CN107123514A - 一种基于分子筛技术的变压器在线干燥系统及包括该系统的变压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于分子筛技术的变压器在线干燥系统及包括该系统的变压器，包括进油管、进油隔离阀、进油取样阀、油泵模块、流量指示器、止回油阀、出油管、出油隔离阀、湿度测量仪和控制模块，出油隔离阀安装在所述出油管上，进油隔离阀安装在一级进油管上，油泵模块安装在一级进油管和二级进油管之间。所述系统还包括干燥罐体组和排气模块，干燥罐体组由若干个干燥罐体组成。本发明的干燥系统是基于分子筛技术形成的，在干燥罐体内设置分子筛，该干燥保护系统直接连接变压器本体，对通入油箱的变压器油进行微循环过滤，直接去除掉变压器油中的水份和绝缘材料老化产生的水分，使变压器时刻保持干燥状态。

Description

一种基于分子筛技术的变压器在线干燥系统及包括该系统的 变压器

技术领域

本发明涉及变压器设备领域，尤其涉及一种基于分子筛技术的变压器在线干燥系统及包括该系统的变压器。

背景技术

变压器是变电站最重要的一次设备。变压器内部安全运行寿命主要取决绝缘材料的机械强度和电油强度。在这个意义上来讲，变压器的绝缘材料状况的优劣决定和影响整个变电站的供电可靠性。传统的变压器未安装运行时存储依靠注入变压器油保存，理论上在没有油箱泄露情况下，可以保证变压不会受外界水分影响，保持干燥状态。但大量的实践显示，很多变压器在这种保护存储方法，因为油箱结构、油候变化、运输转移等多面因素，变压器内部仍然受潮。这对变电站按时建设交付产生巨大影响，甚至很多变压器受潮了而又不为人知，最后导致变压器短路事故。

而且随着绝缘材料(油纸)的老化生成的水、酸性物质和气体最终也会使变压器绝缘失效而出现击穿和局部放电的故障，具体过程如下：1)首先绝缘材料中的水直接增强绝缘的导电性能，降低绝缘材料电气强度，导致绝缘击穿或局放现象；2)由于水是强极性液体，它本身比油和绝缘纸的介电常熟高很多，而变压器运行稳定，油温恒定的时候，油纸系统会达到含水平衡状态，水份在油和绝缘材料中的分布动态平衡，但含量又不是一个当量级别，这样绝缘材料中自由态水会被高场强吸引，恰恰在最危险的高电场区往往会聚集较多的水，最后造成击穿等故障；3)变压器运行中随着温度上升，绝缘材料上述老化产生气体，同时微水也在温度作用下气化而形成气泡，气泡首先发生游离放电，游离出的带电质点再碰撞油分子，使油又分解出气体，气体体积膨胀，游离进一步发展，最终降低油的击穿电压和局部放电场强，引发绝缘击穿和局部放电。

分子筛是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成分子尺寸大小(通常为0.3～2.0nm)的孔道和空腔体系。由于含有电价较低而离子半径较大的金属离子和化合态的水，水分子在加热后连续地失去，但晶体骨架结构不变，形成了许多大小相同的空腔，空腔又有许多直径相同的微孔相连，这些微小的孔穴直径大小均匀，能把比孔道直径小的分子吸附到孔穴的内部中来，而把比孔道大的分子排斥在外,因而能把形状直径大小不同的分子，极性程度不同的分子，沸点不同的分子，饱和程度不同的分子分离开来，即具有“筛分”分子的作用，故称为分子筛。

目前变压器的干燥系统，是变压器上面的油枕连接的呼吸器结构。呼吸器里面的吸湿材料硅胶颗粒阻止空油里的水分进入变压器本体油。而这种接触式的过虑无法确保含水空油和本体油完全分离，实际上只是起到一个轻微的延缓作用。而且正是该结构是本体与外界的唯一开放通道，它也成为本体受潮的主要途径，特别是当吸湿器里面的硅胶丧失功能后，大量的水分通过这个呼吸器结构进入变压器本体内，从而使变压器油受潮。

发明内容

本发明公开了一种基于分子筛技术的变压器在线干燥系统及包括该系统的变压器。本发明的干燥系统是基于分子筛技术形成的，在干燥罐体内设置分子筛，该干燥保护系统直接连接变压器本体，对通入油箱的变压器油进行微循环过滤，直接去除掉变压器油中的水分和绝缘材料老化产生的水份，使变压器时刻保持干燥状态。

