CN107907278A - 一种电力变压器储油柜胶囊的密封性检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力变压器储油柜胶囊的密封性检测方法，涉及电力变压器检测技术领域。所述电力变压器储油柜胶囊的密封性检测方法，对储油柜胶囊密封性的判断不依赖于储油柜胶囊充气后的压力变化情况，判断结果受温度波动影响小，受顶部法兰盖、呼吸器联管分段连接处等部位密封件老化导致的轻微漏气干扰也小；本发明选择傅里叶变换红外光谱仪作为测试手段，通过选择合适光程的气体池，能以μL/L级的灵敏度检测气体示踪剂，缩短了储油柜胶囊密封性的检测时间；本发明不依赖于储油柜胶囊内部是否有变压器油、油室内是否汇聚气体等间接证据，消除了间接证据引起误判的可能性。

Description

一种电力变压器储油柜胶囊的密封性检测方法

技术领域

本发明属于电力变压器检测技术领域，尤其涉及一种电力变压器储油柜胶囊的密封性检测方法。

背景技术

储油柜作为一种压力和体积补偿容器，在油浸式电力变压器等电力设备上获得了广泛应用。储油柜可分为敞开式和密封式两大类，敞开式储油柜中的变压器油直接与大气接触，密封式储油柜通过一定的措施将变压器油与大气隔离。胶囊式储油柜是一种常见的密封式储油柜，其特点是在储油柜的内部安装有一个橡胶材质的胶囊，胶囊通过位于其顶部的唯一开口以法兰密封的方式固定在储油柜外壳上。胶囊内部空间通过胶囊开口、呼吸器联管、呼吸器与大气连通；胶囊内部充满空气，整体漂浮在储油柜油面上；胶囊的上部和侧面大部分紧贴储油柜外壳，少数不能紧贴的死角内充满变压器油。当变压器油温升高、油体积膨胀时，胶囊被压缩，其中的空气经呼吸器联管、呼吸器排入大气；当变压器油温降低、油体积缩hr，胶囊在大气压作用下膨胀，空气经呼吸器联管进入胶囊内部，使储油柜油面压力维持恒定。

质量合格的储油柜胶囊正确安装后，胶囊内的空气与胶囊外的变压器油被有效隔离；当胶囊的密封性由于质量缺陷、安装工艺不良、检修过程中操作不当等原因而遭破坏时，大气中的各种成分就可能侵入胶囊与储油柜外壳之间的油室，造成变压器油受潮、老化加速、含气量超标等，既增加变压器的运行风险，又增大检修维护工作量，造成额外的人力、物力浪费和停电经济损失。现行国家标准GB 50148—2010、行业标准DL/T 5161.3—2012指出，有必要在安装完毕后对储油柜胶囊密封性进行检测，胶囊本体及胶囊口密封处应无泄漏。

目前，公开出版物中的储油柜胶囊密封性检测方法包括开盖检查法、继电器/传感器监测法、正压试验法。

开盖检查法

开盖检查法是利用停电检修机会打开储油柜顶部法兰盖进行直接检查的方法，若储油柜胶囊内部有变压器油，则认为胶囊的密封性存在问题，导致变压器油从油室渗入胶囊内部。国内期刊《电力与能源》第34卷第6期《换流变油枕气囊气密性检测及更换》一文公开了此方法。

继电器/传感器监测法

此方法是在储油柜顶部加装与油室连通的继电器，当储油柜胶囊的密封性存在问题时，渗入储油柜油室的空气汇集到继电器中，触发报警信号；或者在胶囊内部加装传感器，当传感器监测到储油柜胶囊内部有变压器油时，即发出报警信号。国内期刊《变压器》第51卷第1期《变压器储油柜胶囊式储油柜胶囊破损的监测方法》一文公开了此方法。

正压试验法

正压试验法是通过储油柜的呼吸器联管向储油柜胶囊内部充入已知压力的干燥氮气或空气，切断压力源后，根据压力是否下降判断胶囊密封性的方法。行业标准DL/T 264—2012公开了此方法；或者将储油柜胶囊接通装有压力表的气源，充气后封住进气口，用浸入水中或涂液方法检查有无渗漏，行业标准JB/T 6484—2005公开了此方法。

