本發(fā)明涉及變壓器檢測設備領域，具體涉及一種用于檢測變壓器故障氣體濃度的光譜氣體濃度檢測裝置及其檢測方法。

背景技術：

1、變壓器作為電力系統(tǒng)的核心設備，其運行狀態(tài)直接關系到電力供應的穩(wěn)定性與安全性。通過檢測故障氣體濃度來評估變壓器工作狀態(tài)，已成為行業(yè)內(nèi)重要手段。變壓器內(nèi)部絕緣油在正常運行時處于穩(wěn)定狀態(tài)，但當出現(xiàn)局部過熱、局部放電、電弧等故障時，絕緣油會發(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和濃度與變壓器內(nèi)部故障類型、嚴重程度存在緊密關聯(lián)。光譜氣體濃度檢測技術因具有靈敏度高、響應速度快、可實現(xiàn)多組分氣體同時檢測等優(yōu)勢，逐漸成為變壓器故障氣體檢測的重要手段。

2、在采樣時，現(xiàn)有技術多依賴自然擴散或簡單的真空脫氣方式促使變壓器油中故障氣體析出，自然擴散速度緩慢，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，但無法主動調(diào)節(jié)脫氣空間，氣體析出效率有限，導致檢測周期長，無法及時發(fā)現(xiàn)早期故障。

3、同時，傳統(tǒng)檢測裝置的采樣探頭位置固定，無法根據(jù)油枕內(nèi)部油液位置變化或油位波動自動調(diào)整采樣范圍，尤其是波紋式油枕中，當油枕內(nèi)油位變化、故障氣體分布不均時，固定采樣探頭難以采集到具有代表性的氣體樣本，影響檢測結果準確性。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種用于檢測變壓器故障氣體濃度的光譜氣體濃度檢測裝置及其檢測方法，通過波紋管可壓縮以平衡油枕內(nèi)部腔體壓力的特性，以通過波紋管主動壓縮在油枕筒內(nèi)形成負壓，促使變壓器油中的故障氣體快速逸出并高效進入采樣部，相比傳統(tǒng)單一的真空脫氣或自然擴散方式，提升氣體采集效率，縮短檢測周期；根據(jù)儲油腔的變化自動調(diào)整采樣部探入油枕筒內(nèi)的位置和數(shù)量，以及自適應調(diào)整光源模塊與光電探測器的間距，形成長度自適應變化的光譜反應區(qū)，使設備能適應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，提高檢測精準度，詳見下文闡述。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術方案：

3、本發(fā)明提供的一種用于檢測變壓器故障氣體濃度的光譜氣體濃度檢測裝置，包括變壓器本體、油枕筒、端蓋和驅動組件，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)部設置有傳動架和波紋管，所述波紋管兩端分別連接到端蓋和傳動架相對側，所述驅動組件與傳動架連接并可驅動傳動架帶動波紋管橫向運動，以利用波紋管主動壓縮促使油枕筒內(nèi)形成負壓，所述傳動架部分伸出油枕筒，所述油枕筒上方設置有氣室，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，所述氣室外部設置有負壓發(fā)生器，所述負壓發(fā)生器與氣室相連通以產(chǎn)生負壓環(huán)境，所述氣室內(nèi)部遠離端蓋一側固定有向氣室內(nèi)發(fā)射特定波長光譜的光源模塊，所述傳動架外部頂端伸入氣室內(nèi)部，且該傳動架頂端固定有接收經(jīng)過氣室內(nèi)氣體吸收后光譜信號的光電探測器。

4、作為優(yōu)選，所述油枕筒內(nèi)部與所述傳動架之間形成儲油腔，所述儲油腔用于儲存變壓器油，該油枕筒頂端對應采樣部設置有多組安裝孔，所述油枕筒靠近端蓋一端設置有固定孔，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，所述采樣筒上設有側孔，所述疏油透氣膜覆蓋于側孔外部，僅允許氣體通過以進入采樣筒，所述安裝孔用以容納采樣筒豎向貫穿，且所述安裝孔頂側設置有滑動密封配合采樣筒的下密封環(huán)。

6、作為優(yōu)選，所述氣室上設有導向孔，所述采樣筒頂部固定有矩形方框結構的定位架，該定位架頂部固定有豎向貫穿導向孔的導向桿，所述導向孔為采樣部的豎向滑移提供導向，所述導向桿頂端固定有擋盤，所述導向孔頂口設置有滑動密封配合導向桿的上密封環(huán)，所述導向桿外側套設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，所述傳動架包括活塞盤、支臂和復位彈簧，所述活塞盤可活動地設置于油枕筒內(nèi)，所述波紋管一端固定于所述活塞盤端面的活動環(huán)上，所述支臂穿出所述端蓋，且所述復位彈簧套設于所述油枕筒內(nèi)的所述支臂外部，用于提供活塞盤帶動活塞筒復位的彈力，所述支臂頂端向上彎折，且所述支臂頂端內(nèi)側固定有橫向延伸的連接筒，所述氣室端面對應連接筒設置有滑孔，所述連接筒內(nèi)設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。

