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CN116296625A - 溶解气体分析装置、系统及方法 - Google Patents

溶解气体分析装置、系统及方法 Download PDF

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CN116296625A
CN116296625A CN202310303289.3A CN202310303289A CN116296625A CN 116296625 A CN116296625 A CN 116296625A CN 202310303289 A CN202310303289 A CN 202310303289A CN 116296625 A CN116296625 A CN 116296625A
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CN
China
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gas
light
cell
fluid
transformer
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Pending
Application number
CN202310303289.3A
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Inventor
H·L·布杰斯
L-P·A·比贝奥
A·奥尔莱特-贝兰格尔
R·N·德斯比恩斯
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ABB Schweiz AG
Original Assignee
ABB Schweiz AG
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Publication date
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Priority claimed from US15/458,010 external-priority patent/US10586649B2/en
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Abstract

本申请涉及溶解气体分析装置、系统及方法。本发明揭露用于确定电变压器中的溶解气体特性以监测变压器操作的装置、系统及方法。用于与变压器流体接触的提取线圈包含用于接收溶解气体的气体可渗透材料，所述溶解气体穿过气体回路循环到气体分析仪及气体格室。所述提取线圈可包含若干个线圈环路。所述气体分析仪可包括光源、分束器、格室检测器及参考检测器。

Description

溶解气体分析装置、系统及方法
分案申请的相关信息
本申请为发明名称为“溶解气体分析装置、系统及方法”、申请号为201880028244.7、申请日为2018年3月13日的中国发明专利申请的分案申请。
相关申请案的交叉参考
本申请案主张皆于2017年3月13日提出申请的美国专利申请案第15/458,010号及第15/458,014号的优先权，上述申请案的全部揭露内容明确并入本案供参考。
技术领域
本发明涉及溶解气体分析领域。更确切来说，本发明涉及变压器的溶解气体分析。
背景技术
例如电变压器等电磁装置可面临着电低效且可在操作中产生大量的热量。减轻电低效且从这些装置移除过量热量可保护操作寿命、性能且减少装置的维护需要。流体(例如，介电流体)可用作冷却介质来从装置移除热量且可提供抑制电晕及电弧的电绝缘层。
在操作中，这些冷却流体及/或绝缘流体可产生溶解气体。对变压器的流体内的溶解气体加以分析可揭示出关于变压器操作状态的有用信息。
发明内容
根据本发明的方面，一种用于确定溶解在变压器的流体中的气体的特性的气体分析系统可包含：提取线圈，其用于与所述流体接触，所述提取线圈包含用于接收溶解气体的气体可渗透材料；气体分析仪，其用于确定气体特性，所述气体分析仪包含气体格室，所述气体格室具有用于接收气体以供分析的腔；及气体回路，其形成为包含所述提取线圈及所述气体分析仪以使气体循环。
在一些实施例中，所述提取线圈可包含若干个线圈环路，所述若干个线圈环路各自准许溶解气体渗透在其中。所述气体回路可包含输送导管，所述输送导管与所述提取线圈及所述气体分析仪中的每一者进行流体联接以在所述提取线圈与所述气体格室之间输送气体以供分析。在一些实施例中，所述输送导管可包含推动压力源，所述推动压力源与所述提取线圈进行流体联接以使气体循环穿过所述输送导管。
在一些实施例中，所述推动压力源可与所述提取线圈进行流体联接，以相对于所述气体格室的所述腔内的压力而在所述提取环路内提供较低的压力。在一些实施例中，所述输送导管包含：供应区段，其经流体连接以将气体从所述提取环路提供到所述气体格室。在一些实施例中，所述输送导管可包含返回区段，其经流体连接以将气体从所述气体格室提供到所述提取环路。
在一些实施例中，所述气体分析仪可包含光源及用于从所述光源接收光的至少一个光检测器。在一些实施例中，所述光源可经布置以将光从所述气体格室的一侧穿过所述气体格室的所述腔内的气体传递到所述气体格室的另一侧，且所述至少一个光检测器可布置在所述另一侧上以从所述光源接收光。在一些实施例中，所述气体格室的所述腔可经布置以接收从所述流体提取的溶解气体。
在一些实施例中，所述气体可渗透材料可包含含氟聚合物。在一些实施例中，所述气体可渗透材料包含氟塑料，所述氟塑料具有以下中的至少一者：在约73℉下处于约26MPa到约29MPa范围内的抗屈强度、在约302℉下处于约0.5MPa到约13MPa范围内的抗屈强度、在约428℉下处于约4MPa到约13MPa范围内的抗屈强度、在约73℉下处于约24MPa到约29MPa范围内的抗张强度、在约302℉下处于约1MPa到约15MPa范围内的抗张强度及在约428℉下处于约3MPa到约7MPa范围内的抗张强度。在一些实施例中，所述含氟聚合物可包含光透射百分比大于95的氟塑料。在一些实施例中，所述氟塑料可包含气体渗透性是约1142Barrer的H2O、约340Barrer的O2及约130Barrer的N2中的至少一者的氟塑料。
在一些实施例中，所述提取线圈可形成为具有内容积的导管，所述内容积用于接收渗透过所述气体可渗透材料的气体。在一些实施例中，既在所述内容积内又溶解在所述流体中的气体物种可保持平衡。
根据本发明的另一方面，一种变压器可包含：至少一个电绕组；流体系统，其包含用于将所述至少一个电绕组绝缘的流体；及气体分析系统，其用于确定溶解在所述流体系统的所述流体中的气体的特性。在一些实施例中，所述气体分析系统可包含提取线圈及用于分析气体的气体格室，所述提取线圈可被布置成与所述流体接触且包含从所述流体接收溶解气体的气体可渗透材料，所述提取线圈与所述气体格室进行流体连通以形成用于使气体循环的气体循环环路。