本发明解决上述问题采用的技术如下：

一种基于分子筛技术的变压器在线干燥系统，包括进油管、进油隔离阀、进油取样阀、油泵模块、流量指示器、止回油阀、出油管、出油隔离阀、湿度测量仪和控制模块，所述出油隔离阀安装在所述出油管上，所述进油管分为一级进油管和二级进油管，所述进油隔离阀和所述进油取样阀安装在所述一级进油管上，所述油泵模块安装在所述一级进油管和所述二级进油管之间；

所述充油贮存干燥保护系统还包括干燥罐体组和排气模块，所述干燥罐体组由若干个干燥罐体组成，所述干燥罐体内腔中设置有分子筛，所述干燥罐体组的一端与所述二级进油管通过连接管连接，所述连接管与所述二级进油管之间安装有所述止回油阀，所述干燥罐体组的另一端与所述排气模块通过所述连接管连接，所述排气模块通过所述连接管与所述出油管连接，所述连接管与所述出油管的连接位置安装有止回油阀。

优选的，所述干燥罐体的数量至少为2个，所述干燥罐体自下而上分为多级干燥罐体，每两个所述干燥罐体通过所述连接管连接，每两个所述干燥罐体之间的所述连接管在与前一级的所述干燥罐连接的位置设置有所述止回油阀，所述多级干燥罐体以串联的方式连接。

优选的，所述湿度测量仪包括进油传感单元和出油传感单元，所述进油传感单元安装在所述一级进油管上并置于所述进油取样阀和所述进油隔离阀之间，所述进油传感单元采集原始变压器油的湿度。

优选的，所述排气模块包括排气箱和排气阀，所述排气阀安装在所述排气箱上，所述出油传感单元安装在所述排气箱上用于采集过滤后的变压器油的湿度。

优选的，所述控制模块包括开关网络、信息收集模块、信息反馈模块，所述开关网络用于控制油泵模块的运转，所述信息收集模块用于收集所述湿度测量仪的湿度数据，所述信息反馈模块将所述湿度数据发送给接收终端。

优选的，所述干燥罐体水平或倾斜的安装在固定架的两侧支架上，所述支架上设置有手柄，所述手柄抓取所述干燥罐体的两端并固定。

优选的，所述支架上设置有导槽，所述手柄沿着所述导槽上下滑动，所述手柄的后端设有高度调节旋钮用于固定所述手柄。

优选的，所述排气模块和所述干燥罐体组之间的所述连接管上还设置有微滤器。

优选的，所述进油隔离阀和所述出油隔离阀在垂直方向上的距离不低于2m。

本发明还公开了一种变压器，包括油箱和上述的干燥保护系统，所述干燥系统安置于所述变压器的油阻隔容器上方的位置，所述油箱底部设置有下油阀与所述进油管的进油口连接，所述油箱上部设置上油阀与所述出油管的出油口连接。

本发明的有益效果：

本发明的干燥系统是基于分子筛技术形成的，在干燥罐体内设置分子筛，该干燥保护系统直接连接变压器本体，对通入油箱的变压器油进行循环过滤，分子筛可以吸附变压器油中的水分子，通过持续降低变压器油中的水分子，使油中水蒸气分压远低于绝缘材料中的水蒸气分压，为使变压器中的油纸绝缘达到新的平衡，水分从绝缘材料纤维中移动到油中，这样通过基于分子筛技术的在线干燥系统成功的将变压器绝缘材料中水分处理完成。而同时通过干燥系统中设置的湿度测量仪检测原始油体和干燥后的油体中水分的含量，精确监控油中微水含量情况，有效控制在线干燥系统的运行，确保变压器微水处理到位并避免过分干燥。经过干燥罐体的变压器油进入微滤器后可以去除油中的杂质。止回油阀的设置是用来防止变压器油倒流，防止油泵模块中的泵及驱动电动机反转，以及变压器油的泄露。作为一种预防性的干燥设备，它不仅使干燥处理提前至预防，同时比传统离线干燥处理节约成本，比传统滤油机处理得彻底并不影响变压器本体油中各种气体组分，从而不会对在线检测设备分析数据造成大影响。

