CN104028001A - 一种具有滤除油蒸气功能的绝缘油中气体分离装置 - Google Patents

Abstract

一种具有滤除油蒸汽功能的绝缘油中气体分离装置，其磁力驱动装置安装在油样瓶(110)底部外侧，驱动放置在油样瓶(110)底部内侧的永磁搅拌子旋转。油冷凝装置安装在油样瓶(110)的瓶盖(111)上。油冷凝装置内部为翅片式冷凝结构。油冷凝装置底部开有进气孔，并兼做回油孔。油冷凝装置顶部开有出气孔。油冷凝装置的进气孔与油样瓶瓶盖的出气孔相连，油冷凝装置的出气孔接气体管路。油冷凝装置与油样瓶瓶盖相连的一侧内部为斜面，进气孔位于斜面的低端。半导体制冷片(18)安装在油冷凝装置与散热装置之间，油冷凝装置(19)和散热装置(16)分别安装在半导体制冷片(18)的低温测和高温测。所述注油管(10)安装在瓶盖(111)上。

Description

一种具有滤除油蒸气功能的绝缘油中气体分离装置

技术领域

本发明涉及一种电气设备在线监测装置，特别涉及一种适用于变压器油中溶解气体检测系统中的具有滤除油蒸气功能的气体分离装置。

背景技术

电力变压器是电力系统的枢纽设备，其可靠性直接关系到电力系统的安全与稳定。因此需要对电力变压器的运行状态进行检测。目前通过油中溶解气体分析(即Dissolved GasAnalysis，DGA)能够在无需停电的情况下对变压器的状态进行检测和诊断，是世界公认的监测变压器早期故障、预防灾难性事故最好的方法。

对油中溶解气体进行检测最常用的检测方面有气相色谱法、传感器法、光声光谱法等，其中光声光谱法由于具有检测速度快，精度高，不需要载气等优点是未来气体检测发展的方向，然而也有一些缺点，特别是当气体样品中含有油蒸汽时，长期使用将会污染光声光谱检测模块的窗片等元件，使得检测精度降低。因此需要一种能够提供含油蒸汽量少甚至不含油蒸汽的脱气方法。

目前的脱气方法主要有真空脱气法、载气脱气法、溶解平衡法、膜脱气法及动态顶空脱气法等。其中动态顶空脱气法，采集油样到采样瓶后，在脱气过程中，采样瓶内的磁力搅拌子不停地旋转，搅动油样脱气；析出的气体经过检测装置后返回采样瓶的油样中，在这个过程中，间隔测量气样的浓度，当前后测量的结果一致时，认为脱气完毕，采用该方式的脱气装置在进出气管上安装了油蒸汽滤片，一定程度上滤除其中油蒸汽，但需要周期性的更换油滤片。该方法的优点是脱气速度快。

专利CN102527094A提及采用密封腔体以及安装在密封腔体内的高分子微孔毛细管的方式脱气。其缺点是脱气速度较慢，且对不同气体组分脱出速率不同，影响测量速度。类似的还有专利CN200520070133.2。专利US4112737提到类似的使用隔膜管的气体提取设备。

专利CN200410069203.2记载了一种采用基于静态顶空原理的变压器油中溶解气体在线采样方法，通过一个直接插入油中的探头采集油中溶解气体，其缺点是需要靠油循环过程气体自然溢出到空白气体中，脱气效率低且油循环情况对脱气过程影响很大，测量速度慢。专利US5659126公开了类似方法，但具体结构及实现方法不同。

专利CN200920231084.4提到一种全自动真空脱气装置，其缺点是由于采用真空泵、真空传感器等元件，增加了成本降低了可靠性，对油蒸汽没有有效控制。

专利CN201220202906.8提到采用磁驱动搅拌器搅拌绝缘油来脱出气体的方法。由于其油循环及油气分离采用同一通路，在有循环过程中脱出的气体将影响测量结果。没有提及对油蒸汽的处理或控制措施。

此外，目前对油蒸汽的处理方法只是在气样循环管路中增加聚四氟或其他材质的滤片，滤除油蒸汽，这类方法的缺点是一方面滤除能力差，另一方面需要经常更换，增加了维护量。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种具有滤除油蒸汽功能的绝缘油中气体分离装置。本发明使用传统的动态顶空脱气法，可以得到较高的脱气速率，同时低成本地实现油蒸汽的滤除，减少油蒸汽对气体检测模块的影响，延长该气体检测模块的使用寿命。