在一些实施例中，所述气体格室可经布置以确定从所述流体提取的气体的特性。在一些实施例中，输送导管可与所述提取线圈及所述气体格室中的每一者进行流体联接，以将从所述流体接收到的气体输送到所述气体格室以供分析。在一些实施例中，所述提取线圈可形成为具有内容积的导管，所述内容积用于接收渗透过所述气体可渗透材料的气体。在一些实施例中，既在所述内容积内又溶解在所述流体中的气体物种可保持平衡。
在一些实施例中，所述气体可渗透材料可包含含氟聚合物。在一些实施例中，所述气体可渗透材料包含氟塑料，所述氟塑料具有以下中的至少一者：在约73℉下处于约26MPa到约29MPa范围内的抗屈强度、在约302℉下处于约0.5MPa到约13MPa范围内的抗屈强度、在约428℉下处于约4MPa到约13MPa范围内的抗屈强度、在约73℉下处于约24MPa到约29MPa范围内的抗张强度、在约302℉下处于约1MPa到约15MPa范围内的抗张强度及在约428℉下处于约3MPa到约7MPa范围内的抗张强度。在一些实施例中，所述含氟聚合物可包含光透射百分比大于95的氟塑料。在一些实施例中，所述氟塑料可包含气体渗透性为约1142Barrer的H2O、约340Barrer的O2及约130Barrer的N2中的至少一者的氟塑料。
根据本发明的另一方面，一种用于确定变压器的溶解气体的特性的气体分析装置可包含：气体格室，其界定用于接收气体以供分析的腔；光源，其经布置以发射光；格室光检测器，其经布置以接收由所述光源传播而穿过所述气体格室的所述腔的光；及参考光检测器，其经布置以接收由所述光源传播而穿过周围环境空间的光。在一些实施例中，所述格室光检测器可经布置以接收由所述光源传播而穿过所述气体格室的所述腔且穿过含有周围环境气体的跨度的光。
在一些实施例中，格室光距离界定在格室光源与来自所述光源的光的参考源点之间。在一些实施例中，所述格室光距离可包含从所述格室光源，穿过所述气体格室的所述腔及含有周围环境气体的跨度中的每一者到达所述格室光检测器的距离。在一些实施例中，所述格室光距离可对应于界定在所述参考源点与所述参考光检测器之间的参考光距离。在一些实施例中，所述参考光距离可等于延伸穿过含有周围环境气体的跨度的所述格室光距离的所述长度。在一些实施例中，所述参考源点可以是分束器，所述分束器经布置以将来自所述光源的光分割成至少两个射束，所述至少两个射束中的一者用于传播穿过所述腔，且所述至少两个射束中的另一者用于传播穿过所述周围环境空间。在一些实施例中，传播穿过所述腔的所述射束也可传播穿过含有周围环境气体的跨度。
在一些实施例中，所述格室光检测器经可布置以从传播穿过所述腔而未被所述腔内的气体吸收的所述射束接收光，且其中所述参考光检测器可经布置以从传播穿过所述周围环境空间而未被所述周围环境空间内的气体吸收的所述射束接收光。在一些实施例中，所述格室光检测器及所述参考光检测器中的每一者可提供指示对应于由所述检测器接收到的光的光谱的信号。
根据本发明的另一方面，一种变压器可包含至少一个电绕组；流体系统，其包含用于将所述至少一个电绕组绝缘的流体；及气体分析系统，其用于确定溶解在所述流体系统的所述流体中的气体的特性，所述气体分析系统包含：提取探头，其具有用于从所述流体接收溶解气体的气体可渗透材料；及气体分析仪，其包含至少两个通道在一些实施例中，所述至少两个通道中的至少一者可经布置以确定从所述流体提取的气体的特性。
在一些实施例中，所述两个通道中的至少一者可经布置以确定周围环境气体的特性。在一些实施例中，所述至少两个通道可经布置以接收从同一光源传播的光。
在一些实施例中，所述至少一个通道可经布置以将光传播穿过含有从所述流体提取的气体的气体格室以由所述至少一个通道的格室检测器接收。在一些实施例中，格室光距离可界定在所述光源的光的参考源点与所述格室检测器之间。在一些实施例中，所述格室光距离可包含含有周围环境气体的跨度。在一些实施例中，所述格室光距离可对应于参考光距离，所述参考光距离界定在所述参考源点与所述至少两个通道中的至少另一通道的参考检测器之间。
在一些实施例中，所述参考源点可包含分束器，所述分束器经布置以将来自所述光源的光分割成至少两个射束，所述至少两个射束中的一者用于传播穿过所述气体格室，且所述至少两个射束中的另一者用于传播穿过周围环境空间。在一些实施例中，所述格室光检测器可经布置以从传播穿过所述气体格室而未被所述气体格室内的气体吸收的所述射束接收光，且其中所述参考光检测器经布置以从传播穿过所述周围环境空间而未被所述周围环境空间内的气体吸收的所述射束接收光。
在一些实施例中，所述格室检测器及所述参考检测器中的每一者可提供指示对应于由所述检测器接收到的光的光谱的信号。
在一些实施例中，所述气体分析仪可包含气体格室，所述气体格室与所述提取探头进行流体连接以形成所述气体回路。在一些实施例中，所述提取探头可包含提取线圈。在一些实施例中，所述提取线圈可包含被布置成与所述流体接触的若干个线圈匝。
根据本发明的另一方面，一种变压器可包含：至少一个电绕组；变压器流体系统，其包含用于将所述至少一个电绕组绝缘的流体；气体分析系统，其用于确定溶解在所述流体系统的所述流体中的气体的特性，所述气体分析系统包含：提取探头，其具有用于从所述流体接收溶解气体的气体可渗透材料；及气体分析仪，其包含至少两个通道。在一些实施例中，所述至少两个通道中的至少一者可经布置以确定从所述流体接收到的气体的特性。在一些实施例中，气体回路可至少部分地由所述提取探头与所述气体分析仪界定以用于使从所述流体提取的气体循环。
在一些实施例中，所述气体分析仪可包含气体格室，所述气体格室与所述提取探头进行流体连接以形成所述气体回路。在一些实施例中，所述气体分析仪可将光传播穿过所述气体格室内的气体以由所述至少一个通道的检测器接收。在一些实施例中，传播穿过所述气体格室内的所述气体的所述光也可传播穿过含有周围环境气体的跨度。
附图说明
在附图中举例图解说明而非限制性地图解说明本发明中所描述的概念。为图解说明的简洁及清晰起见，各图中所图解说明的元件未必按比例绘制。举例来说，为清晰起见，一些元件的尺寸可相对于其它元件被放大。此外，在适当情况下，已在各图当中重复使用参考标记来指示对应或相似的元件。特定来说，详细说明参考附图，在附图中：
图1是电变压器的图解视图，所述图解视图展示变压器包含用于确定变压器的流体内的溶解气体的特性的气体分析系统，且所述气体分析系统包含用于从流体提取气体的气体可渗透提取探头及对所提取的气体执行分析的气体分析模块，且展示所述提取探头与所述分析模块进行流体连接以形成气体回路；
图2是图1的电变压器在部分横截面中的样本进口的说明性实施例的立面图，以展示包含提取探头的提取模块经布置以使提取探头与变压器的流体接触；
图3是提取模块的说明性实施例的透视图，其展示提取探头安装在框架上以形成所述提取模块；
图4是图3的提取模块的另一透视图，其展示提取探头形成为提取线圈且安装在框架的线轴上；
