)饣蜃鳛槎栊詺怏w的載氣稀釋而向氣體測定器供給。
因此，在本發(fā)明中，提出了將氣體儲存室的槽的截面積做成與載氣入口的截面積相同或較小的方案。這樣，可防止氣體儲存室內(nèi)的氣體被載氣稀釋。
通過將作為氣體儲存室的槽的容積做成與在氣體測定器中進(jìn)行氣體測定所必須的樣本氣體的容積相同，可用氣體儲存室進(jìn)行氣體測量，即使不設(shè)測量管，也可總是將規(guī)定量的氣體供給氣體測定器。該情況下，理想的是，載氣供給口和載氣提取口設(shè)于槽狀氣體儲存室的端部，并可供給規(guī)定量的樣本氣體。
在本發(fā)明的油中氣體分析裝置中，理想的是設(shè)有對油進(jìn)行攪拌或振動而使其流動的油流動機(jī)構(gòu)。通過油中所含的分解生成氣體透過氣體儲存室一側(cè)，油所含的分解生成氣體的濃度在透氣膜附近局部變低，氣體透過的效率下降。通過對油進(jìn)行攪拌或振動而使其流動，可使油中的分解生成氣體的濃度相同，并可提高氣體透過的效率。這樣，可減小達(dá)到平衡的時(shí)間t。
在透氣膜的材料中，可使用高分子有機(jī)化合物膜、高分子有機(jī)化合物多孔質(zhì)膜。此外，可使用將多孔板、穿孔板或金屬網(wǎng)作為增強(qiáng)材料與高分子有機(jī)化合物膜和高分子有機(jī)化合物多孔膜做成一體的產(chǎn)品等。
對本實(shí)施例的絕緣油浸變壓器的絕緣油中氣體分析裝置進(jìn)行說明。圖13表示的是絕緣油中氣體分析裝置的氣體采集部的構(gòu)造。在圖13所示的實(shí)施例的氣體提取器3中，該氣體采集部1100由帶槽凸緣1101、透氣膜1102、槽狀氣體儲存室1103、載氣供給口1104、載氣提取口1105、閥1106a、閥1106b構(gòu)成。
排油口1201與排油閥1202一同裝在油浸變壓器一側(cè)。雖然排油口1201及排油閥1202本來作為不需要的絕緣油的排油口使用，但在本實(shí)施例中，作為氣體采集部1100的安裝部使用。在氣體采集時(shí)，排油閥1202處于打開狀態(tài)，透氣膜1102緊密接觸絕緣油1203。
帶槽凸緣1101通過連接到排油口1201上，在將氣體采集部1100裝于油浸變壓器1200上的同時(shí)，從周圍夾持并支撐透氣膜1102。
透氣膜1102，在將絕緣油1203密封在油浸變壓器或油浸變壓器的外側(cè)容器內(nèi)的同時(shí)，使分解生成氣體透過槽狀氣體儲存室1103一側(cè)。作為透氣膜1102的材質(zhì)，使用厚度0.1mm的四氟乙烯及全氟烷基乙烯醚共聚物膜。作為適用于透氣膜1102的材料，有四氟化物的共聚物膜聚乙烯、氟橡膠等有機(jī)高分子化合物膜，多孔的有機(jī)高分子化合物膜，在多孔板上涂布有機(jī)高分子化合物的材料、將穿孔板和金屬網(wǎng)等增強(qiáng)材料和有機(jī)高分子化合物膜組合的材料等。
槽狀氣體儲存室1103是在帶槽凸緣1101上形成的槽狀凹部和由透氣膜1102形成的空間，進(jìn)行樣本氣體的采集及儲存。此外，槽狀氣體儲存室1103在樣本氣體供給時(shí)成為載氣的流道。
載氣供給口1104與槽狀氣體儲存室1103的一端連通，是使載氣流入槽狀氣體儲存室1103的入口。
槽狀氣體儲存室1103的與載氣的流線方向垂直的截面的面積比載氣供給口1104的與載氣的流線方向垂直的截面的面積小。
載氣提取口1105與槽狀氣體儲存室1103的另一端連通，是采集和儲存的樣本氣體以及從載氣供給口1104流入的載氣的出口。
閥1106a及閥1106b在樣本氣體采集時(shí)和儲存時(shí)關(guān)閉，在對氣體儲存室用載氣來置換時(shí)打開。
襯墊1107插入到帶槽凸緣1101和透氣膜1102的結(jié)合部以及排油口1201和透氣膜1102的結(jié)合部，有助于將絕緣油密封在油浸變壓器或其外側(cè)的容器內(nèi)。
圖14表示的是油中氣體分析裝置的帶槽凸緣的構(gòu)造。這里，將槽狀氣體儲存室1103做成直線的槽形狀。為了在供給載氣時(shí)不使載氣形成紊流，或者不使樣本氣體與載氣混合，槽狀氣體儲存室103的與載氣的流線方向垂直的截面的截面積理想的是與載氣供給口的截面積相同或比其小。