储油柜胶囊的密封性失效可能是胶囊本身破裂造成的，也可能是胶囊口与储油柜外壳之间的密封面遭到破坏的结果。由于胶囊口位置接近储油柜顶部，即使密封面遭到破坏，只要胶囊本身没有破损，并不一定有大量变压器油渗入胶囊内部。另一方面，变压器除储油柜胶囊外的其它部分，例如变压器本体、气体继电器等均有可能因密封不严导致空气漏入并汇聚到储油柜，注油阶段排气不充分也可能导致空气在储油柜油面上方残留。因此，开盖检查法以及继电器/传感器监测法均存在误判的可能。正压试验法过程中，压力受环境温度波动影响较大，且老旧变压器由于密封件老化，呼吸器联管各分段连接处、顶部法兰盖处的密封性难以保证；除非在恒温等理想的测试条件下或者储油柜胶囊严重破裂等极端前提下，压力的小幅降低难以被确切归因为储油柜胶囊密封性问题；为保证测试精度，此方法测试时间通常较长；ABB公司在其网站上公开的用户手册文件Assembly and EnergizingFor Power Transformers（网址：https://library.e.abb.com/public/b1269341759af221852573fa00780025/1ZCL000001EG%20Users%20Manual.pdf）第3.5.3节中叙述此方法时，指出若在恒温环境下24hr内无压力变化，则可认为隔离原件（胶囊式储油柜中隔离原件为胶囊）和储油柜安装正确（原文：Maintain the device at a constanttemperature and verify if exist a loss of pressure for a period of 24 hours.If there is no loss of pressure, then you can considered that the separatorand the conservator have been perfectly mounted.）。将储油柜胶囊充气后浸入水中或涂液的方法可以检查胶囊本身是否有破裂，但由于储油柜结构和空间的限制，不便在胶囊正常安装状态下实施，故难以检查储油柜胶囊正常安装时胶囊口处的密封情况。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种电力变压器储油柜胶囊的密封性检测方法。

本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种电力变压器储油柜胶囊的密封性检测方法，包括以下检测步骤：

（1）在电力变压器停电状态下，拆除呼吸器，打开呼吸器阀门，关闭气体继电器联管阀门将储油柜与变压器其他部分隔离开；

（2）采用充气法将储油柜油室内的气体排空；

（3）保持呼吸器阀门打开，使储油柜胶囊内部经呼吸器联管与大气连通，经储油柜顶部排油阀向储油柜油室注入20～40L干燥氮气或空气，并记录实际注入油室的氮气或空气体积V（单位L），注入完毕后关闭储油柜顶部排油阀；

（4）经呼吸器联管向储油柜胶囊内部注入气体示踪剂，直至储油柜胶囊内气体的相对压力从0增加到2～3kPa，继续向储油柜胶囊内注入干燥氮气或空气，直至储油柜胶囊内气体的相对压力增加到15～20kPa，之后关闭呼吸器阀门；

（5）充气完毕后，静置3～5hr，经储油柜顶部排油阀取油室中气体样品，测定其中的气体示踪剂浓度C（单位µL/L），并记录实际静置时间t（单位hr）；

（6）从呼吸器阀门处取储油柜胶囊内部气体样品，测定其中的气体示踪剂浓度C_i（单位µL/L）；

（7）将所述步骤（5）中气体示踪剂浓度C按指定的标准条件进行折算，折算后的浓度记为C₃；

（8）判断储油柜胶囊的整体密封性：若C₃≥10μL/L，则储油柜胶囊存在明显泄漏点；若1μL/L≤ C₃＜10μL/L，则储油柜胶囊存在轻微泄漏；若，则储油柜胶囊密封性合格。