图5是气体分析模块的图解视图，其展示气体分析模块包含含有所提取的气体的气体格室及含有周围环境气体的参考空间，且展示气体分析模块包含光源，所述光源提供：第一通道，其用于通过使第一光束传递穿过气体格室以由第一检测器接收来测量气体格室内的气体；及第二通道，其用于通过使第二光束传递穿过参考空间以由第二检测器接收来测量参考空间内的气体；
图6是气体分析模块的气体格室的透视图，其展示所述气体格室包含传递光的窗；且
图7是图解说明气体分析系统确定变压器的流体内的溶解气体的特性的过程的流程图。
具体实施方式
虽然容易对本发明的概念进行各种修改及替代形式，但已在图式中举例展示且将在本文中详细地描述其具体实施例。然而应理解，并不旨在将本发明的概念限制于所揭露的特定形式，而是相反，旨在涵盖与本发明及权利要求书相一致的所有修改、等效形式及替代形式。
图1展示包含气体分析系统12的电变压器10的说明性布置，气体分析系统12用于确定变压器10的流体内的溶解气体的特性。变压器10说明性地包含：壳体14，其界定内部16；及电绕组18，其布置在壳体14的内部16内。电绕组18说明性地包括电导线绕组，所述电导线绕组绕变压器10的枝干形成一系列匝以在电流通过导线时产生电磁效应。变压器10说明性地体现为高电压三相核心型变压器，但在一些实施例中可包含电磁装置的任何样式，包含但不限于壳型及/或单相或多相。
在图1中所展示的说明性实施例中，壳体14含有流体20，流体20用于冷却及/或电绝缘变压器10的组件(例如，电绕组18)。如上文所述，由于操作流体20以用于冷却及/或绝缘，因此流体20内可产生溶解气体(例如，因流体分解及/或变压器10的错误操作问题而产生，所述错误操作问题通常包含壳体14中的泄露)，及/或流体20可载运由变压器中的其它绝缘材料(例如纸)的降级而产生的气体。说明性地，气体分析系统12经布置以从流体20提取溶解气体来进行分析。
参考图1，气体分析系统12说明性地包含提取探头22，探头22用于从流体20提取气体。提取探头22被说明性地布置成与流体20接触且由准许来自流体20的溶解气体渗透的气体可渗透材料形成。提取探头22说明性地体现为导管，所述导管界定用于接收且传送气体的内部通路。气体可渗透材料说明性地准许溶解气体渗透到内部通路中，同时阻止例如介电油等液体侵入。适合的气体可渗透材料可包含一或多种含氟聚合物。在说明性实施例中，提取探头22形成为提取线圈，所述提取线圈具有与流体20接触的线圈环路。在一些实施例中，提取探头22可包含任何适合的形状及/或形式。
如图1中所展示，气体分析系统12说明性地包含用于进行气体分析的气体分析模块24。气体分析模块24说明性地与提取探头22进行流体连接且形成使气体在提取探头22与气体分析模块24之间循环的气体回路。图1中展示气体分析模块24的示范性壳体25。气体分析模块24说明性地包含用于接收从流体20提取的气体的气体格室26。气体格室26说明性地包含界定腔30的格室主体28，气体穿过所述腔30以供分析。在说明性实施例中，气体分析系统12对气体进行光学分析以确定气体特性。在说明性实施例中，气体回路中除提取探头22之外的部分(包含腔30)对周围环境空气气密地密封，以使得仅提取探头22经布置以允许气体渗透到气体回路中及从气体回路出去，借此允许与变压器流体20进行气体交换。
如图1中所展示，气体分析模块24说明性地包含用于对气体格室26内的气体进行分析的气体分析装置32。在说明性实施例中，气体分析装置32是体现为光谱装置的光学装置，即傅里叶变换红外线(FTIR)光谱仪。在一些实施例中，气体分析模块24可执行任何方式的气体分析技术且可包含执行这些技术的任何适合的配置及/或组件，例如但不限于紫外线光谱法、拉曼(Raman)光谱法、光声光谱法、可调谐二极管激光吸收光谱法(TDLAS)。气体分析装置32说明性地对气体格室26内的气体执行光光谱分析。在一些实施例中，气体格室26可使用光程长度增强技术，例如多通路格室或谐振腔。多通路格室可包含白色格室、赫里欧(Herriot)格室、折叠路径格室及/或其它多通路格室。谐振腔可包含法布里-珀罗(Fabry-Perot)腔、经设计以实行腔衰荡光谱法的腔、集成腔输出光谱法(ICOS)、离轴集成腔输出光谱法(OA-ICOS)及/或其它光程长度增强技术。
如图1中所展示，气体分析装置32说明性地包含光源34及用于从光源34接收光的检测器36、38。如下文详细地论述，光源34说明性地产生供传播穿过气体的红外线(IR)光，以观测气体的光吸收特性。检测器36、38接收被引导穿过气体的光。检测器36、38说明性地体现为光电检测器，其接收传播穿过气体(但未被气体吸收)的光且产生指示所接收到的光的电信号。检测器36、38说明性地体现为产生模拟信号的模拟检测器，所述模拟信号由模/数转换器转换成数字信号。在一些实施例中，检测器36、38可包含用于进行气体分析的任何适合的信号产生布置。
气体分析装置32说明性地基于检测器36、38所接收到的光来确定气体的特性。在说明性实施例中，气体分析模块24可通过分析由气体分析系统12从变压器10提取的气体来确定流体20内的溶解气体的特性。变压器10的流体20内的溶解气体的相关特性包含此类气体的存在及/或标识、以及其在流体20内的溶解浓度。流体20内的所关注气体的非详尽列表可包含例如氧气(O2)、氮气(N2)、氢气(H2)、二氧化碳(CO2)及/或碳氢化合物(例如，甲烷、乙烷、乙炔及/或乙烯)以及其它气体。气体分析装置32也可监测从变压器油20中溶解的水分提取的水蒸气(H2O)。
现在参考图2，出于说明目的以部分横截面展示变压器10。变压器10的壳体14说明性地包含取样进口40，取样进口40界定内部16的一部分，内部16含有流体20作为壳体14的一部分。取样进口40说明性地包含与变压器10的壁43连接的管道延伸部42以及与管道延伸部42固定在一起的护带44。提取探头22说明性地安装在护带44内、与流体20接触。提取探头22说明性地安装在护带44界定的流体室46内作为内部16的一部分。室46说明性地含有流体20作为壳体14的一部分且通过管道延伸部42进行流体传送。在说明性实施例中，管道延伸部42说明性地包含阀48，阀48流体地安置在壁43与室46之间以准许隔离提取探头22，但在一些实施例中，可不包括阀48。在一些实施例中，提取探头22可被布置在壁43内。
气体分析系统12说明性地包含图2到4中所展示的提取模块50。提取模块50说明性地提供用于将提取探头22安装在图2中所展示的壳体14内的封装平台。参考图3及4，提取模块50说明性地包含安装框架52及与安装框架52固定在一起的提取探头22。在说明性实施例中，泵54安装到框架54且与提取探头22流体连接以提供使气体在气体回路内循环的推动压力源。用于操作气体回路的控制阀及/或其它流量分配装置可安装到安装框架52。
如图3及4中所展示，安装框架52说明性地包含啮合壁56及从啮合壁56延伸的探头臂58。啮合壁56说明性地包含面60，面60形成室46的流体边界的至少一部分。啮合壁56说明性地支撑延伸在室46内以与流体20接触的探头臂58。