本发明气体分离装置包括油样瓶及瓶盖、磁力驱动装置及磁搅拌子、半导体制冷片、油冷凝装置，以及散热装置五个部分。

所述磁力驱动装置安装在油样瓶底部的外侧，驱动放置在油样瓶底部内侧的永磁搅拌子旋转。

所述油冷凝装置安装在油样瓶的瓶盖上。油冷凝装置为一封闭的长方体或圆柱形结构。油冷凝装置内部为翅片式冷凝结构，增强对油蒸汽的冷凝效果。油冷凝装置顶部和底部分别有一个开孔，底部的开孔为进气孔兼做回油孔，顶部的开孔为出气孔。所述的瓶盖上有一个出气孔；所述油冷凝装置的进气孔与瓶盖的出气孔相连，所述油冷凝装置的出气孔接气体管路。工作时所述油样瓶中脱出的气体从进气孔进入油冷凝装置，气体中包含的油蒸汽冷凝后通过回油孔重新返回油样瓶。所述油冷凝装置固定在瓶盖上；所述瓶盖与油样瓶之间采用螺纹密封；瓶盖装有聚四氟材质的密封垫。油冷凝装置与油样瓶瓶盖相连的一侧内部为斜面，进气口位于斜面的低端，以利于液化油返回油样瓶。所述气体管路可以直接与检测装置相连，也可以首先与三通电磁阀相连，三通电磁阀的常开端直连检测装置，常闭端首先通过一段安装在散热装置中的管路后，再与检测装置相连。

所述半导体制冷片为平板状结构，安装在油冷凝装置与散热装置之间。油冷凝装置和散热装置分别安装在半导体制冷片的低温测和高温测，油冷凝装置与半导体制冷片的接触面、散热装置与半导体制冷片的接触面都涂有导热硅脂。半导体制冷片采用直流电源供电，控制其供电电压来调节半导体制冷片的制冷能力，从而控制油冷凝装置对气体的制冷效果。所述散热装置可以是散热片构成的自然对流散热装置，也可以加装散热风扇进行强迫风冷散热。所述散热装置散热片中可以装设通气管路，用来加热气体，使得气体温度恢复到测量所需温度。

所述瓶盖与油样瓶之间采用螺纹密封，便于拆卸清洗，瓶盖装有聚四氟材质的密封垫。所述瓶盖上还设有注油口，进气管以及温度传感器。所述注油口通常是关闭的，在注油时才打开。所述进气管深入油样瓶内的油样以下，所述温度传感器优选采用pt100温度传感器，工作时深入油样以下。与所述出气孔连接的气体管路上也装有温度传感器，用来监测气体温度，所述监测值可以用来控制三通电磁阀的通断。

采用所述方式可以有效避免脱气过程中油蒸汽通过气路模块进入气体检测模块，进而避免气体检测模块中的窗片等被油蒸汽污染，延长气体检测模块的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的气体分离装置与检测系统连接的结构示意图；

图2为本发明绝缘油中气体分离装置实施例1的结构示意图；

图3为本发明绝缘油中气体分离装置实施例2的结构示意图；

图4为本发明油冷凝装置一种实施方式的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

图1为本发明的绝缘油中气体分离装置与检测系统连接的结构示意图。如图1所示，绝缘油中气体分离装置1通过管路5与气体检测装置2相连。后备滤片4及循环气泵3串联装在所述的管路5上。所述管路5通常为φ3的聚四氟乙烯管。所述气体检测装置2为采用光声光谱法原理的检测装置。

图2为本发明绝缘油中气体分离装置一种实施方式的示意图。如图2所示，该实施例的绝缘油中气体分离装置包括油样瓶110，瓶盖111，以及设置在瓶盖111上的注油管10、进气管12、出气孔112、温度传感器15、油冷凝装置19，半导体制冷片18，散热装置16，散热风扇17，以及搅拌样品油的磁力驱动装置14和磁搅拌子13。

所述磁力驱动装置14安装在油样瓶110底部的外侧，磁搅拌子13放置在油样瓶110底部的内侧。所述进气管12深入油样液面以下。所述瓶盖111与油样瓶110之间采用螺纹密封，便于拆卸清洗。瓶盖111装有聚四氟材质的密封垫。所述温度传感器15安装在瓶盖111上，深入油样液面以下，用来测量油样瓶110中油样的温度。所述瓶盖111上的出气孔112与油冷凝装置19的进气孔连通。所述油冷凝装置19使用螺丝与瓶盖111连接。所述的油冷凝装置19为一具有进气孔121和出气孔122密封型结构，整体为一长方体或圆柱体。油冷凝装置19内部为翅片式冷凝结构；所述的进气孔121位于油冷凝装置19底部靠壁面处，油冷凝装置19的出气孔122位于顶部靠壁面处，且连接有出气管11。所述油冷凝装置19与瓶盖111相连一侧为一斜面，进气孔121位于斜面较低一端，以利于液化油返回油样瓶110。所述油冷凝装置19通常采用铝材制作。所述半导体制冷片18为平板状结构，安装在油冷凝装置与散热装置之间，通电后半导体制冷片18平板的一面温度降低，该面称为低温侧，另一面温度升高，该面称为高温侧。油冷凝装置19和散热装置16分别安装在半导体制冷片18的测温测和高温测，油冷凝装置19与半导体制冷片18的接触面、散热装置16与半导体制冷片18的接触面都涂有导热硅脂。所述注油管10安装在瓶盖111上，用来向油样瓶110内注入油样，注油管10的管口装有常闭接头。

