本文采用低功耗單片機(jī)和4ETO傳感器開(kāi)發(fā)了一種特征氣體檢測(cè)系統(tǒng)，用于檢測(cè)高壓電纜中揮發(fā)性絕緣物質(zhì)中的特征氣體濃度。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上測(cè)試在80℃，120℃，150℃和180℃下的特征氣體濃度。驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，溫度越高，氣體濃度越高。擇運(yùn)行的10kV電纜進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明該檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)特征氣體以外的氣體不敏感，具有良好的抗干擾性能。

　　聯(lián)聚乙烯;特征氣體;檢測(cè)電路柳州的110kV高壓電纜已達(dá)到60公里，預(yù)計(jì)每年將以15至20公里的速度增長(zhǎng)。壓電纜的運(yùn)行和維護(hù)將成為未來(lái)的基本工作。電纜傳感技術(shù)的應(yīng)用中，紅外成像檢測(cè)和局部放電檢測(cè)相對(duì)成熟。外成像檢查是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用指南，要求每年通過(guò)紅外攝像機(jī)檢查電纜終端，以檢測(cè)終端或連接器中的熱缺陷。紅外檢測(cè)外，局部放電檢測(cè)也是檢測(cè)和評(píng)估其絕緣的有效手段。是，由于電磁干擾，這種方法仍在測(cè)試和研究中[1-5]。相色譜和高壓液相色譜，如色譜分析，紅外和紫外光譜等化學(xué)檢測(cè)方法被廣泛應(yīng)用于變壓器和地理信息系統(tǒng)[6]。]。相色譜 - 質(zhì)譜（GC-MS）廣泛應(yīng)用于食品安全，藥物分析，環(huán)境監(jiān)測(cè)，毒理學(xué)，質(zhì)量控制，生物化學(xué)和保健[7-12]。而，色譜質(zhì)譜裝置太麻煩并且不適合現(xiàn)場(chǎng)檢查。本文中，根據(jù)電纜在不同溫度下的氣體成分選擇特征氣體和適當(dāng)?shù)膫鞲衅?。?jì)了檢測(cè)電路，開(kāi)發(fā)了檢測(cè)裝置。

　　
　　后安裝一個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，測(cè)試電纜在80°C，120°C，150°C和180°C下的反應(yīng)時(shí)間和氣體濃度。后，選擇電纜運(yùn)行并對(duì)電纜進(jìn)行測(cè)試。溝槽中研磨以檢查檢測(cè)系統(tǒng)的性能。測(cè)器硬件設(shè)計(jì)傳感器系統(tǒng)架構(gòu)選擇高壓XLPE電纜樣品，并通過(guò)色譜 - 質(zhì)譜儀分析XLPE高壓電纜在實(shí)驗(yàn)室中在不同溫度下產(chǎn)生的氣體。果如表1所示。表中可以看出，交聯(lián)聚乙烯組分非常復(fù)雜，苯甲醇和α-α-二甲基氣體的濃度隨著溫度的升高而降低，這種氣體不適合作為特征氣體?；揭蚁┑臍鈶B(tài)組分濃度隨溫度升高，即溫度越高，氣體濃度越高，保留時(shí)間為18分鐘，氣體濃度越長(zhǎng)在80℃下為0.9％，在180℃下溫度高于20℃。是理想的特征氣體?；揭蚁┯米鞯湫偷臍怏w選擇傳感器，但目前沒(méi)有傳感器來(lái)檢測(cè)這些氣體。