在图3及4中所展示的说明性实施例中，探头臂58包含线轴62，线轴62具有环绕在线轴62上的提取探头22(体现为提取线圈)。在说明性实施例中，提取线圈环绕在线轴62上而形成若干个线圈匝，所述若干个线圈匝具有暴露于流体20的连续堆叠布置。增大线圈的数目可增大油与气相之间的有效交换表面且可缩短测量的响应时间。说明性地，循环穿过气体回路的提取探头22部分的气体连续流过线圈匝中的每一者且流出去，以循环到气体分析装置32。在说明性实施例中，提取探头22与泵54流体连接，泵54用于将所提取的气体传送穿过气体回路。
如图4中最清晰地展示，说明性地，线轴62从啮合壁56悬伸且提供将提取探头22布置成与流体20接触的结构。在一些实施例中，可以任何适合的方式及/或布置将提取探头22固定到安装框架52。线轴62说明性地形成为结构性框架，所述结构性框架：界定环形线轴床61，其接纳缠绕在其上的提取探头22；且界定开口63，其延伸穿过线轴床61以准许流体20接触提取探头22的内部部分以增大油与气相的有效交换表面。线轴62被说明性地塑形为中空圆柱体以准许其中存在流体20。线轴62说明性地包含撑杆65，撑杆65径向地跨越线轴床61桥接以提供结构支撑且界定准许流体20循环通过线轴62的开口67。
暂时返回图1，如先前所述，提取探头22与气体分析模块24流体连接以界定使气体在这两者之间循环的气体回路。在说明性实施例中，提取探头22与气体分析模块24通过输送导管64流体连接，输送导管64包含导管区段66、68。区段66说明性地体现为用于将气体从提取探头22提供到气体分析模块24的供应区段，且区段68体现为用于将气体从气体分析模块24提供到提取探头22的返回区段。
在说明性实施例中，泵54沿着供应区段66流体地布置且在提取探头22的输出处提供较低压力水平(相对于气体格室26的压力)，这可辅助提取溶解气体。在一些实施例中，气体回路可基本上或完全地由彼此通过直接连接而流体连接的提取探头22与气体分析模块24形成，及/或几乎不存在或完全不存在输送导管64。在一些实施例中，提取探头22与气体分析模块24可部分地或整个地组合成共同模块及/或布置在共同壳体内以达成紧凑布置。
气体回路说明性地为气体在提取探头22与气体分析模块24之间的传送提供循环环路。在说明性实施例中，气体回路促使从流体20提取的气体与流体20内的溶解气体达到平衡且维持所述平衡。此被动提取及非破坏性分析可避免主动取样所面临的实际挑战，例如流体泄露、污染及材料浪费等等。被动提取对精确确定气体的提取速率无依赖性，且因此减少了对每一分析仪提取速率进行工厂校准的需要。如上文所述，泵54说明性地辅助气体循环穿过气体回路且可辅助提取，但在一些实施例中，可由任何适合的装置(包含但不限于冗余泵布置或无泵布置，例如对流输送及/或扩散输送)来促成气体穿过气体回路的循环。
现在参考图5，展示气体分析模块24的图解说明。如上文所述，气体分析模块24说明性地包含经布置以对气体格室26内的气体进行分析的气体分析装置32。气体分析装置32的光源34说明性地包含光产生源70。在说明性实施例中，光产生源70包含用于调制中红外线光的干涉仪，所述中红外线光的波长例如处于约1微米到约50微米(在一些说明性实施例中)、约2.5微米到约25微米(在其它说明性实施例中)及约2.5到约16微米(在其它说明性实施例中)的范围内。光产生源70也说明性地包含用于产生中红外线光的至少一个光产生器72，且可包含各种中继器、滤波器及/或其它调节装置(统一指示为74)以为进行气体分析提供适合的光。适合的光产生器72的非限制性实例可包含辉光棒(硅碳棒)。光源34说明性地包含：中继镜76，其经布置以从光产生源70接收光束78；及分束器80，其经布置以从中继镜76接收射束78。
如图5中所展示，气体分析装置32说明性地包含本文中所阐释的两个光学通道。分束器80说明性地将射束78分割为两个光束82、84以供进行光谱分析。分束器80说明性地体现为具有分束比50:50(50/50分裂器)，从而将射束78均等地分割成两个射束82、84，但在一些实施例中，分束器80可具有其它适合的分束比。在一些实施例中，可采用中继器、滤波器、分裂器及/或其它调节装置的任何适合布置来相应地传播光以供进行气体分析之用。射束82、84传播穿过相应界定空间以由检测器36、38聚集。
在图4中所展示的说明性实施例中，对传播穿过相应界定空间的射束82、84加以分析可确定从流体20提取的气体的特性。射束82说明性地传播穿过气体格室26以由检测器36接收。射束82说明性地穿过窗86进入气体格室26，传播穿过腔30以与腔30中的气体相互作用，且穿过另一窗88而退出气体格室26。检测器36接收退出气体格室26的射束82的光以供分析之用。腔30内的气体会对射束82产生影响，以使得由检测器36接收到的受影响的光可指示腔30内的气体的特性。如下文所阐释，检测器36可基于从射束82接收到的光来产生与腔30内的气体的吸收光谱有关的信号。
在说明性实施例中，腔30内的气体以电磁辐射的形式从射束82吸收能量。在说明性实施例中，射束82的其余能量传递穿过气体且由检测器36接收以产生与吸收光谱有关的信号。相关气体的吸收光谱可包含在所传播的光的波长范围及/或频率范围内被气体样本(在此例子中，腔30内的气体)吸收的入射辐射部分。通过分析由检测器36接收的光(举例来说但不限于，其波长及/或频率)可以可靠地确定腔30内的气体的特性。此外，可基于腔30内的气体的特性来确定流体20内的溶解气体的特性。在一些实施例中，可使用其它分析技术及/或装备来确定气体特性。在一些实施例中，气体格室中可包含额外气体分析装置以检测特定气体，例如氢气(H2)、氧气(O2)及/或氮气(N2)，且额外气体分析装置中的一些可使用无需使气体与光相互作用的非光学测量原理，例如电阻传感器、电容传感器及/或热传导传感器。
准确地确定腔30内的气体(且最终确定流体20内的溶解气体)的特性应解释污染物及/或假影。常见的假影源包含气体分析模块24中所含有的空气内的成分及/或在变压器10周围的可能会进入气体分析模块24的空气内的成分。举例来说，气体分析模块24内的周围环境空气即使无法进入到腔30中仍可减少检测器36所接收到的光。因此，关于周围环境的参考信息可用于解释检测器36所接收到的光。在本发明中，术语“空气”及“周围环境空气”不旨在仅限于可想到的气体成分，而是可包含任何气体成分，包含与流体20中的所关注溶解气体相同物种的成分。通过考量周围环境空气的这些参考信息，可通过校正及/或校准检测器36所接收到的光(吸收光谱)来准确地确定腔30内的气体的特性(且对应地，流体20内的溶解气体的特性)。这些校正技术可减少对吹扫、洗涤、干燥剂、中继器调整及/或其它资源装载或高机械要求技术的需要以实现准确结果。
如图5中所展示，射束84(从射束82分裂出来)说明性地传播穿过参考空间90以提供周围环境空气的特性作为参考信息。参考空间90说明性地含有周围环境气体(说明性地体现为周围环境空气)，其会对射束84产生影响，以使得检测器38所接收到的受影响的光可指示周围环境气体的特性。周围环境气体的特性可用于解释检测器36所接收到的光。与检测器38所接收到的光相结合地分析检测器36所接收到的光可允许通过减少周围环境气体吸收的光的假影来确定腔30内的气体的特性(且因此确定流体20内的溶解气体的特性)。通过考量检测器36、38解析出的对应吸收频谱来说明性地实现减少来自周围环境气体所吸收的光的假影。在一些实施例中，可通过任何适合的技术及/或装备来获得参考信息。
