CN102527094A - 一种用于变压器绝缘油的油气分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于变压器绝缘油的油气分离装置，包含走油部件，通过气管相连的气泵、脱气模块、电磁阀组部件及集气检测循环部件；脱气模块包含密封腔体以及安装在密封腔体内的高分子微孔毛细管；密封腔体的进、出油口分别与走油部件相连；密封腔体的出气口与气泵进口之间通过四通管的其中两接口连接。走油部件包含通过油管依次相连的第一油阀、变压器、第二油阀及油泵；第一油阀进口与密封腔体的出油口相连；油泵的出口与密封腔体的进油口相连。该装置避免了空气或其他气体混入变压器油中，有效阻止油蒸汽的溢出，防止油蒸汽污染分析设备，在线变压器油中气体分析不会导致变压器真空度下降的现象。

Description

一种用于变压器绝缘油的油气分离装置

技术领域

本发明涉及一种电气设备在线监测领域，具体涉及一种用于变压器绝缘油的油气分离装置。

背景技术

变压器是输变电系统中最重要的设备，其运行状况的好坏直接影响系统的安全运行。变压器一旦发生事故，造成的直接和间接经济损失是很大的。长期以来，根据预防性试验和油中溶解气体的气相色谱分析结果判断变压器的绝缘状况，对防止事故起到了很大作用。但是定期的预防性试验不考虑设备的实际状况，可能出现过多的维修和不必要的停机，又可能不能及时发现缺陷。因此，对变压器进行在线监测，随时诊断其绝缘状况以避免恶性事故的发生是十分必要的。根据油中溶解气体的种类、含量以及含量变化的速率可以及时了解变压器的运行状况。几十年来，检测油中气体成分和含量的气相色谱法一直是判断变压器等充油设备潜伏性故障的重要手段。尽管其作业程序复杂，人工操作不可靠，且不易及早发现两次试验之间的故障或缺陷，但是由于色谱分析相对于在线局部放电测量而言，外界电磁干扰对测量的影响要小得多，因此对于正确判断变压器的运行状况仍然非常重要。国内研制了油中6种主要气体的在线检测系统，通过透气膜脱出气体，用色谱柱进行分离，用半导体气敏传感器定量检测，可在线监测H₂，CO，CH₄，C₂H₂，C₂H₄，C₂H₆的体积分数。此外国内还研制了用氢焰燃烧的方法(FID检测器)在线检测CH₄，C₂H₄，C₂H₆，C₂H₂等4种烃类气体的装置。采用基于油中气体的色谱分析技术尚存在一些不足，例如：（1）检测过程会消耗样气和载气；（2）长期使用过程中色谱柱和传感器的性能会逐渐变化，为保证准确度，需要定期用标准气体对监测装置进行校准；（3）色谱分析仪可靠性差、采集数据时间较长，特别是数据的分散性大、判断不可靠。

而现有的变压器油中气体光声光谱分析系统中多采用顶空脱气法，该装置使得空气在测试过程中混入变压器油中以及油蒸汽容易污染光声腔的问题。

发明内容

本发明提供了一种用于变压器绝缘油的油气分离装置，该装置避免了空气或其他气体混入变压器油中，有效阻止油蒸汽的溢出，防止油蒸气污染分析设备，在线变压器油中气体分析不会导致变压器真空度下降的现象。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种用于变压器绝缘油的油气分离装置，包含走油部件，其特点是，该装置还包含通过气管相连的气泵、脱气模块、电磁阀组部件及集气检测循环部件；