图3为本发明绝缘油中气体分离装置一种实施方式的示意图。如图3所示，此实施例与图2所示的实施例1结构基本相同，不同的是，在出气管11上增设了三通电磁阀113，在散热装置16内部设有气体加热管路114。从出气管11出来的气体通过气体加热管路114后再与管路5相连。正常运行时，出气管11的气体直接经过管路5与气体检测装置2相连，当出气管11中的气体温度低于设定值时，三通电磁阀113动作，出气管的气体先流过气体加热管路114，再经过管路5。

图4为本发明油冷凝装置一种实施方式的结构示意图。如图4所示，油冷凝装置19内部具有冷凝片191结构，所述冷凝片191的基底由油冷凝装置外壳193构成，进气口192位于外壳193的底部，空隙194为气体流通路径。工作时含有油蒸汽的气体从进气口192进入油冷凝装置，流经空隙194，油蒸汽受冷凝结在齿状冷凝片192上，不含或者含有很少油蒸汽的气体从出气口流出装置，凝结在齿状冷凝片192上的油由于重力的作用从进气口192流回油样瓶。

Claims (6)

1.一种具有滤除油蒸汽功能的绝缘油中气体分离装置，其特征在于所述的气体分离装置包括油样瓶(110)及瓶盖(111)、、磁力驱动装置及磁搅拌子、半导体制冷片(18)、油冷凝装置，以及散热装置；

所述磁力驱动装置安装在油样瓶(110)底部的外侧，驱动放置在油样瓶(110)底部内侧的永磁搅拌子旋转；

所述油冷凝装置安装在油样瓶(110)的瓶盖(111)上；油冷凝装置为一封闭的长方体或圆柱体；油冷凝装置内部为翅片式冷凝结构；油冷凝装置顶部和底部分别有一个开孔，底部的开孔为进气孔兼做回油孔，顶部的开孔为出气孔；所述的瓶盖(111)上有一个出气孔(112)；所述油冷凝装置的进气孔与瓶盖上的出气孔相连，所述油冷凝装置的出气孔连接气体管路；油冷凝装置与油样瓶瓶盖相连的一侧内部为斜面，进气口位于斜面的低端；

所述半导体制冷片(18)安装在油冷凝装置与散热装置之间，油冷凝装置(19)和散热装置(16)分别安装在半导体制冷片(18)的低温测和高温测，油冷凝装置与半导体制冷片的接触面、散热装置与半导体制冷片的接触面都涂有导热硅脂；所述注油管(10)安装在瓶盖(111)上，注油管(10)管口装有常闭接头。

2.按照权利要求1所述的具有滤除油蒸汽功能的绝缘油中气体分离装置，其特征在于所述瓶盖(111)上还设有进气管(12)，进气管(12)深入油样瓶的油样以下，安装在瓶盖(111)上的温度传感器(15)用来测量油样瓶(110)中油的温度；所述油冷凝装置(19)固定在瓶盖(111)上；所述瓶盖(111)与油样瓶(110)之间采用螺纹密封；瓶盖(111)装有聚四氟材质的密封垫。

3.按照权利要求1所述的具有滤除油蒸汽功能的绝缘油中气体分离装置，其特征在于：所述的半导体制冷片(18)采用直流电源供电，通过控制供电电压的方式控制半导体制冷片(18)的制冷能力。

4.按照权利要求1或2所述的具有滤除油蒸汽功能的绝缘油中气体分离装置，其特征在于：所述出气管(11)直接通过管路(5)与气体检测装置(2)相连。

5.按照权利要求4所述的具有滤除油蒸汽功能的绝缘油中气体分离装置，其特征在于：所述出气管(11)与三通电磁阀(113)相连，三通电磁阀(113)的常闭端与气体加热管路(114)相连，三通电磁阀(113)的另一端直接与管路(5)相连，管路(5)与气体检测装置(2)相连；所述出气管(11)上装有温度传感器，检测出气管(11)的气体温度；当出气管(11)的气体温度低于设定值时，三通电磁阀(113)动作，气体通过气体加热管路(114)后再与管路(5)相连。

6.按照权利要求5所述的具有滤除油蒸汽功能的绝缘油中气体分离装置，其特征在于：所述的气体加热管路(114)安装在散热装置(16)中，由半导体制冷片(18)高温测的热量供热。