在图5中所展示的说明性实施例中，分束器80为光传播穿过经界定的空间30、90有效地提供参考源点92。出于说明目的，参考源点92在分束器80上被说明性地表示为单个点。如图5中所展示，传播距离di说明性地界定在参考源点92与检测器36、38中的每一者之间。第一传播距离(被称为格室距离dcell)说明性地界定在参考源点92与检测器36之间。格室距离dcell说明性地对应于射束82的传播。第二传播距离(被称为参考距离dRef)说明性地界定在参考源点92与检测器38之间。参考距离dRef说明性地对应于射束84的传播。第三传播距离(被称为格室主体距离L)说明性地界定在对气体格室26的腔30进行定界的第一窗86与第二窗88之间。在说明性实施例中，由从格室距离dcell减去格室主体距离L得到的距离(跨度)(例如，跨度可包含参考源点92与腔30之间的距离S1与检测器36与腔30之间的距离S2的和，如图5中所指示，距离S1及距离S2中的任一者或两者皆可含有周围环境气体)基本上等于参考距离dRef，以使得参考源点92与检测器36、38中的每一者之间的周围环境空气中的传播距离基本上相等。然而，在其它实施例中，在参考源点92与检测器36、38中的每一者之间的周围环境空气中的传播距离可彼此不同，且可应用相关性来将对应吸收频谱等同。
在一些实施例中，格室距离dcell可基本上等于参考距离dRef与格室主体距离L的和。在一些实施例中，参考源点92与检测器36、38中的每一者之间的传播距离可基本上相等。在一些实施例中，传播距离可彼此不同且可应用相关性将其对应的吸收频谱等同。
在说明性实施例中，光源34提供光束78，光束78被分割为射束82、84以分别传播穿过腔30及参考空间90中的每一者。因此，光源34说明性地同时从同一源提供射束82、84中的每一者以用于两个光学通道中；一个通道分析传播穿过气体格室26的光，且另一通道分析传播穿过参考空间90的光。使用同一光源的双通道布置可促进通道的频谱特性之间的统一性，且在获得可靠读数时减少可调整的参数(例如，移动光学器件、气体样本的压力/温度调制)及/或商品的使用(例如，吹扫气体、干燥剂、洗涤器)。
本发明的装置、系统及方法可有利于商品及/或维护可用性受到关注的远程操作。此外，本发明的布置即使不识别确切的污染物仍可解释意料之外及/或未知的污染物。在一些实施例中，周围环境气体的参考信息不可识别气体分析模块24中的及/或位于光产生器72与检测器36、38之间的物质中的一或多者。然而，仍可考量未识别出物质的参考信息以准确地确定腔30内的气体的特性。
现在参考图6，展示气体格室26中的说明性实施例。气体格室26说明性地包含壳体94，其被展示为被部分切除(且半透明的)以揭示其中界定有腔30的格室主体96(格室主体96是图1的格室主体28的说明性实施例)。格室主体96说明性地包含开口98，开口98在相关端100、102上穿透格室主体96以与腔30连接。每一开口98被窗86、88中的相应窗封围。格室主体96说明性地包含气体端口104、106，气体端口104、106各自穿透壳体94且与腔30进行流体连接以形成气体回路的一部分以与提取探头22传送气体。
气体端口104说明性地体现为用于从提取探头22接收气体的入口端口(相对于气体格室26来说)，且气体端口106体现为用于将气体发送到提取探头22的出口端口。格室主体96说明性地包含用于插入压力传感器122及温度传感器124(图1中展示)以监测腔30内的状况的压力与温度传感器端口108。包含电引线111的格室加热器110说明性地与壳体94内的格室主体96连接以为腔30提供温度控制。
参考图7，展示说明性流程图。关于方框202到208描述确定气体特性的过程200。在方框202中，说明性地从变压器10的流体20提取溶解气体。在说明性实施例中，通过使溶解气体渗透到提取探头22中以进入气体回路来提取溶解气体。所述过程说明性地从方框202进行到方框204。
在方框204中，所提取的气体说明性地进入检测场。在说明性实施例中，所提取的气体在其循环穿过气体格室26时进入检测场，且使光传播穿过所提取的气体以被检测器36接收。在使用参考信息来进行校正的实施例中，在方框206中，检测周围环境气体的特性。在说明性实施例中，气体分析模块24的第二通道将光传播穿过参考空间90及参考空间90中的由检测器38接收到的周围环境气体。过程从方框204进行到方框208。
在方框208中，检测场内的气体从检测场循环出去。在说明性实施例中，气体格室26内的气体循环穿过气体回路而返回到提取探头22。气体在气体回路内循环促成非破坏性测试且达成气体回路中的气体与流体20内的溶解气体之间的平衡。
暂时返回图1，本文中所描述的气体分析系统12的操作以及各种方法及功能说明性地由控制系统112管控。控制系统112说明性地包含彼此进行通信的处理器114、存储器装置116及通信电路系统118。存储器装置116存储指令，所述指令由处理器114执行以进行气体分析系统12的操作。在说明性实施例中，指令包含用于进行所揭露操作的至少一个算法，但在一些实施例中，指令可包含查找表、图表及/或其它参考材料中的任一者。通信电路系统118说明性地包含经布置以在控制系统112与由处理器114引导的各种组件之间发送及接收通信信号的各种电路系统。应了解，通信电路系统118也允许控制系统112与其它装置(包含远程装置)，且沿着各种通信网络进行通信，以使得气体分析系统12(以及变压器10)可连接到物联网且形成所述物联网的一部分。因此，可跨越现有网络基础设施远程地感测及/或控制气体分析系统12的各种组件。
控制系统112被说明性地布置成通过通信链路120与气体分析模块24及泵54进行通信以传送信号来管控气体分析模块24及泵54的操作。通信链路120说明性地包含硬连线连接，但在一些实施例中，可包含硬连线连接及无线连接中的任一者及/或其组合。在说明性实施例中，控制系统112通过个别链路120与光源34、检测器36、38、气体格室温度传感器122及压力传感器124中的每一者进行通信，但在一些实施例中，控制系统112可通过一或多个共享链路120与气体分析模块24的组件进行通信。控制系统112说明性地对由检测器36、38接收到的光执行光谱分析，且确定腔30内的气体的特性及流体20内的溶解气体的对应特性。
如图1中所展示，变压器10说明性地包含泵126，泵126经布置以使流体20在壳体14内循环。使流体20循环可辅助实现溶解气体的均匀分布且可辅助所提取的气体比停滞流体状况更快地达到准确平衡。在说明性实施例中，泵126是通过对流移动来使流体20循环的热泵。在其它实施例中，可使用使流体20循环的任何适合的装置，包含例如移位泵及/或搅拌器。在说明性实施例中，控制系统112与泵126进行通信以管控泵126的操作。
