変圧器オイルのスペクトル監視原理
发布时间2025年10月25日 17:51:51
変圧器オイルのスペクトル・オンライン・モニタリングとは？
トランスフォーマーオイル分光オンラインモニタリング物質と光の相互作用の原理に基づいた、非接触の高度な分析技術である。化学反応やクロマトグラフィー分離に基づく従来のモニタリング手法とは根本的に異なります。この技術は、変圧器オイルまたはオイルから分離されたガスのサンプルに特定の波長の光線を照射し、光がサンプルを通過する際に生じる変化（吸収、散乱など）を分析することで、オイルに溶解しているさまざまな物質を正確に特定します。故障特性ガス物質の「分子指紋」が定量され、濃度が計算された。
この技術の核心は、各ガス分子（例えば、H₂、CH₄、C₂H₂など）が、ちょうど人間の指紋のように、独自のスペクトル特性を持っているという事実にある。このスペクトル情報を解釈することで、システムは変圧器内の潜在的な故障（過熱、放電など）に気づくことができる。リアルタイム・オンライン診断歌で応える早期警戒変圧器の状態ベースのメンテナンス（CBM）と予知保全（PdM）を可能にする最前線にいる。
なぜ変圧器オイルのスペクトル・モニタリングなのか？
変圧器オイルの溶存ガス分析（DGA）は、変圧器の内部動作状態を判定する最も効果的で実績のある手段です。変圧器内部で過熱または放電障害が発生すると、絶縁油と絶縁紙が分解してさまざまな特徴的なガスが発生します。これらのガスの成分と含有量を分析することで、故障の種類と重症度を正確に判定することができます。
従来の方法の限界
従来のDGAは実験室に大きく依存していた。ガスクロマトグラフィー（GC）.その精度の高さにもかかわらず、明らかな欠点がある：
- 非リアルタイム通常、検査のために定期的なサンプリングが必要であり、監視期間が長いため（数ヶ月から1年）、急速に発達する断層を捉えることができない。
- 高い維持費オンラインガスクロマトグラフは複雑で、キャリアガス（高純度アルゴンなど）やキャリブレーションガスなどを定期的に交換する必要があります。消耗品専門家によるメンテナンスが必要。
- 信頼性の問題:: 複雑な機械部品（バルブ、クロマトグラフィーカラムなど）は、長期運転中に故障するリスクがある。
スペクトル・モニタリング技術は、消耗品不要、メンテナンス不要、真のリアルタイム・モニタリング・ソリューションを提供することにより、これらの欠点を克服するために開発された。
モニタリングの基本原則：光とガスの「対話
トランスフォーマーオイルの分光モニタリングシステムは通常、高効率のガス分離膜によってオイルから溶存ガスを抽出し、それを光学測定ユニットに供給することから始まる。主な分光分析技術には以下のものがある：
1.非分散赤外分光法(NDIR)とフーリエ変換赤外分光法(FTIR)
これは最も広く使われている分光法で、特に炭化水素ガスやCO、CO₂の検出に適している。原理は分子振動吸収分光法.
動作原理
中赤外光が気体試料を通過するとき、光の周波数が気体分子の振動周波数と一致すれば、分子はその周波数の光エネルギーを吸収し、見かけ上の赤外光が発生する。吸収ピーク.に基づいている。ランバート・ビア法吸収の強さはガスの濃度に比例する。エヌディーアイアールこの技術は、特定のガス用の狭帯域フィルターを使用し、シンプルな構造で安定性に優れている。一方フーリエ変換広い赤外スペクトル範囲を同時に測定でき、複数のガス成分を一度に分析でき、相互干渉にも強い。
2.光音響分光法 (PAS - Photoacoustic Spectroscopy)
これは非常に感度の高い分光技術で、特にアセチレン（C₂H₂）のような重要な故障ガスの微量検出に適している。
動作原理
PASの原理は非常に賢い：
- 特定の波長に変調されたレーザービームがガスサンプルに照射される。
- 対象となるガス分子は、光エネルギーを吸収して温度が上昇し、体積が周期的に膨張・収縮する。
- この周期的な上昇と下降により、気密チャンバー内に微弱な音響波（圧力波）が発生する。
- 高感度のマイクロフォン（マイク）がこの音波の強さを検出するが、この強さはガス濃度に正比例する。
微弱な光信号の変化ではなく、吸収されたエネルギーによって発生する音響波を直接検出するため、S/N比が非常に高く、検出限界は次のようになります。ppb（10億分の1）レベルこれは、断層の初期段階で微量のC₂H₂を検出するために重要である。
3.ラマン分光法-水素モニタリングのための強力なツール
赤外吸収を持たない水素（H₂）のような対称分子では、NDIR/FTIR法は無力である。ラマン分光法は完璧な解決策を提供する。
動作原理
強いレーザーが水素分子に当たると、光の大部分は弾性的に散乱される（周波数は変化しない）が、ごく一部は非弾性的に散乱される。ラマンシフトこれは水素分子の特徴的な指紋である。この特異的なラマン散乱信号の強度を検出することで、水素分子を正確に測定することができる。水素濃度.
