充油式電力變壓器在運行過程中內(nei) 部發生熱故障、放電性故障或者油、紙老化時，絕緣油將裂解產(chan) 生氫氣（ H2 ）、甲烷（ CH4 ）、乙烷（ C2H6 ）、乙烯（ C2H4）、乙炔（ C2H2 ）、一氧化碳（ CO ）、二氧化碳（ CO2 ）等故障氣體(ti) ，故障氣體(ti) 的含量與(yu) 故障類型和嚴(yan) 重程度密切相關(guan) 。通過對變壓器絕緣油中微弱故障氣體(ti) 含量在線監測，分析溶解於(yu) 變壓器油中氣體(ti) ，可及早發現變壓器內(nei) 部早期潛伏性故障，掌握故障發展態勢。

當前，變壓器油氣在線監測已提出多種方法，如油色譜技術、紅外寬譜光源光聲光譜氣體(ti) 檢測技術。長期使用中，這些方法存在結構複雜、消耗載氣、色譜柱受油汙後精度下降以及測量氣體(ti) 之間交叉幹擾等弊端。武漢豪邁光電科技有限公司從(cong) 多個(ge) 角度對油氣監測技術缺陷進行改善，開創性地將半導體(ti) 激光器技術與(yu) 光聲光譜技術相結合，推出PASL-3000 激光光聲光譜變壓器油中氣體(ti) 在線監測係統，進一步提高了主變初期缺陷發現率，降低了故障發生率和運維成本。

光聲光譜氣體(ti) 檢測技術原理：

光聲光譜技術是基於(yu) 光聲效應的一種光譜檢測技術，光聲效應是由氣體(ti) 分子吸收特定波長的電磁輻射（如紅外光）所產(chan) 生。氣體(ti) 吸收輻射後導致溫度上升，此時如將氣體(ti) 置於(yu) 密閉容器，溫升相應導致氣體(ti) 壓力增高。如采用脈衝(chong) 光照射密閉氣體(ti) ，利用靈敏的微音器即可探測到與(yu) 脈衝(chong) 光頻率相同的壓力波動。

將光聲效應用於(yu) 實際檢測首先需要確定每種氣體(ti) 特定的分子吸收光譜，從(cong) 而可對紅外光源進行波長調製使其能夠激發某一特定氣體(ti) 分子，其次要確定氣體(ti) 吸收能量後受激產(chan) 生的壓力波強度與(yu) 氣體(ti) 濃度間的比例關(guan) 係。因此，通過選取待檢測氣體(ti) 的紅外吸收波長的光信號激發氣體(ti) 並檢測壓力波的強度，可驗證某種氣體(ti) 是否存在並確定其濃度，甚至對某些混合物或化合物也可做出定性、定量分析。

△ 激光光聲光譜油氣檢測係統流程示意圖

激光光聲光譜油氣檢測技術優(you) 勢：

傳(chuan) 統紅外寬譜光源在使用中需要采用濾光盤過濾成幾十納米到幾百納米的單色光，調製盤（斬光器）將連續光信號調成脈衝(chong) 信號，該過程存在以下問題：

△ 寬譜光源濾光片結構示意圖

1）采用寬譜光源進行測試時，不同組分氣體(ti) 間由於(yu) 頻率接近，容易產(chan) 生幹擾。

△ 常見的組分氣體(ti) 紅外吸收頻譜

2）濾光盤與(yu) 脈衝(chong) 調製采用機械結構存在磨損，長時間使用將產(chan) 生誤差。

激光光聲光譜技術在傳(chuan) 統紅外寬譜光源光聲光譜技術基礎上進行升級，利用激光光源代替紅外寬譜光源，對光聲池進行優(you) 化設計，係統設計示意圖如下：

△ 激光光聲光譜油氣檢測係統原理圖

激光光聲光譜技術采用單色激光光源替代傳(chuan) 統紅外寬譜光源和濾光片，避免故障氣體(ti) 檢測時交叉幹擾，電調製代替了機械調製盤，避免了機械結構磨損，同時激光光聲光譜油中氣體(ti) 在線檢測係統采用恒溫真空脫氣技術，對脫氣機構抽真空，脫氣效率高，重複性好，脫氣過程中變壓器油不與(yu) 空氣接觸，油樣零汙染、零損耗，進而保證變壓器的安全與(yu) 油氣檢測的重複性、準確度。

係統優(you) 勢：

無需載氣、不停電安裝：通過取油口直接取樣，監測完成後返回油箱，運行不需要人員操作，運行過程中無需載氣或者重新標定，安裝過程無需停電。

窄帶寬精準測試，避免幹擾：單色激光光源，無需濾光，取代傳(chuan) 統紅外光源光聲光譜係統的濾光片，檢測混合故障氣體(ti) 時可精準避開交叉幹擾，測量精度高。

電子調製激光避免機械結構故障：通過電信號驅動激光器產(chan) 生脈衝(chong) 光信號，取代傳(chuan) 統紅外光源光聲光譜係統的調製盤，減少了機械震動與(yu) 損耗，降低故障隱患。

恒溫真空脫氣避免交叉汙染：脫氣效率高，重複性好，脫氣油樣不與(yu) 空氣接觸，油樣零汙染、零損耗，保證變壓器回油安全。

專(zhuan) 家診斷係統：數據管理係統提供大衛三角形法、三比值法專(zhuan) 家診斷係統，基於(yu) DLT-722變壓器油中溶解氣體(ti) 分析和判斷導則，根據故障氣體(ti) 濃度、趨勢、氣體(ti) 比率和氣體(ti) 變化率等對變壓器的故障性質及類型做出預判。

典型案例：

國家電網湖北省某供電公司要求對新建變電站油中氣體(ti) 檢測技術升級，在監測變壓器油中氣體(ti) 的同時，對真空有載開關(guan) 內(nei) 絕緣油中氣體(ti) 的組分含量進行監測。使用同一套測試係統同時檢測兩(liang) 組不同的油樣，必須使用兩(liang) 組真空脫氣模塊，從(cong) 物理上隔離油樣相互汙染。經雙方溝通探討，我公司在原有單組采樣係統的基礎上，新增一套完全隔離的油樣采樣與(yu) 脫氣回路，實現兩(liang) 組油樣脫氣單元的獨立並行，投運至今係統運行穩定正常。

目前，PASL-3000 激光光聲光譜變壓器油中氣體(ti) 在線監測係統已通過中國電力科學研究院檢測，在全國各大變電站現場應用中，運行穩定，可靠性高，獲得顯著成果，得到用戶廣泛好評與(yu) 認可，為(wei) 電力係統安穩運行提供了強有力保障。