在说明性实施例中，控制系统112体现为管控气体分析系统12的所有组件的操作。在一些实施例中，控制系统112可管控变压器10的其它系统的操作。在一些实施例中，控制系统112可包含多个处理器、存储器装置及/或通信电路系统，所述通信电路系统可具有任何适合的布置，包含但不限于专用布置以及部分或完全共享布置。在一些实施例中，另一控制系统112可专用于管控气体分析模块24的操作，且气体分析系统12中的其余部分可由控制系统112管控。
如上文所述，提取探头22可包含适合的可渗透材料，例如含氟聚合物。适合的气体可渗透材料可包含(举例来说但不限于)非晶质氟塑料，例如由专业塑料公司(ProfessionalPlastics,Inc.)销售的
Figure BDA0004145808880000131
AF及/或
Figure BDA0004145808880000132
AF(归属于
Figure BDA0004145808880000133
及/或获得
Figure BDA0004145808880000141
的许可)，其中典型的性质如下表中所展示：
Figure BDA0004145808880000142
非限制性实例可包含
Figure BDA0004145808880000143
AF 1600及/或
Figure BDA0004145808880000144
AF 2400(及/或
Figure BDA0004145808880000145
AF 1600及/或AF 2400)，其具有下表内所描述的典型性质：
Figure BDA0004145808880000146
AF非晶质氟塑料的典型性质数据
Figure BDA0004145808880000147
Figure BDA0004145808880000151
Figure BDA0004145808880000161
在一些实施例中，可应用适合于从变压器流体气体可渗透地防液体性地提取溶解气体的任何材料。
本发明包含用于变压器监测的溶解气体分析仪的油及气体管理的装置、系统及方法。本发明的装置、系统及方法可包含使用气体平衡理论来检测电装备的绝缘油中的溶解气体。可在给定温度下且针对给定的部分气体蒸汽压力相对变压器流体20(例如矿物油、酯基油或其它绝缘流体)中的气体的溶解度来实现平衡。气体溶解度可通过针对流体类型且针对每一气体成分的一些量(例如，气体溶解度的奥斯特瓦尔德(Ostwald)系数)来加以描述且可具有温度相依性。气体溶解度系数可用于将气体格室内的部分气压与油中溶解气体的浓度关联起来。与油中的溶解气体保持平衡的所提取的气体可提供更准确的读数，而不需要提取速率的精确知识。在一些实施例中，本发明的提取探头22可包括极具气体可渗透性但不可渗透液体的管子的至少一个环。在一些实施例中，提取探头22可连接到封闭循环系统。封闭循环系统可包含：一或多个泵，其用于使气体循环；及气体格室(例如，气体格室26)，其用于对气体进行分析测量。
本发明包含适于通过测量变压器的绝缘油内的溶解气体来监测变压器的良好状况的装置、系统及方法。举例来说，特定气体的浓度可指示变压器的操作的特定方面。直接油取样及对变压器油中所含有的溶解气体的分析使用气体主动提取及主动测量技术，所述技术耗用穿过分析的气体。其通常是通过使在变压器之外在油环路中的油样本循环及/或对所述油样本进行调节来实施，且可带来在油环路破裂时会发生油泄漏的风险。相比之下，本发明的装置、系统及方法的实施例准许进行高准确度的线上测量且无需主动提取。在所揭露的实施例中的一些实施例中，含有溶解气体的油在流体室46内围绕高度可渗透材料的管子循环，流体室46通过管道延伸部42与变压器10进行流体连通。在一些实施例中，可通过泵、推进器及/或其它机械系统及/或使用热致对流来产生油围绕可渗透管子的循环。油中所含有的气体可传递穿过可渗透材料以到达每一气相环路。可渗透材料性质可辅助获得液体中的气体与气相环路中的气体之间的平衡。气体环路可包含气体格室，所述气体格室具有允许光学分析仪查验气体的光学入口及光学出口。
举例来说，本发明的装置、系统及方法可包含高度可渗透的含氟聚合物管子，例如非晶质氟塑料的Teflon AF家族。高度气体可渗透材料可促成气体平衡且可缩短测量响应时间。可将所述管子卷起以形成线圈的一或多个匝。本发明的装置、系统及方法可包含使变压器流体(例如，油)围绕此线圈循环。结构性环可支持所述管子。根据本发明，含氟聚合物管子可连接得到气体循环环路。所述气体循环环路可包含用以增强可靠性的一或多个泵。在一些实施例中，不锈钢管子可将气体输送到气体格室以供分析。在一些实施例中，光谱仪可对气体执行分析。在一些实施例中，浸油型传感器可用于测量H2及/或H2O。
本发明的装置、系统及方法可包含被动提取溶解气体并进行测量，以替代气体分离及测量的主动原理。在一些实施例中，本发明可包含在不使用载运介质(例如，载运气体)的情况下输送所提取的气体。在一些实施例中，可相对于气体格室26内的压力在提取探头22内形成较低压力以辅助提取溶解气体。
本发明的装置、系统及方法可用于变压器监测及/或具体来说用于监测变压器流体(例如油)中的溶解气体分析。对于气相分析，可从变压器油提取气体。测量气体可需要复杂的分析系统，且在一些实施例中，可将气体样本输送到气体分析仪。本发明的装置、系统及方法可有助于避免将变压器油本身输送到分析仪，万一管子破裂输送变压器油可带来油泄漏的风险。
使用气体的被动测量及被动提取可将气体分析系统的校准及安装简化。使用高孔隙率及/或高渗透性材料可有助于在油中的气体与样本气相中的气体之间达到平衡。使用无需对新气体进行取样的气体平衡可减小油污染风险。在气体取样探头中使用较低的压力(相对于气体格室内的压力而言)可减少系统的响应时间。使用多个输送泵可有助于减小故障风险。在一些实施例中，可在气相中进行H2的测量以减小成本。在一些实施例中，可以光学方式及/或利用非光学传感器来执行O2、H2及/或N2的测量。在一些实施例中，可藉由顺磁性分析仪测量O2。在一些实施例中，可通过直接取样及/或间接取样监测气体格室是否存在CO2或H2O来执行气体泄漏检测。所揭露的装置、系统及方法可涉及对干扰物及离群值进行高级分析及识别。
本发明包含用于补充说明周围环境空气成分的双通道光学气体分析仪的装置、系统及方法。光谱仪可用于测量气体的光吸收频谱。当观测中的样本中的所关注气体也存在于周围环境空气(例如，在分析仪中及/或在取样系统周围的空气)中时或当周围环境空气中的其它气体可干扰对所关注气体的测量时，通常必须例如通过净化气体来吹扫光谱仪以确定仅由气体样本中的所关注气体吸收所产生的贡献。本发明包含用以减少及/或消除调节分析仪中或取样系统周围的空气的需要的装置、系统及方法。本发明包含具有两个测量通道的光谱仪。一个通道可接收传播穿过周围环境空气且穿过取样气体格室的光。然后通过光电检测器检测所发射的光，所述光电检测器产生电信号，使用模/数转换器将所述电信号数字化。另一通道接收仅传播穿过周围环境空气的光。与第一通道不同，此第二通道的光不传播穿过取样气体格室。此第二通道中发射的光的气体吸收贡献与周围环境空气成分有关。通过第二光电检测器检测此第二通道发射的光，所述第二光电检测器产生电信号，使用第二模/数转换器将所述电信号数字化。