　　
　　表表明，環(huán)氧乙烷乙醛氣體（乙醛）和丙酮（丙酮）也具有正溫度特性，丙酮的溫度為80℃，120℃，150℃和180℃。度分別為0.19％，0.64％，2.69％和3.02％，保留時(shí)間為6.14分鐘;在80℃下不存在乙醛，并且在120℃，150℃和180℃下的濃度分別為0.12％和0.79％。留時(shí)間為1.12％，保留時(shí)間為7.9分鐘。過(guò)調(diào)查，英國(guó)的City Technology 4ETO傳感器可以檢測(cè)乙醛和丙酮，它們易于使用并具有優(yōu)異的性能。文選擇乙醛和丙酮作為特征氣體，選擇4ETO作為傳感器。1所示系統(tǒng)的示意圖，包括以下元件：電化學(xué)傳感器：英國(guó)城市4ETO，將特征氣體濃度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的低電流信號(hào);信號(hào)調(diào)理單元：通過(guò)恒電位電路和微電流檢測(cè)單元構(gòu)成傳感器信號(hào)處理單元，恒電位電路為電化學(xué)傳感器和麥克風(fēng)檢測(cè)單元提供恒定工作電壓 - 電流通過(guò)I / V轉(zhuǎn)換放大電化學(xué)傳感器產(chǎn)生的弱電流信號(hào)，主控制器模塊包括ADC模塊轉(zhuǎn)換單元對(duì)經(jīng)調(diào)節(jié)的傳感器信號(hào)進(jìn)行采樣，補(bǔ)償輸出信號(hào)電池的溫度和電壓，按鈕，顯示和聲光報(bào)警控制; PWM信號(hào)的利用率控制氣泵的流量。測(cè)系統(tǒng)的特征便攜式氣體檢測(cè)系統(tǒng)通常用于本領(lǐng)域。此，它們必須滿(mǎn)足小尺寸，低能耗，便攜性和等待時(shí)間的需求。此，檢測(cè)系統(tǒng)使用低功耗單片機(jī)作為主控制器，負(fù)責(zé)A / D采集，數(shù)據(jù)處理，PWM控制輸出，顯示和按鈕，蜂鳴器，串行通信和其他功能模塊。過(guò)使用可充電鋰電池作為電源，該軟件還考慮了待機(jī)功能以增加電池的待機(jī)時(shí)間。測(cè)軟件的設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)主要包括狀態(tài)的初始化，氣泵的PWM控制信號(hào)，電池電壓的監(jiān)測(cè)，傳感器數(shù)據(jù)的采集，溫度補(bǔ)償，結(jié)果顯示和超出限制的報(bào)??警等該程序的主要流程圖如圖1所示。
　　圖中可以看出，采樣模塊AD初始化后，存儲(chǔ)模塊，電源讀取模塊和通信模塊，軟件讀取電池的電量。果功率不足，則表明需要負(fù)載。足夠的功率啟動(dòng)微型泵。感器應(yīng)預(yù)熱15分鐘至半小時(shí)，因此軟件設(shè)計(jì)的等待時(shí)間為半小時(shí)。果等待時(shí)間已過(guò)，請(qǐng)關(guān)閉微型泵以降低系統(tǒng)功耗并激活氣體傳感器讀取過(guò)程。
　　據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，軟件提供修改閾值警報(bào)閾值的功能：當(dāng)檢測(cè)到的濃度超過(guò)警報(bào)閾值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)觸發(fā)聲光報(bào)警。了準(zhǔn)確地檢測(cè)氣體濃度值，儀器首先執(zhí)行校準(zhǔn)操作。準(zhǔn)工作點(diǎn)數(shù)據(jù)和不同溫度下的補(bǔ)償值存儲(chǔ)在EEPROM中以用于計(jì)算目的。試平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)如圖2所示。該圖中，玻璃蓋的尺寸為1.2米* 0.6米* 0.45米，小孔位于玻璃蓋上方的距離為20厘米，便于測(cè)試氣體傳感器。開(kāi)底部的兩個(gè)孔，將單極XLPE電纜穿過(guò)套管1米。璃蓋左側(cè)開(kāi)有一個(gè)小孔，光纖溫度探頭通過(guò)小孔連接到線密封金屬，溫度測(cè)量裝置在外面玻璃蓋可方便地在電纜接頭處實(shí)時(shí)顯示溫度。纜兩端的套管通過(guò)電纜連接到大電流發(fā)生器上，大電流發(fā)生器的參數(shù)如表2所示。大輸出電流為2000 A.大電流發(fā)生器有一個(gè)當(dāng)前指示屏幕和自動(dòng)時(shí)間控制按鈕。開(kāi)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，必須擰緊電流調(diào)節(jié)器，電壓調(diào)節(jié)器和電纜樣品之間的連接，以最大限度地減少接觸電阻并避免發(fā)熱。
　　始實(shí)驗(yàn)，逐漸增加電流，將電池穩(wěn)定在320 A 2分鐘，電纜接頭溫度為80°C，檢測(cè)器讀取的氣體濃度為0。流2分鐘，溫度為90°C，氣體濃度為0.將電流增加到500 A，通電時(shí)間為1分鐘，電纜連接溫度達(dá)到120°C檢測(cè)器讀取的氣體濃度為311 PPM。流保持在500A，功率保持1分鐘，電纜接頭溫度達(dá)到150℃，氣體濃度為1350ppm。流保持在500A。纜接頭的功率達(dá)到180℃，氣體濃度為2333ppm。
　　表3所示，可以看出溫度越高，氣體濃度越高，并且測(cè)試結(jié)論與通過(guò)質(zhì)譜法得到的結(jié)論一致。置氣體檢測(cè)探頭和出口孔之間的距離，觀察不同距離的檢測(cè)系統(tǒng)讀數(shù)，如表4所示，檢查檢測(cè)器的靈敏度，可以看出系統(tǒng)的靈敏度是足夠高。結(jié)論為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試提供了指導(dǎo)，即傳感器與氣源保持一定距離，不影響檢測(cè)濃度。閉高電流發(fā)生器，輸出電流變?yōu)?. 20分鐘后，氣體濃度降至1900 ppm。
　　3小時(shí)后，氣體濃度為5ppm，幾乎降至0.試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表5.當(dāng)氣體達(dá)到一定濃度時(shí)，其耗散時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng);這表明一旦電纜的溫度過(guò)熱，就會(huì)產(chǎn)生特征氣體，并且有足夠的時(shí)間進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。場(chǎng)試驗(yàn)的作者選擇了用于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的運(yùn)行電纜。試信息如表6所示。氣條件溫和，風(fēng)力短。