所述的脱气模块包含密封腔体以及安装在密封腔体内的高分子微孔毛细管；

所述密封腔体的进、出油口分别与走油部件相连；

所述密封腔体的出气口与气泵进口之间通过四通管的其中两接口连接。

所述的走油部件包含通过油管依次相连的第一油阀、变压器、第二油阀及油泵；

所述的第一油阀进口与密封腔体的出油口相连；

所述油泵的出口与密封腔体的进油口相连。

所述的集气检测循环部件包含通过气管依次循环相连的集气室、光声腔及控制电磁阀；

所述的集气室和控制电磁阀之间通过第二三通管的其中两接口连接；

所述的光声腔和控制电磁阀之间通过第一三通管的其中两接口连接。

所述的电磁阀组部件包含第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀及第四电磁阀；

所述第一电磁阀、第二电磁阀的其中一端分别连接所述四通管的另两个接口；

所述第二电磁阀的另一端通过所述第二三通管的另一接口分别与集气室及控制电磁阀相连；

所述第三电磁阀的一端通过第一三通管的另一接口分别与光声腔及控制电磁阀相连，其另一端通过第三三通管与气泵的出口及第四电磁阀相连。

所述的集气室容积小于密封腔体的容积。

所述的高分子微孔毛细管采用聚四氟乙烯膜管。

本发明一种用于变压器绝缘油的油气分离装置与现有技术相比具有以下优点：

本发明由于设有密封腔体，密封腔体中设有高分子微孔毛细管，可以将变压器油液中的气体有效地分离出来。

本发明由于设有光声腔，可以将光声腔内的气体产生声波，从而可以精确测量油液中气体的体积。

附图说明

图1为本发明一种用于变压器绝缘油的油气分离装置的示意图。

具体实施方式

下面结合图1对本发明一种用于变压器绝缘油的油气分离装置做进一步阐述，详细描述本发明的一个优选实施例。

如图1所示，一种用于变压器绝缘油的油气分离装置，包含走油部件，通过气管相连的气泵2、脱气模块、电磁阀组部件及集气检测循环部件；所述的走油部件包含通过油管依次相连的第一油阀11、变压器12、第二油阀13及油泵14；所述的第一油阀11进口与密封腔体31的出油口相连；所述油泵14的出口与密封腔体31的进油口相连。

所述的脱气模块包含密封腔体31以及安装在密封腔体31内的高分子微孔毛细管；该高分子微孔毛细管采用聚四氟乙烯膜管，所述密封腔体31的进、出油口分别与走油部件相连；所述密封腔体31的出气口与气泵2进口之间通过四通管32的其中两接口连接。

所述的集气检测循环部件包含通过气管依次循环相连的集气室51、光声腔52及控制电磁阀53。所述的集气室51和控制电磁阀54之间通过第二三通管55的其中两接口连接；所述的光声腔52和控制电磁阀54之间通过第一三通管53的其中两接口连接。其中在光声腔52也装有抽气泵，辅助气体在集气室51、光声腔52的循环流动。

所述的电磁阀组部件包含第一电磁阀41、第二电磁阀42、第三电磁阀43及第四电磁阀44；所述第一电磁阀41、第二电磁阀42的其中一端分别连接所述四通管32的另两个接口；所述第二电磁阀42的另一端通过所述第二三通管55的另一接口分别与集气室51及控制电磁阀54相连；所述第三电磁阀43的一端通过第一三通管53的另一接口分别与光声腔52及控制电磁阀53相连，其另一端通过第三三通管45与气泵2的出口及第四电磁阀44相连。所述的集气室51容积小于密封腔体31的容积，因为本实施例中，当密封腔体31到50kpa时，用气泵2抽气到集气室51，为了使集气室51压力达到一个大气压即100kpa，则必须满足集气室51容积至少小于0.5倍密封腔体31容积，本发明密封腔体31容积为150ml，集气室51容积为60ml。

请配合参加图1，本发明现场应用时，打开第二电磁阀42、控制电磁阀54、第四电磁阀44，气泵2抽空集气室51、密封腔体31和光声腔52内的气体，定时打开第一电磁阀41放入空气冲洗N次，使密封腔体31、集气室51和光声腔52各腔体中气体与外界空气成分一样；

关闭气泵2，打开第一电磁阀41、第二电磁阀42、控制电磁阀54、第三电磁阀43放入空气；

关闭第一电磁阀41、第二电磁阀42、第三电磁阀43，打开控制电磁阀54使光声腔52和集气室51形成回路，同时加热光声腔52；

用光声腔52测量此时集气室51中气体的值，作为背景值，因为整个装置在运行的过程中会遇到气路压力不平衡，气路和光声腔内部残留废气需排出的问题，本装置采用往里面排空气的方法来实现压力均衡，清洗光声腔和气路等问题。运行过程中光声光谱测出来的数据包括油中气体和原停留在集气室51气体两部分，所以测出的数据必须减去背景气体数据才是真实的油中气体数据。