本发明内的装置、系统及方法可包含：光源，其分裂光(例如，通过分束器、光分割器及/或任何其它适合的光分裂技术)；气体格室，其可含有一或多种所关注气体；组件，其用以将气体推进到气体格室中；第一检测器，其测量发射穿过气体格室及周围环境空气的光；第二检测器，其测量仅发射穿过周围环境空气的光；处理器，其依据第一通道信号确定存在于取样气体格室中的一或多种气体的浓度，且基于从第二通道记录的周围环境空气信号移除第一通道的周围环境空气中的气体的干扰及/或贡献。
在一些实施例中，可通过干涉仪调制光源。可通过50/50Wedged ZnSe分束器将光源划分成两个不同的射束。射束中的一者可传播穿过气体格室且可到达气体格室检测器。可朝向参考检测器引导另一射束，以仅感测周围环境空气组成。可针对来自射束调整周围环境空气中的传播距离。可执行调整以使得由气体格室发射且到达第一检测器的光及到达第二通道的参考检测器的光两者在周围环境空气中传播穿过类似的距离。在一些实施例中，可假定仪器中的周围环境空气组成是同质的，且来自周围环境空气的气体的光吸收率应与气体浓度以及两个通道的相应传播距离成比例。
在一些实施例中，气体格室可以是具有一个入口及一个出口以进行流体连接以形成气体循环环路的闭合容器。来自干涉仪的光可从一侧进入气体格室且穿过另一侧退出到气体格室检测器。筒式加热器可对气体格室进行温度控制。可测量气体格室中的气体的压力及温度，且将压力及温度用作计算气体浓度的输入参数。
本发明包含可减少及/或消除吹扫系统的需要的装置、系统及方法。当分析仪位于远程区域中且吹扫系统不可用及/或安装及操作昂贵时，减少及/或消除吹扫系统的需要可有利。可在不存在吹扫、洗涤器、干燥剂及/或分析仪密封的情况下确定气体格室中的也可存在于周围环境空气中的气体的浓度。也可在不使用吹扫、洗涤器、干燥剂及/或密封的情况下补充说明具有可对确定气体格室中的气体浓度造成干扰的吸收标志特征的其它周围环境空气气体。根据本发明的教示，可视需要与气体格室中的气体同时地测量周围环境空气中的气体，这与仅可使用一个通道的校准方法形成对比。单通道校准可执行与气体格室中的所关注气体分开及/或不具有所关注气体的参考本底测量。当周围环境空气组成随时间而变化时，本发明的装置、系统及方法可提供优势。本发明的装置、系统及方法可包含校准源的频谱强度以及校准第一通道与第二通道所共有的光学组件的频谱特性。
本发明可用于分析溶解气体的变压器监测领域中。本发明的教示通常适用于光学方法需要净化、洗涤器、干燥剂及/或密封以校准、移除及/或校正周围环境空气成分的其它领域。本发明的装置、系统及方法可提供仅使用一个检测器进行参考测量的系统的替代方案，所述参考测量是通过从气体格室移除所关注气体及/或绕过气体格室。
通过光谱法准确地测量低浓度气体可颇具挑战性，特别是当在分析仪中或取样系统周围的周围环境空气中存在同一气体或其它干扰气体时。与气体格室中气体的浓度及在气体格室中的传播距离相比，周围环境空气中的这些气体的浓度及/或光在周围环境空气中的相对传播距离不可忽略。此外，周围环境空气中的这些气体的浓度可随时间而变化，且在一些位点处周围环境空气中可出现意料之外的气体。周围环境空气的压力及温度可不同于气体格室中的气体样本的压力及温度。
为移除周围环境空气气体的贡献，通常利用净化气体来吹扫分析仪(例如，由ABB公司销售的包含吹扫选项的MB3000光谱仪)。吹扫可需要数瓶净化气体(如氮气)及/或净化气体产生器。通常将吹扫空气干燥以移除在一些例子中可能是显著干扰物的湿气，且通常也利用洗涤器移除CO2。在不可能及/或不期望进行吹扫的其它系统中，干燥剂及/或洗涤器用于移除湿气及/或其它气体，但不必须在一段时间之后替换或再生。其它示范性技术可包含将中继镜移动到气体格室中及从第一通道移动出去以绕过气体格室且将光引导到检测器以进行本底测量。中继光学器件可经设计以使得无论是否具有中继光学器件在空气中的传播距离皆相同。其它示范性技术可包含在测量具有所关注气体分量的气体样本之后使用洗涤器来从气体格室移除所述气体分量，且通过比较这两个交替测量来推测所关注气体分量的浓度。其它技术可变化气体样本的压力及/或温度以将其组成与周围环境空气组成区分开。如果净化气体是从可耗尽源(例如瓶)供应，那么将需要以周期性维护间隔重新填充及/或更换所述可耗尽源。吹扫产生器可为也可需要维护的昂贵装备。洗涤器及干燥剂也需要维护。因此，吹扫型系统可增加操作光谱仪的成本。
如上文所述，本发明可包含减少及/或消除吹扫系统、干燥剂、洗涤器及/或仪器密封的需要。因此，本发明的装置、系统及方法可减少与光谱仪有关的安装及/或维护成本，且可达成由于成本及/或安全问题不可使用吹扫系统及/或无法频繁执行维护的远程位点解决方案。在一些实施例中，本发明的装置、系统及方法不需要移动光学器件及/或不需要样本气体压力调制，且周围环境空气成分可与气体格室成分同时被测量。
由于使用本发明的特定教示的光谱仪可测量周围环境空气的频谱，因此其也可检测及/或补充说明存在于周围环境空气中的意料之外的气体，这与针对特定成分设计的洗涤器形成对比。本发明的装置、系统及方法可用于检测变压器周围的其它缺陷，举例来说但不限于检测绝缘气体泄漏，例如SF6。通过测量并移除周围环境空气吸收，本发明的装置、系统及方法可降低对周围环境空气组成的敏感度。可不需要使用净化系统、干燥剂、洗涤器及/或仪器密封来控制光学分析仪内及/或取样系统周围的空气组成。
在一些实施例中，本发明的装置、系统及方法可使用工厂校准以表征第一通道与第二通道之间的光在空气中的传播距离差异。在一些实施例中，本发明的装置、系统及方法可使用系统的工厂校准以测量第一检测器及第二检测器的频谱响应以及并不是第一通道与第二通道所共有的光学组件的频谱响应。在一些实施例中，本发明的装置、系统及方法可使用工厂校准来表征第一通道及第二通道的频谱响应及/或仪器线形状以使用第二通道来改进第一通道中的空气成分的补充说明。工厂校准可包含分析仪吹扫。本发明包含为调整系统组件(镜、透镜、检测器等)的位置以将第一通道与第二通道之间的光在空气中的传播距离的差异最小化而开发的技术。在一些实施例中，可使用一或多个算法来使用第二通道信号补充说明第一通道的周围环境成分。
虽然已在各图及前述说明中详细描述了某些说明性实施例，但此图解及说明应视为本质上是示范性而非限制性的，应理解，仅已展示及描述了说明性实施例且期望保护属于本发明的精神内的所有改变及修改形式。本文中所描述的方法、系统及物项的各种特征使本发明具备多个优点。应注意，本发明的方法、系统及物项的替代实施例可不包含已描述的特征中的全部特征，但仍受益于这些特征的优点中的至少一些优点。所属领域的技术人员可易于设想其自己的方法、系统及物项的实施方案，这些方法、系统及物项包含本发明的特征中的一或多者。

Claims (33)

1.一种用于确定溶解在变压器的流体中的气体的特性的气体分析系统，所述系统包括：
提取线圈，其用于与所述流体接触，所述提取线圈包含用于接收溶解气体的气体可渗透材料，
气体分析仪，其用于确定气体特性，所述气体分析仪包含气体格室，所述气体格室具有用于接收气体以供分析的腔，及