作為油中氣體分析的操作，有樣本氣體采集的準(zhǔn)備、樣本氣體的采集和儲存、測定的準(zhǔn)備、樣本氣體供給、樣本氣體測定。
首先，作為樣本氣體采集的準(zhǔn)備，對槽狀氣體儲存室1103用載氣置換。使閥1106a及1106b處于打開的狀態(tài)，從載氣供給部供給載氣。
其次，進(jìn)行樣本氣體的采集和儲存。如果在槽狀氣體儲存室1103內(nèi)由載氣置換，則使閥1106a及1106b處于關(guān)閉的狀態(tài)。在絕緣油中溶解的分解生成氣體透過透氣膜1102而向槽狀氣體儲存室1103擴(kuò)散。等到槽狀氣體儲存室1103的氣體濃度和絕緣油中的分解生成氣體的濃度達(dá)到平衡。
氣體濃度達(dá)到平衡的時(shí)間預(yù)先進(jìn)行測定試驗(yàn)掌握。此外，如果式10中的常數(shù)C是已知的，則可從式10推測達(dá)到平衡的時(shí)間。
接著，進(jìn)行測定的準(zhǔn)備。
從載氣供給部向氣體測定部供給載氣。
接著，進(jìn)行樣本氣體供給。使閥1106a及閥1106b處于打開的狀態(tài)，將載氣從載氣供給部經(jīng)由氣體采集部供給到氣體測定部。
通過對槽狀氣體儲存室1103內(nèi)用載氣進(jìn)行置換，將槽狀氣體儲存室1103內(nèi)的樣本氣體供給到氣體測定器，由氣體測定部測定氣體的種類和濃度。
實(shí)施例5在本實(shí)施例中，使用圖14對由槽狀氣體儲存室1103進(jìn)行樣本氣體的采集、儲存及檢測、供給的情況進(jìn)行說明。通過由槽狀氣體儲存室1103計(jì)量樣本氣體，則無需另外具備計(jì)量管，可節(jié)約計(jì)量管自身和到計(jì)量管的配管的容積。其結(jié)果，可減小式10的氣體儲存室的體積V，可縮短達(dá)到平衡的時(shí)間t。
在圖14中，載氣供給口1104是半徑r的圓筒形狀。此外，槽狀氣體儲存室1103是長度L、寬度2r、槽的深度h的長方體形狀，且兩端是半徑r、深度h的半圓柱形狀。因此，槽狀氣體儲存室1103的容積是2rLh+πr2h。
槽狀氣體儲存室1103的容積為供給的樣本氣體的容積。于是，將槽狀氣體儲存室1103的容積做成與測定所需的樣本氣體的容積相等。
再有，槽狀氣體儲存室1103的與載氣的流線方向垂直的截面積2rh為10mm2，比載氣供給口1104的截面積πr2的19.6mm2小。
作為油中氣體分析的步驟，首先，作為氣體采集的準(zhǔn)備，對槽狀氣體儲存室1103用載氣進(jìn)行置換。使閥1106a和閥1106處于打開的狀態(tài)，并從載氣供給部供給載氣。
其次，進(jìn)行樣本氣體的采集和儲存。如果槽狀氣體儲存室1103內(nèi)已由載氣置換，則使閥1106a和閥1106b處于關(guān)閉的狀態(tài)并保持。絕緣油中溶解的分解生成氣體通過透氣膜1102向槽狀氣體儲存室1103擴(kuò)散。等待槽狀氣體儲存室1103的氣體濃度達(dá)到平衡。
氣體濃度達(dá)到平衡的時(shí)間在事前進(jìn)行測定試驗(yàn)而求出，為70h。
不采用本發(fā)明，在另外具備計(jì)量管的情況下，氣體濃度達(dá)到平衡的時(shí)間是138h。
因此，根據(jù)本發(fā)明，可將氣體采集所需的時(shí)間縮短為約二分之一。
接著，在氣體濃度達(dá)到平衡后，進(jìn)行測定的準(zhǔn)備。
從載氣供給部向氣體測定部供給載氣。
再接著，進(jìn)行樣本氣體供給。使閥1106a和閥1106b處于打開的狀態(tài)，將載氣從載氣供給部經(jīng)由氣體采集部供給到氣體測定部。
通過對槽狀氣體儲存室1103內(nèi)用載氣進(jìn)行置換，將槽狀氣體儲存室1103內(nèi)的樣本氣體供給到氣體測定器。
實(shí)施例5在本實(shí)施例中，對調(diào)節(jié)槽狀氣體儲存室1103的寬度并減小透氣膜的厚度的情況進(jìn)行說明。圖15表示的是氣體儲存室的形狀為圓弧狀的帶槽凸緣的構(gòu)造。作為本發(fā)明的實(shí)例，槽狀氣體儲存室1103是外徑R1+r、內(nèi)徑R1-r、高度h的圓筒狀，在使用厚度d1的透氣膜1102的情況下，與作為現(xiàn)有方法的實(shí)例，使用氣體儲存室為半徑R2、高度h的圓柱狀，厚度d2的透氣膜1102的情況進(jìn)行比較。