本发明中的进出油隔离阀在垂直方向上的距离不低于2米，是防止两者距离太近产生微循环情况，同时确保干燥的变压器油在足够的空间中来回循环，而对充入整个变压器油箱内的变压器油达到完全循环干燥处理效果。干燥系统中的干燥罐体设置在固定架的两侧支架上，由于支架上设置有手柄，支架上还设置有导槽，通过设置多组手柄来固定相应的干燥罐体，手柄可以沿着所述导槽上下滑动，手柄抓取所述干燥罐体的两端并固定。手柄的设置可以确保干燥罐体在更换时更加方便，而且干燥罐体可以通过手柄在支架上移动到合适的位置，同时确保变压器油有足够的高度和空间进行充分干燥。

附图说明

图1为本发明基于分子筛技术的变压器在线干燥系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示，本发明公开了一种基于分子筛技术的变压器在线干燥系统，包括进油管1、进油隔离阀2、进油取样阀21、油泵模块3、流量指示器15、止回油阀4、出油管8、出油隔离阀9、湿度测量仪和控制模块10，出油隔离阀9安装在出油管8上，进油管分为一级进油管11和二级进油管12，进油隔离阀2和进油取样阀21安装在所述一级进油管11上，油泵模块3安装在一级进油管11和二级进油管12之间。

充油贮存干燥保护系统还包括干燥罐体组6和排气模块16，干燥罐体组6由若干个干燥罐体组成，干燥罐体内腔中设置有分子筛，所述干燥罐体组6的一端与二级进油管12通过连接管5连接，连接管5与二级进油管12之间安装有止回油阀4，干燥罐体组6的另一端与排气模块16通过连接管5连接，排气模块16通过连接管5与出油管8连接，连接管5与出油管8的连接位置安装有止回油阀4。排气模块16和所述干燥罐体组6之间的所述连接管5上还设置有微滤器17，所述微滤器17用于过滤杂质。

充油贮存干燥保护系统还包括干燥罐体组6，干燥罐体组6由若干个干燥罐体组成，干燥罐体组6的一端与二级进油管12通过连接管5连接，连接管5与二级进油管12之间安装有止回油阀4，干燥罐体组6的另一端与出油管8通过连接管5连接，连接管5与出油管8之间安装有止回油阀4。干燥罐体内腔中设置有分子筛。通过分子筛直接去除掉变压器油中的水份，使变压器时刻保持干燥状态。

湿度测量仪包括进油传感单元71和出油传感单元72，进油传感单元71安装在一级进油管11上并置于进油取样阀21和进油隔离阀2之间，进油传感单元71用于采集原始变压器油的湿度。排气模块16包括排气箱161和排气阀162，排气阀162安装在所述排气箱161上，出油传感单元72安装在排气箱161上用于采集过滤后的变压器油的湿度。在线干燥系统中设置的湿度测量仪可以检测原始变压器油和干燥后的变压器油中水分的含量，确保变压器油干燥的程度达到使用要求。

控制模块10包括开关网络、信息收集模块、信息反馈模块，开关网络用于控制油泵模块3的运转，信息收集模块用于收集湿度测量仪的湿度数据，信息反馈模块将湿度数据通过邮件、或短信的方式发送到控制屏幕或手机等接收终端上。

本实施例优选的，干燥罐体的数量至少为2个，干燥罐体自下而上倾斜排列，所述干燥罐体分为多级干燥罐体。每两个干燥罐体通过连接管5连接，每两个干燥罐体之间的连接管5在与前一级的干燥罐连接的位置设置有止回油阀4。多级干燥罐体以串联的方式连接。止回油阀4的设置是用来防止变压器油倒流，防止油泵模块3中的泵及驱动电动机反转，以及变压器油的泄露。

更优选的，干燥罐体的数量为2个，所述干燥罐体自下而上分为一级干燥罐体61和二级干燥罐体62，一级干燥罐体61和二级干燥罐体62的两端设置有法兰结构63，法兰结构63上设置有单向阀631，用于打开关闭干燥罐体63与连接管5之间的连接，一级干燥罐体61和二级干燥罐体62通过连接管5连接，一级干燥罐体61和连接管5之间设置有止回油阀4。