气体回路，其形成为包含所述提取线圈及所述气体分析仪以使气体循环。
2.根据权利要求1所述的气体分析系统，其中所述提取线圈包含若干个线圈环路，所述若干个线圈环路各自准许溶解气体渗透在其中。
3.根据前述权利要求中任一权利要求所述的气体分析系统，其中所述气体回路包含输送导管，所述输送导管与所述提取线圈及所述气体分析仪中的每一者进行流体联接以在所述提取线圈与所述气体格室之间输送气体以供分析。
4.根据权利要求3所述的气体分析系统，其中所述输送导管包含推动压力源，所述推动压力源与所述提取线圈进行流体联接以使气体循环穿过所述输送导管。
5.根据权利要求4所述的气体分析系统，其中所述推动压力源与所述提取线圈进行流体联接，以相对于所述气体格室的所述腔内的压力而在所述提取环路内提供较低的压力。
6.根据权利要求3所述的气体分析系统，其中所述输送导管包含：供应区段，其经流体连接以将气体从所述提取环路提供到所述气体格室；及返回区段，其经流体连接以将气体从所述气体格室提供到所述提取环路。
7.根据前述权利要求中任一权利要求所述的气体分析系统，其中所述气体分析仪包含光源及用于从所述光源接收光的至少一个光检测器。
8.根据权利要求7所述的气体分析系统，其中所述光源经布置以将光从所述气体格室的一侧穿过所述气体格室的所述腔内的气体传递到所述气体格室的另一侧，且所述至少一个光检测器布置在所述另一侧上以从所述光源接收光。
9.根据前述权利要求中任一权利要求所述的气体分析系统，其中所述气体格室的所述腔用于接收从所述流体提取的溶解气体。
10.根据前述权利要求中任一权利要求所述的气体分析系统，其中所述气体可渗透材料包含含氟聚合物。
11.根据权利要求10所述的气体分析系统，其中所述气体可渗透材料包含氟塑料，所述氟塑料具有以下中的至少一者：在约73℉下处于约26MPa到约29MPa范围内的抗屈强度、在约302℉下处于约0.5MPa到约13MPa范围内的抗屈强度、在约428℉下处于约4MPa到约13MPa范围内的抗屈强度、在约73℉下处于约24MPa到约29MPa范围内的抗张强度、在约302℉下处于约1MPa到约15MPa范围内的抗张强度，及在约428℉下处于约3MPa到约7MPa范围内的抗张强度。
12.根据前述权利要求中任一权利要求所述的气体分析系统，其中所述提取线圈形成为具有内容积的导管，所述内容积用于接收渗透过所述气体可渗透材料的气体。
13.根据权利要求12所述的气体分析系统，其中既在所述内容积内又溶解在所述流体中的气体物种保持平衡。
14.一种用于确定变压器的溶解气体的特性的气体分析装置，所述装置包括：
气体格室，其界定用于接收气体以供分析的腔，
光源，其经布置以发射光，
格室光检测器，其经布置以接收由所述光源传播而穿过所述气体格室的所述腔的光，及
参考光检测器，其经布置以接收由所述光源传播而穿过周围环境空间的光。
15.根据权利要求14所述的气体分析装置，其中在格室光源与来自所述光源的光的参考源点之间界定格室光距离。
16.根据权利要求15所述的气体分析装置，其中所述格室光距离对应于所述参考源点与所述参考光检测器之间所界定的参考光距离。
17.根据权利要求16所述的气体分析装置，其中所述参考源点是分束器，所述分束器经布置以将来自所述光源的光分割成至少两个射束，所述至少两个射束中的一者用于传播穿过所述腔，且所述至少两个射束中的另一者用于传播穿过所述周围环境空间。
18.根据权利要求17所述的气体分析装置，其中所述格室光检测器经布置以从传播穿过所述腔而未被所述腔内的气体吸收的所述射束接收光，且其中所述参考光检测器经布置以从传播穿过所述周围环境空间而未被所述周围环境空间内的气体吸收的所述射束接收光。
19.根据权利要求14到18中任一权利要求所述的气体分析装置，其中所述格室光检测器及所述参考光检测器中的每一者提供指示对应于由所述检测器接收到的光的光谱的信号。
20.一种变压器，其包括：
至少一个电绕组，
流体系统，其包含用于将所述至少一个电绕组绝缘的流体，及
气体分析系统，其用于确定溶解在所述流体系统的所述流体中的气体的特性，所述气体分析系统包含：提取探头，其具有用于从所述流体接收溶解气体的气体可渗透材料；及气体分析仪，其包含至少两个通道，其中所述至少两个通道中的至少一者经布置以确定从所述流体提取的气体的特性。
21.根据权利要求20所述的变压器，其中所述两个通道中的至少一者经布置以确定周围环境气体的特性。
22.根据权利要求20或权利要求28所述的变压器，其中所述至少两个通道经布置以接收从同一光源传播的光。
23.根据权利要求20到22中任一权利要求所述的变压器，其中所述至少一个通道经布置以将光传播穿过含有从所述流体提取的气体的气体格室以由所述至少一个通道的格室检测器接收。
24.根据权利要求23所述的变压器，其中在所述光源的光的参考源点与所述格室检测器之间界定格室光距离，且其中所述格室光距离对应于参考光距离，所述参考光距离界定在所述参考源点与所述至少两个通道中的至少另一通道的参考检测器之间。
25.根据权利要求24所述的变压器，其中所述参考源点包含分束器，所述分束器经布置以将来自所述光源的光分割成至少两个射束，所述至少两个射束中的一者用于传播穿过所述气体格室，且所述至少两个射束中的另一者用于传播穿过周围环境空间。
26.根据权利要求25所述的变压器，其中所述格室光检测器经布置以从传播穿过所述气体格室而未被所述气体格室内的气体吸收的所述射束接收光，且其中所述参考光检测器经布置以从传播穿过所述周围环境空间而未被所述周围环境空间内的气体吸收的所述射束接收光。
27.根据权利要求24到26中任一权利要求所述的变压器，其中所述格室检测器及所述参考检测器中的每一者提供指示对应于由所述检测器接收到的光的光谱的信号。
28.根据权利要求20到27中任一权利要求所述的变压器，其中所述气体分析仪包含气体格室，所述气体格室与所述提取探头进行流体连接以形成气体回路。
29.根据权利要求20到28中任一权利要求所述的变压器，其中所述提取探头包含提取线圈。
30.根据权利要求36所述的变压器，其中所述提取线圈包含被布置成与所述流体接触的若干个线圈匝。
31.一种变压器，其包括：
至少一个电绕组，
变压器流体系统，其包含用于将所述至少一个电绕组绝缘的流体，
气体分析系统，其用于确定溶解在所述流体系统的所述流体中的气体的特性，所述气体分析系统包含：提取探头，其具有用于从所述流体接收溶解气体的气体可渗透材料；及气体分析仪，其包含至少两个通道，其中所述至少两个通道中的至少一者经布置以确定从所述流体接收到的气体的特性，及
气体回路，其至少部分地由所述提取探头与所述气体分析仪界定以用于使从所述流体提取的气体循环。
32.根据权利要求31所述的变压器，其中所述气体分析仪包含气体格室，所述气体格室与所述提取探头进行流体连接以形成所述气体回路。
33.根据权利要求31或权利要求32所述的变压器，其中所述气体分析仪将光传播穿过所述气体格室内的气体以由所述至少一个通道的检测器接收。
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