[发明专利]气体传感器

说明书

技术领域

本发明涉及充油电气设备的在线监测技术领域，尤其涉及一种用于在线精准检测绝缘油中微量水分、油温及故障气体含量的气体传感器。

背景技术

变压器、电抗器、互感器和套管等充油电气设备的可靠和安全运行，是保证高效益发电、输电及配电的关键。当设备内部发生机械故障、热故障、放电性故障或者油、纸老化时，均会产生各种特征气体，并溶解于油中。及时有效的检测出油中故障气体含量，可极大地减少意外事故的发生。

对于绝缘油中溶解气体的含量，一般可通过燃料电池气体传感器测试完成。燃料电池是一种通过电化学反应直接把化学能（气体或液体燃料）转换成电能的装置。燃料电池气体传感器通过检测燃料电池两电极之间的电流信号（电流强度与气体浓度成正比）来监测绝缘油中气体含量的变化，检测的准确性直接决定于与燃料电池相接触的油样是否有代表性，也就是该油样中气体的含量是否代表了整个变压器油中的气体含量。为了实现油样的这种代表性可采用热对流或机械对流的方式来实现油样的强制循环。机械对流由于要引入循环油泵，会极大的增加设备的维护量而很少在燃料电池系统中采用，在燃料电池型系统中一般采用热对流的方式来实现，也就是通过燃料电池体与变压器油之间的温度差来实现油样的循环，从而获得具有代表性的油样。美国专利US5773709A中对两种对流方式的实现方式以及优缺点都进行了系统的阐述，虽然该专利中详细介绍了热对流方式装置的实现方式，但是该系统中没有考虑到油与燃料电池之间温度差的大小对油样对流程度以及对检测结果的影响。在整个设备的使用过程中，我们可以控制燃料电池的温度，但是无法控制油温，因为油温与变压器的负荷、运行状态以及季节等都有着非常大的关系，这会造成检测的不准确。

变压器油中的水分测量已经成为变压器维护中很重要的一部分。水是绝缘油在500℃以下的一种分解产物。在电场作用下，油中的水分与杂质会形成“小桥”，不仅可破坏绝缘油的强度，还会使绝缘材料的电阻率降低，泄漏电流增大，进而导致设备运行的不稳定和潜在危险，水分含量大的时候会导致线圈产生电弧环和短路现象，甚至在一些情况下会发生爆炸等。因此油中微水（微量水分）在线监测对于预防水分对变压器绝缘性能的破坏以及发现500℃以下的油温故障具有十分重要的现实意义。绝缘油中微量水分的测试是通过微水传感器完成的，其为变压器等充油电气设备的状态监测工作进行更全面的评估与诊断提供依据。虽然油中水分的监测对变压器等充油电气设备的状态监测至关重要，但是目前市场上的通用检测方式是在故障气体检测模块之外再另加一个温湿度检测模块，该检测模式具有体积大，成本高，安装复杂，维护量大等缺陷，不符合目前对智能电网高集成化、高智能化的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种气体传感器，能够同时精准测量绝缘油中的气体含量、水分含量及绝缘油温度，并具有气体浓度自动补偿修正功能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种气体传感器，包括具有内腔的壳体以及安装在所述壳体内腔中的温湿度检测装置、复合式油气分离膜、气敏元件与用于实时监测气敏元件温度的内置式温度探头；

所述壳体的下端用于与充油电气设备连接；所述复合式油气分离膜包括本体膜及设于所述本体膜上的多孔金属烧结片，所述复合式油气分离膜以其本体膜朝向所述壳体的下端安装在所述壳体的内腔中；所述气敏元件位于所述复合式油气分离膜的多孔金属烧结片一侧，所述温湿度检测装置位于所述复合式油气分离膜的本体膜一侧。

还包括用于控制所述壳体内部湿度的湿度控制单元，所述湿度控制单元安装在所述壳体内腔中，且位于所述气敏元件上方。

所述温湿度检测装置包括温度敏感元件、湿度敏感元件及电路板，所述温度敏感元件及湿度敏感元件通过一固定插座与电路板连接；所述温度敏感元件及湿度敏感元件安装在所述固定插座一侧，所述电路板安装在所述固定插座相对另一侧，且所述温度敏感元件与湿度敏感元件均与所述电路板电连接。

所述温湿度检测装置还包括信号线，所述壳体的侧壁上设有孔洞，所述信号线一端通过所述孔洞连接电路板。

所述温湿度检测装置还包括多孔防护罩及固定盖板，所述多孔防护罩连接在所述固定插座一侧，将所述温度敏感元件及湿度敏感元件罩设在其中；所述固定盖板于所述电路板该侧盖设在所述固定插座上；且所述温湿度检测装置与所述壳体之间通过第一密封圈密封连接。

所述湿度敏感元件为湿敏电容、湿敏电阻或高分子感湿材料。

所述复合式油气分离膜通过第二密封圈与所述壳体的内腔密封。