本发明的进油隔离阀2和出油隔离阀9在垂直方向上的距离不低于2m。当进油隔离阀2和出油隔离阀9的垂直距离比较近且低于2m后，对充入变压器油箱的变压器油进行干燥处理后，会发现虽然出油传感单元72指示已经处理完毕，但是变压器油水含量还是没有达到预期效果。这是由于进油隔离阀2和出油隔离阀9之间的距离过近，容易产生微循环，干燥的变压器油只有在小空间中来回循环，而对变压器内的变压器油并不能达到完全循环干燥处理效果。所以保证进油隔离阀2和出油隔离阀9在垂直方向上的距离不低于2m是为了确保变压器油得到完全的干燥处理。

本实施例中的干燥罐体水平或倾斜的安装在固定架的两侧支架14上，支架14上设置有导槽(图中未示出)，支架14上还设置有手柄141，手柄14的后端设有高度调节旋钮(图中未示出)用于固定手柄141。手柄141沿着导槽上下滑动，手柄141抓取干燥罐体的两端并固定。手柄141的设置可以确保干燥罐体组6在更换时更加方便，而且干燥罐体组6可以通过手柄141在支架14上移动到合适的位置，同时确保变压器油有足够的高度和空间进行充分干燥。

本发明还公开了一种变压器，包括油箱和上述的干燥保护系统，干燥系统安置于所述变压器的油阻隔容器上方的位置，油箱底部设置有下油阀与进油管1的进油口12连接，油箱上部设置上油阀与出油管8的出油口81连接。

本发明的干燥系统运行时只需要监测湿度测量仪关于进油口12和出油口81处微水含量的值，通过比较微水含量值，我们可以判定滤油是否可以结束或者干燥罐内分子筛是否饱和需要更换新干燥罐体。干燥系统能够在1.5-2L/min的流速下自动除掉变压器本体中的水份。需要更换干燥罐体时和重新开启运行时，必须进行下列操作以防止空气进入变压器：

打开排气模块16的排气阀162；打开干燥系统的进油隔离阀71，同时出油隔离阀9保持关闭；依靠变压器油的静压力保证设备内所有存留的气体全部经排气阀162放出；气体全部放出后，关闭排气阀162；打开干燥系统的出油隔离阀9；这时进油隔离阀71可以完全打开；接通油泵模块3电源；可以看到变压器油通过流量指示器15；监视干燥系统持续运行至少20min，在此期间，检查是否存在漏油和其他非正常情况；安装和试运行之后，系统即可连续运行，并定期检查系统运行情况。