　　場(chǎng)測(cè)試的照片如圖3所示。纜線的標(biāo)稱(chēng)電壓為10kV，礦用電纜電纜沿溝槽放置。者選擇了相距約200米的五個(gè)測(cè)試點(diǎn)。每個(gè)測(cè)試點(diǎn)，首先讀取距離電纜蓋1米處的濃度作為背景值。取電纜蓋上方的濃度數(shù)據(jù)并記下來(lái)。了進(jìn)行比較，同時(shí)抬起蓋子，將傳感器探測(cè)到電纜溝槽中并再次讀取數(shù)據(jù)。場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表7.該表顯示五個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的基礎(chǔ)氣體濃度為0，蓋板上方狹縫處的濃度為1 PPM并且電纜溝槽中的氣體濃度與狹縫濃度相同。
　　測(cè)試期間，在2＃和5＃測(cè)試點(diǎn)，作者可以清楚地感覺(jué)到電纜溝中的腐爛氣味，但測(cè)試儀器的測(cè)試數(shù)據(jù)保持不變，表明測(cè)試儀器沒(méi)有特征氣體以外的組件。感。上述測(cè)試結(jié)果可以得出結(jié)論，測(cè)試位置不會(huì)影響測(cè)試結(jié)果。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試過(guò)程中，沒(méi)有必要打開(kāi)蓋子。

　　纜的溝槽提高了檢測(cè)效率，檢測(cè)系統(tǒng)不具有特征氣體以外的氣體。敏，具有良好的抗干擾能力，測(cè)試時(shí)間非常短，每個(gè)測(cè)試點(diǎn)等待一分鐘使得可以讀取穩(wěn)定氣體濃度的值。論本文采用低功耗單片機(jī)和4ETO傳感器開(kāi)發(fā)了一種特征氣體檢測(cè)系統(tǒng)，用于檢測(cè)揮發(fā)性高壓電纜絕緣化合物中的特征氣體濃度。計(jì)了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上測(cè)試了不同溫度下特征氣體的檢測(cè)時(shí)間，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。果表明，該檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)特征氣體以外的氣體不敏感，抗干擾性能好，檢測(cè)距離不影響檢測(cè)結(jié)果，表明檢測(cè)系統(tǒng)具有良好的靈敏度。
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