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，所述光電探測器固定于所述支撐段底側。

9、作為優(yōu)選，所述波紋管內(nèi)部形成氣壓平衡腔，所述端蓋上設有連通氣壓平衡腔的呼吸口，所述端蓋外側固定有支撐驅動組件旋轉的轉動耳，且所述端蓋外圓周設置有螺紋配合固定孔的固定螺栓。

10、作為優(yōu)選，所述驅動組件包括轉動設置于所述轉動耳中部的卷筒，且該卷筒下方設置有收卷電機，收卷電機固定于轉動耳外側，用以驅動卷筒轉動，所述卷筒中段固定有鎖定耳，且所述卷筒外部卷繞設置有拉索，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。

11、作為優(yōu)選，所述端蓋外側設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，該蓋板中部設置有濾網(wǎng)，且所述蓋板外側固定有支撐濾網(wǎng)的渦狀骨架，所述負壓發(fā)生器包括負壓泵和廢氣管，所述負壓泵用于在氣室內(nèi)產(chǎn)生負壓，所述廢氣管用于排出負壓泵吸出的廢氣。

12、所述檢測裝置的檢測方法，包括以下步驟：

13、a、啟動驅動組件，通過收卷電機驅動卷筒轉動，經(jīng)拉索帶動傳動架的活塞盤在油枕筒內(nèi)運動，以對波紋管進行壓縮，進而利用波紋管主動壓縮，在油枕筒內(nèi)的儲油腔中初步形成負壓環(huán)境，促使變壓器油中部分故障氣體開始逸出；

14、b、在活塞盤橫移形成儲油腔內(nèi)負壓的同時，由于傳動架與活塞盤同步橫移，傳動架的支撐段部分與活塞盤保持同步移動，在儲油腔容積擴大過程中，托桿與上方多組采樣部的定位架產(chǎn)生脫離，也即儲油腔上方的若干組采樣部不受托桿支撐，當儲油腔容積變化的同時，上方對應位置的采樣部同步下探到油枕筒內(nèi)，自動跟隨波紋管位置移動實現(xiàn)采樣筒向儲油腔內(nèi)的伸入動作；

15、c、啟動負壓發(fā)生器，調(diào)節(jié)負壓泵至設定負壓值，在氣室及采樣部內(nèi)形成負壓環(huán)境，該負壓通過采樣筒的側孔及疏油透氣膜，將油枕筒內(nèi)儲油腔中逸出的故障氣體沿采樣筒吸入氣室中；

16、d、開啟光源模塊，向氣室內(nèi)發(fā)射特定波長光譜，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，光電探測器跟隨傳動架橫移動作同步產(chǎn)生移動，在光電探測器和光源模塊之間形成長度自適應變化的光譜反應區(qū)，通過光電探測器接收經(jīng)過氣體吸收后的光譜信號并將其轉換為電信號，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)明通過設置驅動組件、傳動架與負壓發(fā)生器協(xié)同工作，驅動組件中的收卷電機驅動卷筒轉動，通過拉索帶動傳動架的活塞盤在油枕筒內(nèi)運動，改進傳統(tǒng)波紋式油枕的波紋管，通過波紋管可壓縮以平衡油枕內(nèi)部腔體壓力的特性，以通過波紋管主動壓縮在油枕筒內(nèi)形成負壓，同時負壓發(fā)生器的負壓泵在氣室及采樣部內(nèi)進一步強化負壓環(huán)境，雙重負壓作用促使變壓器油中的故障氣體快速逸出并高效進入采樣部，相比傳統(tǒng)單一的真空脫氣或自然擴散方式，提升氣體采集效率，縮短檢測周期；

18、2、采樣部采用采樣筒搭配外套疏油透氣膜的結構，疏油透氣膜覆蓋于采樣筒的側孔處，僅允許氣體通過，有效阻隔變壓器油進入，保證采集氣體的純凈度，避免油液對檢測結果的干擾；

19、3、傳動架跟隨活塞盤橫移運動的同時，不僅實現(xiàn)負壓生成功能，還帶動光電探測器同步移動，配合托桿端部向下彎折的支撐段，利用支撐段對多組采樣部的傳動架進行定位支撐，可根據(jù)儲油腔的變化自動調(diào)整采樣部探入油枕筒內(nèi)的位置和數(shù)量，以及自適應調(diào)整光源模塊與光電探測器的間距，形成長度自適應變化的光譜反應區(qū)，使設備能適應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，提高檢測精準度；

20、4、并設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油腔內(nèi)變壓器油的位置指示標，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，通過采樣部兼具油液位置指示機構功能，更加適合戶外變壓器使用。