スペクトルから診断まで：データの解釈と応用
スペクトルモニター装置の直接出力は、個々の吸収ピークの情報を含むスペクトログラムです。内蔵のインテリジェントアルゴリズムは、このスペクトルデータをリアルタイムで様々なガスの濃度値（ppm）に解釈します。しかし、これは最初のステップに過ぎない。さらに重要なことは、システムがこの濃度データを国際的に認められたトラブルシューティング手法などに自動的に適用することである：
- デュバル・トライアングル
- ロジャーズ比法
- キーガス法
これらのアルゴリズムを使用して、システムは自動的に「低温過熱」、「高エネルギーアーク放電」または「正常な機器」のような明確な診断結論とガス濃度の増加に応じてトレンドアラームを与えることができますシステムは自動的に「低温過熱」、「高エネルギーアーク放電」または「正常」などの明確な診断結論を出し、ガス濃度の増加率に応じたトレンドアラームも出します。
スペクトルモニター技術の利点
- リアルタイム性と継続性分刻みのデータ更新、24時間365日の監視で、障害発生の兆候を見逃しません。
- 消耗品がなく、メンテナンスが容易測定プロセス全体に化学反応やガス消費がないため、キャリアガスや校正用ガスを交換する必要がなく、O&Mコストを大幅に削減できます。
- 長期安定性長寿命のコア光学系と最長数年の校正サイクルにより、正確で信頼性の高い長期モニタリングデータが得られます。
- 高い感度と精度特にPAS技術は、重要なガスの検出限界が極めて低いため、故障の真の早期警告が可能です。
- 多成分同時分析FTIRのような技術は、1回の測定サイクルで複数のガスを同時に分析することができ、故障の全体像を把握することができます。
イノテラのトランスオイルスペクトロスコピーソリューションを選ぶ理由
イノット（福州）販売有限公司 世界をリードするスペクトル分析技術を統合し、変圧器オイル中の溶存ガスの安定した正確でインテリジェントなオンライン・モニタリング・システムをお客様に提供しています。
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- 高精度光学系とアルゴリズム長寿命、高安定性の光学系を使用し、自社開発したインテリジェントな診断アルゴリズムおよび温度・圧力補償モデルにより、幅広い複雑な動作条件下で正確な診断結果が得られます。
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- オールインワンのプラットフォーム統合当社のDGA監視装置は、Inoteraの包括的なオンライン監視プラットフォームにシームレスに統合でき、部分放電、微小水、コア接地電流などのデータ統合が可能です。マルチ情報フュージョン分析変圧器の健全性と故障診断の最も包括的な評価を提供します。
- 信頼性と長期安定性当社の製品は、変電所の強い電磁環境用に特別に設計されており、優れた抗干渉能力と長期的な動作安定性を備えています。これは、従来のオンラインクロマトグラフに代わる理想的な選択肢であり、変電所のレス化または無人化を実現します。
イノテラを選ぶということは、光の叡智で自分のコア・パワー資産を守ることを選ぶということだ。
本記事の内容は一般的な技術科学に過ぎず、当社の特定の製品の性能や仕様を示すものではありません。詳細な製品情報、ソリューション、お見積もりについては、必ず弊社までお問い合わせください。］
