变压器油中微量水分检测装置设计

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1、变压器油中微量水分检测装置设计　　摘要：分析目前常用的变压器油中微量水分检测方法的优缺点，在此基础上设计一种变压器油中微量水分的检测装置。该检测过程采用物理检测方法，能实现自动定量取样、油水分离、水分汽化、水分检测、微水含量计算。提出对变压器油中微量水分的总体检测方案，分析检测原理，设计硬件实现电路。样机测试结果证明该检测装置的有效性。关键词：变压器油；水分检测；传感器；物理检测中图分类号：TN911.7?34；TM406文献标识码：A文章编号：1004?373X（2013）17?0098?030引言变压器油中的

2、气体杂质和微量水分会降低变压器油的绝缘性能，加速绝缘系统老化，还可导致变压器局部放电击穿及产生气泡，这不仅仅缩短变压器的正常使用寿命，严重时会导致安全事故发生，造成巨大的损失和危害，因此变压器在投入运行以前都需要进行微水检测。7变压器油中微水检测是近些年国内外研究的热点，目前研究的检测方法主要有蒸馏法，卡尔费休法，重量法，介电常数法，各种方法各有优缺点。蒸馏法原理简单，但检测时间长，受环境影响大，分析效率及准确度低，检测误差大。卡尔费休法分析速度快，灵敏度高，准确度高，但检测时滴定池的清洁度、滴定参数以及滴定中偶

3、尔出现的假滴定终点现象以及空气的相对湿度都会影响检测结果，而且检测中使用的化学试剂含有一定毒性，操作不当会影响实验人员的健康，废弃的试剂还会对环境造成一定污染。重量法原理较简单，但油中常混有杂质气体，导致精度不高。介电常数法可应用于油中微水的在线检测，准确度较高，可以直接获得水分含量，但是检测结果易受电容敏感性和环境温度影响。为克服以上方法的缺点，本文采用物理方法对变压器油中微量水分进行检测。该检测方法不需要化学试剂，无任何化学反应，对操作人员无毒害，对环境无污染，运行成本低，整个检测过程绿色环保。检测过程操作简

4、单，检测速度快，不需要配制和保存化学试剂，能自动实现定量取样、油水分离、水分汽化、水分检测、微水含量计算。检测装置样机采用台式结构，小型、美观、大方，整机布局紧凑合理，可操作性强。1工作原理变压器油中微水检测装置的工作原理如图1所示，主要包括自动定量取样部分，油水分离部分，水分含量检测部分，人机接口部分。7自动定量取样部分的核心部件是高精度定量管，配件有注油口、密封件、溢油口、溢油排出管等。待测油样从注油口进入定量管，定量管中充满待测油样，多余的油从溢油排出管路排出。定量管的容积是标准值，以保证每次取样量的一致。

5、快速高效油水分离部分的核心部件是油水分离柱，包括中空的外套管、进口和出口。外套管中设有连通的分离管和蒸发管，分离管与进口连接，蒸发管与出口连接，分离管中设有油水分离颗粒。油水分离柱中以99.99%高纯氮气作为载气，携带定量被测油样的载气进入分离管，经过油水分离颗粒的分离作用，将油和水分离开来，油分粘附在油水分离颗粒上，携带水分的载气从蒸发管中排出，进入水分检测部分。经过油水分离和蒸发后，标准油样中的水分随载气进入检测腔，腔体中装设一只气体湿度传感器和一只气体流量传感器，实时高速检测载气的湿度和流量。本装置采用电容

6、型聚合物薄膜湿度传感器检测载气湿度，该传感器不受温度影响，响应速度快，在积分运算中应用不会出现流经传感器的水分未被累计的情况，且体积小易于安装。整个检测腔放置在恒温控制箱内，保证油水分离、水分汽化、水分检测不受环境温度的影响。2硬件电路设计7变压器油中微水检测装置的电路原理框图如图2所示，主要由采样模块和主控制模块组成。采样模块连接有气体湿度传感器、气体流量传感器、加热管装置等，主要完成温度、气体流量、气体湿度的采样，恒温槽中加热管的控制以及和主控制模块数据交换等功能。主控制模块主要完成采样数据的处理、对外通信、

7、数据打印、LCD彩色显示、键盘扫描等功能。2.1主控制模块主控模块原理如图3所示。主控制模块制作成主板，主板接收温度、湿度、流量信号，温度信号用于判断是否到达恒温，温度到达检测要求后，可开始注油检测。检测时只记录湿度和流量信号，利用积分算法计算通过传感器的水分含量。同时判断检测结束条件，到达条件后检测结束。水分含量除以注油量就可计算出油中微水含量。微控制器选用NXP公司的ARM7系列控制器LPC2478FBD208，该控制器有丰富的外设接口，其外设IO、UART、LCD控制器、SPI以及JTAG、ASP等可以满足

8、本设计需要。显示部分选用韩国LG公司的4.3寸TFTLCD液晶屏LD043W01?TD05，该屏为LED背光数字屏，分辨率为320×240。2.2采样模块采样模块的原理图如图4所示，主要包括采样与控制部分、数据通信部分、复位与电源部分、程序调试部分。采样模块制作为信号处理板。7采样部分共有3个传感器，用于检测气体湿度、气体流量、恒温箱的温度。微处理器LPC2119FBD6