根據(jù)本發(fā)明的情況，假設(shè)作用于透氣膜1102的周圍的剪切應(yīng)力是均勻的，則作用于透氣膜1102的周圍的剪切應(yīng)力τ1可按如上所述的式11求得。
在設(shè)允許剪切應(yīng)力為τ時(shí)，透氣膜1102的厚度d1由式14確定。
d1=r·pτ]]>(式14)與之相對，在根據(jù)現(xiàn)有方法的情況下，作用于透氣膜1102周圍的剪切應(yīng)力τ2由式15確定。
τ2=πR22·p2πR2·d2]]>=R2·p2d2]]>(式15)在使允許剪切應(yīng)力為τ時(shí)，透氣膜1102的厚度d2由式16確定。
d2=R2·p2τ]]>(式16)膜的厚度的比d1/d2，則如式17，與R1無關(guān)，而由r和R2決定。
d1d2=r·pτR2·p2τ]]>=2rR2]]>(式17)此外，由于是V＝A·h，所以式10可由下式18表示。
t=V·d·CA·P]]>=h·d·CP]]>(式18)根據(jù)本發(fā)明的達(dá)到平衡的時(shí)間t1則如式19。
t1=h·d1·CP]]>(式19)此外，根據(jù)現(xiàn)有方法的達(dá)到平衡的時(shí)間t2則如式20。
t2=h·d2·CP]]>(式20)因此，達(dá)到平衡的時(shí)間的比t1/t2，根據(jù)式17、式19、式20，則如式21，由r和R2決定。
t1t2=rR2]]>(式21)在本發(fā)明和現(xiàn)有方法中，在使透氣膜1102的面積相同的情況下，即使在例如設(shè)R1為50mm、設(shè)r為2mm、設(shè)R2為20mm的情況下，根據(jù)本發(fā)明的達(dá)到平衡的時(shí)間t1可以是根據(jù)現(xiàn)有方法的達(dá)到平衡的時(shí)間t2的五分之一。
圖16是表示槽狀氣體儲存室的形狀為曲折形狀情況下的帶槽凸緣的構(gòu)造的圖。
圖17是表示槽狀氣體儲存室的形狀為旋渦狀情況下的帶槽凸緣的構(gòu)造的圖。
也可使用曲折狀或旋渦狀的帶槽凸緣取代圖15所示的槽狀氣體儲存室的形狀為圓弧狀的帶槽凸緣，。
在透過膜方式的絕緣油中氣體分析裝置中，通過將氣體儲存室做成槽形狀，可減小氣體儲存室的容積，且可減小透氣膜的厚度。這樣，可縮短氣體儲存室內(nèi)的分解生成氣體的濃度達(dá)到平衡狀態(tài)的時(shí)間，并可縮短分解生成氣體的采集所需要的時(shí)間。根據(jù)本實(shí)施例，可縮短絕緣油中氣體分析裝置的時(shí)間間隔，并可實(shí)時(shí)進(jìn)行變壓器等設(shè)備的異常診斷。
本發(fā)明可適用于內(nèi)裝絕緣油的變壓器等設(shè)備的絕緣油中氣體分析裝置以及內(nèi)裝絕緣油的變壓器等設(shè)備的絕緣油中氣體的分析方法。
權(quán)利要求
1.一種絕緣油中氣體分析裝置，其特征在于，具備將裝在設(shè)備內(nèi)的絕緣油從設(shè)備中取出的氣體提取器；具有從該氣體提取器取出的絕緣油中所含的多個(gè)成分氣體中檢測成分氣體的濃度的多個(gè)半導(dǎo)體傳感器的氣體檢測器；采集從氣體提取器所取出的絕緣油中所含的多種成分氣體作為測定對象的試樣氣體并供給到氣體檢測部的試樣氣體的供給系統(tǒng)；將半導(dǎo)體傳感器的檢測值作為基準(zhǔn)的基準(zhǔn)氣體供給到氣體檢測器的基準(zhǔn)氣體的供給系統(tǒng)；切換該試樣氣體的供給系統(tǒng)和基準(zhǔn)氣體的供給系統(tǒng)并供給到氣體檢測器的切換供給機(jī)構(gòu)；以將從氣體提取器所取出的絕緣油采集的試樣氣體及從基準(zhǔn)氣體的供給系統(tǒng)供給的基準(zhǔn)氣體用氣體檢測器的多個(gè)半導(dǎo)體傳感器分別測定的各檢測值為基礎(chǔ)，算出在絕緣油中溶解的多個(gè)成分氣體的濃度的運(yùn)算裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣油中氣體分析裝置，其特征在于，上述運(yùn)算裝置構(gòu)成為，根據(jù)由多個(gè)半導(dǎo)體傳感器測定的試樣氣體的檢測值和由多個(gè)半導(dǎo)體傳感器測定的基準(zhǔn)氣體的檢測值，通過各運(yùn)算來求出試樣氣體所含的各成分氣體的濃度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的絕緣油中氣體分析裝置，其特征在于，上述運(yùn)算裝置，根據(jù)由半導(dǎo)體傳感器測定的試樣氣體的檢測值和基準(zhǔn)氣體的檢測值之比，算出試樣氣體所含的各成分氣體的濃度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的絕緣油中氣體分析裝置，其特征在于，由基準(zhǔn)氣體的供給系統(tǒng)供給的基準(zhǔn)氣體使用氧氣和惰性氣體的混合氣體、或空氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的絕緣油中氣體分析裝置，其特征在于，從氣體提取器的絕緣油中采集多種成分氣體并作為試樣氣體供給到氣體檢測器的試樣氣體，是通過設(shè)置將惰性氣體引導(dǎo)到氣體提取器的絕緣油中，在通過冒泡從絕緣油中采集的溶解氣體和該惰性氣體的混合氣體中添加氧氣的氣體調(diào)整裝置而生成試樣氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的絕緣油中氣體分析裝置，其特征在于，具備將試樣氣體及基準(zhǔn)氣體的溫度保持為期望值的調(diào)節(jié)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的絕緣油中氣體分析裝置，其特征在于，上述運(yùn)算裝置構(gòu)成為，從由在氣體檢測器上設(shè)置的多個(gè)半導(dǎo)體傳感器中的第一傳感器組所檢測的檢測值算出試樣氣體中的某特定成分的氣體濃度，接著從由多個(gè)半導(dǎo)體傳感器中的第二傳感器組所檢測的檢測值和由第一傳感器組檢測并計(jì)算的特定成分的氣體濃度求出剩余的其它成分的氣體濃度從而求出試樣氣體中的多個(gè)成分氣體的濃度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的絕緣油中氣體分析裝置，其特征在于，具備監(jiān)視由上述運(yùn)算裝置計(jì)算的絕緣油中所溶解的多個(gè)成分氣體的濃度的監(jiān)視裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的絕緣油中氣體分析裝置，其特征在于，設(shè)置了將監(jiān)視裝置的對裝在設(shè)備內(nèi)的絕緣油所溶解的多個(gè)成分氣體的濃度的監(jiān)視狀況發(fā)送到外部的通訊裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣油中氣體分析裝置，其特征在于，上述氣體提取器在上述絕緣油浸設(shè)備的絕緣油取樣口設(shè)有透氣膜，與上述透氣膜接觸設(shè)置氣體儲存室以儲存透過了上述透氣膜的試樣氣體，將用于把儲存在上述氣體儲存室內(nèi)的上述試樣氣體送出到外部的載氣供給口和載氣提取口設(shè)置在上述氣體儲存室，并通過上述載氣的供給將上述試樣氣體送出到上述氣體檢測器，并將上述氣體儲存室的形狀做成槽狀。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的絕緣油中氣體分析裝置，其特征在于，將連接上述載氣供給口和上述載氣排出口之間的槽狀的通路作為上述氣體儲存室。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的絕緣油中氣體分析裝置，其特征在于，做成槽狀的上述氣體儲存室的槽的截面積與上述載氣供給口的截面積相同或較小。