本发明变压器充油贮存干燥保护系统的变压器油干燥步骤说明：

1).变压器油通过变压器油箱的下油阀由进油口12进入进油管1；

2).变压器油进入一级进油管11，油体经过进油隔离阀2，进油传感单元71采集原始变压器油的湿度数据；

3).变压器油经过进油取样阀21和油泵模块3进入二级进油管12，油泵模块3推送油体继续向前运动；

4).变压器油通过流量指示器15，采集油体的流速；

5).变压器油通过止回油阀4和连接管5进入干燥罐体组6，油体在通过干燥罐体内的分子筛过滤水分，水分子穿过分子筛表面的孔径被吸附于分子筛的内部；

6).变压器油通过连接管5进入微滤器15过滤杂质：

7).变压器油经过微滤器15进入排气模块16，出油传感单元72采集干燥后的变压器油的湿度；

8).变压器油经过出油隔离阀9从出油管8的出油口81进入变压器的油箱中。

本发明的干燥罐体组6在工作一段时间后，需要进行更换，替换干燥罐体的步骤如下：

1).关闭控制模块10；

2).关闭进油隔离阀2；

3).关闭出油隔离阀9；

4).用干燥罐体两端的法兰结构63上的单向阀631旋开与连接管5的螺纹接口；

5).用提供的密封塞封住干燥罐体的两端；

6).松开支架上的手柄，并且移开干燥罐体组6；

7).安置一组新的或者重置的干燥罐体组6，用可提升的手柄141在支架14上滑动，并把干燥罐体组6固定在恰当的位置；

8).再次旋紧干燥罐体与连接管5的螺纹接口。

本发明的干燥系统是基于分子筛技术形成的，在干燥罐体内设置分子筛，该干燥保护系统直接连接变压器本体，对通入油箱的变压器油进行循环过滤，分子筛可以吸附变压器油中的水分子，通过持续降低变压器油中的水分子，使油中水蒸气分压远低于绝缘材料中的水蒸气分压，为使变压器中的油纸绝缘达到新的平衡，水分从绝缘材料纤维中移动到油中，这样基于分子筛技术的在线干燥系统成功的将变压器绝缘材料中水分处理完成。而同时通过干燥系统中设置的湿度测量仪检测原始油体和干燥后的油体中水分的含量，精确监控油中微水含量情况，有效控制在线干燥系统的运行，确保变压器水分干燥处理到位并避免过分干燥。经过干燥罐体的变压器油进入微滤器17后可以去除油中的杂质。止回油阀4的设置是用来防止变压器油倒流，防止油泵模块3中的泵及驱动电动机反转，以及变压器油的泄露。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种基于分子筛技术的变压器在线干燥系统，包括进油管、进油隔离阀、进油取样阀、油泵模块、流量指示器、止回油阀、出油管、出油隔离阀、湿度测量仪和控制模块，所述出油隔离阀安装在所述出油管上，其特征在于，所述进油管分为一级进油管和二级进油管，所述进油隔离阀和所述进油取样阀安装在所述一级进油管上，所述油泵模块安装在所述一级进油管和所述二级进油管之间；

所述干燥系统还包括干燥罐体组和排气模块，所述干燥罐体组由若干个干燥罐体组成，所述干燥罐体内腔中设置有分子筛，所述干燥罐体组的一端与所述二级进油管通过连接管连接，所述连接管与所述二级进油管之间安装有所述止回油阀，所述干燥罐体组的另一端与所述排气模块通过所述连接管连接，所述排气模块通过所述连接管与所述出油管连接，所述连接管与所述出油管的连接位置安装有止回油阀。

2.根据权利要求1所述的变压器在线干燥系统，其特征在于，所述干燥罐体的数量至少为2个，所述干燥罐体自下而上分为多级干燥罐体，每两个所述干燥罐体通过所述连接管连接，每两个所述干燥罐体之间的所述连接管在与前一级的所述干燥罐连接的位置设置有所述止回油阀，所述多级干燥罐体以串联的方式连接。

3.根据权利要求1所述的变压器在线干燥系统，其特征在于，所述湿度测量仪包括进油传感单元和出油传感单元，所述进油传感单元安装在所述一级进油管上并置于所述进油取样阀和所述进油隔离阀之间，所述进油传感单元采集原始变压器油的湿度。

4.根据权利要求3所述的变压器在线干燥系统，其特征在于，所述排气模块包括排气箱和排气阀，所述排气阀安装在所述排气箱上，所述出油传感单元安装在所述排气箱上用于采集过滤后的变压器油的湿度。

5.根据权利要求1所述的变压器在线干燥系统，其特征在于，所述控制模块包括开关网络、信息收集模块、信息反馈模块，所述开关网络用于控制油泵模块的运转，所述信息收集模块用于收集所述湿度测量仪的湿度数据，所述信息反馈模块将所述湿度数据发送给接收终端。

6.根据权利要求4所述的变压器在线干燥系统，其特征在于，所述干燥罐体水平或倾斜的安装在固定架的两侧支架上，所述支架上设置有手柄，所述手柄抓取所述干燥罐体的两端并固定。

7.根据权利要求6所述的变压器在线干燥系统，其特征在于，所述支架上设置有导槽，所述手柄沿着所述导槽上下滑动，所述手柄的后端设有高度调节旋钮用于固定所述手柄。

8.根据权利要求1所述的变压器在线干燥系统，其特征在于，所述排气模块和所述干燥罐体组之间的所述连接管上还设置有微滤器。

9.根据权利要求1所述的变压器在线干燥系统，其特征在于，所述进油隔离阀和所述出油隔离阀在垂直方向上的距离不低于2m。

10.一种变压器，包括油箱，其特征在于，还包括权利要求1-9任一项所述的干燥保护系统，所述干燥系统安置于所述变压器的油阻隔容器上方的位置，所述油箱底部设置有下油阀与所述进油管的进油口连接，所述油箱上部设置上油阀与所述出油管的出油口连接。