关闭第一电磁阀41、控制电磁阀54、第三电磁阀43，打开第二电磁阀42、第四电磁阀44，并打开气泵2，抽真空，抽完真空后，关闭第二电磁阀42、第四电磁阀44，打开第一油阀11、第二油阀13、油泵14，当变压器油液经过密封腔体31时，设置在密封腔体31内的分子微孔毛细管，可以脱出变压器油中的气体；

当流经密封腔体31油的流量达到设定值，即密封腔体31压力到50kpa时，关闭第一油阀11、第二油阀13、油泵2，停止走油。打开控制电磁阀54、第三电磁阀43和气泵2，将密封腔体31脱出的变压器油中气体泵入集气室51；

最后，打开第一电磁阀41、控制电磁阀54、第三电磁阀43，用气泵2将集气室51的气压泵到1个大气压，关闭气泵2、第三电磁阀43，用光声腔52测量变压器油中气体的体积分数。光声腔的工作原理：光线经调制、滤光以后进入气体光声腔。其上开孔并以恒定速率转动的调制盘将光源调制为闪烁的交变信号。由一组滤光片实现分光。每个滤光片允许透过一个窄带光谱，其中心频率分别与预选的各气体的特征吸收频率相对应。经调制后的各气体特征频率处的光线以调制频率反复激发光声腔中相应的气体分子，被激发的气体分子会通过辐射或非辐射两种方式回到基态；对于非辐射驰豫过程压力，体系的能量最终转化为分子的平动能，引起气体局部加热，从而在光声腔中产生波（声波）。安装在光声腔内的微音器将这种声信号转变为电信号，收集到的电信号经前置放大器和锁相放大器处理后导入计算机系统，准确测量气体体积分数。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (6)

1.一种用于变压器绝缘油的油气分离装置，包含走油部件，其特征在于，该装置还包含通过气管相连的气泵（2）、脱气模块、电磁阀组部件及集气检测循环部件；

所述的脱气模块包含密封腔体（31）以及安装在密封腔体（31）内的高分子微孔毛细管；

所述密封腔体（31）的进、出油口分别与走油部件相连；

所述密封腔体（31）的出气口与气泵（2）进口之间通过四通管（32）的其中两接口连接。

2.根据权利要求1所述用于变压器绝缘油的油气分离装置，其特征在于，所述的走油部件包含通过油管依次相连的第一油阀（11）、变压器（12）、第二油阀（13）及油泵（14）；

所述的第一油阀（11）进口与密封腔体（31）的出油口相连；

所述油泵（14）的出口与密封腔体（31）的进油口相连。

3.根据权利要求1所述用于变压器绝缘油的油气分离装置，其特征在于，所述的集气检测循环部件包含通过气管依次循环相连的集气室（51）、光声腔（52）及控制电磁阀（54）；

所述的集气室（51）和控制电磁阀（54）之间通过第二三通管（55）的其中两接口连接；

所述的光声腔（52）和控制电磁阀（54）之间通过第一三通管（53）的其中两接口连接。

4.根据权利要求3所述用于变压器绝缘油的油气分离装置，其特征在于，所述的电磁阀组部件包含第一电磁阀（41）、第二电磁阀（42）、第三电磁阀（43）及第四电磁阀（44）；

所述第一电磁阀（41）、第二电磁阀（42）的其中一端分别连接所述四通管（32）的另两个接口；

所述第二电磁阀（42）的另一端通过所述第二三通管（55）的另一接口分别与集气室（51）及控制电磁阀（54）相连；

所述第三电磁阀（43）的一端通过第一三通管（53）的另一接口分别与光声腔（52）及控制电磁阀（53）相连，其另一端通过第三三通管（45）与气泵（2）的出口及第四电磁阀（44）相连。

5.根据权利要求3所述用于变压器绝缘油的油气分离装置，其特征在于，所述的集气室（51）容积小于密封腔体（31）的容积。

6.根据权利要求1所述用于变压器绝缘油的油气分离装置，其特征在于，所述的高分子微孔毛细管采用聚四氟乙烯膜管。

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