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的絕緣油中氣體分析裝置，其特征在于，將上述氣體儲存室的容積做成與用上述氣體測定器進(jìn)行的氣體測定所必須的樣本氣體的容積相同。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的絕緣油中氣體分析裝置，其特征在于，設(shè)置將設(shè)于上述氣體儲存室的上述載氣排出口和上述氣體測定器連通的配管，并將從上述載氣提取口送出的樣本氣體供給到上述氣體測定器。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的絕緣油中氣體分析裝置，其特征在于，上述氣體儲存室的槽的形狀為直線狀、圓弧狀、曲折形狀或旋渦狀中的任一種，在槽的一個(gè)端部具有上述載氣供給口，在另一端部具有上述載氣提取口。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的絕緣油中氣體分析裝置，其特征在于，上述運(yùn)算裝置構(gòu)成為，根據(jù)由多個(gè)半導(dǎo)體傳感器測定的試樣氣體的檢測值和由多個(gè)半導(dǎo)體傳感器測定的基準(zhǔn)氣體的檢測值，通過各運(yùn)算來求出試樣氣體所含的各成分氣體的濃度。
17.一種絕緣油中氣體的分析方法，其特征在于，將裝在設(shè)備內(nèi)的絕緣油取出并供給到氣體提取器，從氣體提取器取出的絕緣油中采集絕緣油中所含的多種成分氣體作為測定對象的試樣氣體并可通過試樣氣體的供給系統(tǒng)供給到氣體檢測器，可將氣體檢測器具備的多個(gè)半導(dǎo)體傳感器的檢測值作為基準(zhǔn)的基準(zhǔn)氣體通過基準(zhǔn)氣體的供給系統(tǒng)供給到氣體檢測器，切換通過試樣氣體的供給系統(tǒng)供給的試樣氣體和通過基準(zhǔn)氣體的供給系統(tǒng)供給的基準(zhǔn)氣體并對氣體檢測器有選擇地進(jìn)行供給，從該試樣氣體所含的多個(gè)成分氣體通過氣體檢測器所具備的多個(gè)半導(dǎo)體傳感器檢測成分氣體的濃度及基準(zhǔn)氣體的濃度，以通過氣體檢測器的多個(gè)半導(dǎo)體傳感器對試樣氣體及基準(zhǔn)氣體分別測定的各檢測值為基礎(chǔ)，通過運(yùn)算求出試樣氣體所含的多種成分氣體的濃度。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的絕緣油中氣體的分析方法，其特征在于，試樣氣體所含的多個(gè)成分氣體的濃度的計(jì)算，根據(jù)由多個(gè)半導(dǎo)體傳感器測定的試樣氣體的檢測值和由多個(gè)半導(dǎo)體傳感器測定的基準(zhǔn)氣體的檢測值，通過各計(jì)算求出試樣氣體所含的各成分氣體的濃度。
全文摘要
本發(fā)明提供可用通用半導(dǎo)體傳感器對再現(xiàn)性高的各氣體濃度進(jìn)行檢測的油中氣體分析裝置。油中氣體分析裝置具備將內(nèi)裝的油從設(shè)備中取出的氣體提取器；具有檢測從氣體提取器取出的油中所含的多個(gè)成分氣體的濃度的多個(gè)半導(dǎo)體傳感器的氣體檢測部；從氣體提取器所取出的油中采集多種成分氣體作為測定對象的試樣氣體并供給到氣體檢測部的試樣氣體的供給系統(tǒng)；將半導(dǎo)體傳感器的檢測值作為基準(zhǔn)的基準(zhǔn)氣體供給到氣體檢測部的基準(zhǔn)氣體的供給系統(tǒng)；切換該試樣氣體供給系統(tǒng)和基準(zhǔn)氣體供給系統(tǒng)并供給到氣體檢測器的切換供給機(jī)構(gòu)；以用氣體檢測部的多個(gè)半導(dǎo)體傳感器分別測定試樣氣體及基準(zhǔn)氣體的各檢測值為基礎(chǔ)，算出在油中溶解的多個(gè)成分氣體的濃度的運(yùn)算裝置。
文檔編號G01N33/28GK101074940SQ200710103869
公開日2007年11月21日 申請日期2007年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月18日
發(fā)明者高橋克仁, 八田恭典, 小出英延, 藤井和美 申請人:日本Ae帕瓦株式會社