进一步的，所述步骤（1）中的储油柜至少包括呼吸器、呼吸器阀门、呼吸器联管、顶部法兰盖、储油柜顶部排油阀、储油柜胶囊口安装法兰、储油柜外壳、油室、储油柜胶囊、注放油口、油位计、气体继电器联管阀门以及气体继电器联管；所述呼吸器通过呼吸器阀门与所述呼吸器联管的一端连接，所述呼吸器联管的另一端穿过顶部法兰盖与储油柜胶囊连通；所述储油柜胶囊的顶部开设有胶囊口，所述胶囊口处设有储油柜胶囊口安装法兰；所述储油柜外壳包裹在所述储油柜胶囊的外部，且与储油柜胶囊之间形成油室；所述油室的侧面顶部设有储油柜顶部排油阀，其底部设有注放油口，侧面设有油位计；所述油室底部通过气体继电器联管与所述气体继电器联管阀门连接。

进一步的，所述步骤（2）采用充气法将油室内气体排空的具体过程为：打开储油柜顶部排油阀，通过呼吸器联管向储油柜胶囊内部充入干燥氮气或空气，保持储油柜胶囊内相对压力小于10kPa，直至没有气体从储油柜顶部排油阀流出或者有连续油流从储油柜顶部排油阀流出，关闭储油柜顶部排油阀并停止充气，此时油室中的气体已排空。

进一步的，所述步骤（3）中采用在充气管路上安装气体流量计的方法记录实际注入油室的氮气或空气体积V。

进一步的，所述步骤（4）中气体示踪剂需满足以下条件：化学性质稳定，在-10～60℃温度范围内为气态，不与绝缘油、储油柜胶囊式储油柜材料、充气管路材料、取样容器、空气及水发生化学反应；有别于空气组分和绝缘油中可能含有的特征气体组分；易于检测；安全性能良好，不易燃，不易爆，无毒或低毒。本发明中选用的气体示踪剂是六氟化硫或者八氟环丁烷。

进一步的，所述步骤（4）中气体示踪剂的浓度不低于99.99%。

进一步的，所述步骤（5）和（6）采用傅里叶变换红外光谱仪测定气体示踪剂浓度，其扫描波段为400～4000cm^-1，光谱分辨率为2cm^-1，进样压力为1bar；气体示踪剂为六氟化硫时，根据947 cm^-1处的红外吸收峰面积，采用外标法进行定量；气体示踪剂为八氟环丁烷时，根据963 cm^-1或1239 cm^-1处的红外吸收峰面积，采用外标法进行定量。

进一步的，所述步骤（5）的气体示踪剂为六氟化硫时，采用光程为10cm的气体池，气体示踪剂为八氟环丁烷时，采用光程为1m的气体池；所述步骤（6）采用光程为10cm的气体池，气体示踪剂为六氟化硫时，将胶囊内部气体样品稀释1000倍进行测试，气体示踪剂为八氟环丁烷时，将胶囊内部气体样品稀释100倍进行测试，根据测试结果和稀释倍数计算原始浓度C_i。

进一步的，所述步骤（7）进行折算的标准条件为：向储油柜油室中注入的干燥气体体积为30L，静置时间为3hr，胶囊内部气体示踪剂浓度为20000µL/L。

进一步的，所述步骤（7）根据以下公式对所述步骤（5）中气体示踪剂浓度C进行折算：

式中，C为静置后油室内气体示踪剂浓度，C_i为胶囊内气体示踪剂浓度，t为实际静置时间，V为注入油室的氮气或空气的实际体积，C₃为折算后的气体示踪剂浓度。

与现有技术相比，本发明所提供的电力变压器储油柜胶囊的密封性检测方法具有以下有益效果：

1、本发明对储油柜胶囊密封性的判断不依赖于储油柜胶囊充气后的压力变化情况，判断结果受温度波动影响小，受顶部法兰盖、呼吸器联管分段连接处等部位密封件老化导致的轻微漏气干扰也小；

2、本发明选择傅里叶变换红外光谱仪作为测试手段，通过选择合适光程的气体池，能以μL/L级的灵敏度检测气体示踪剂，缩短了储油柜胶囊密封性的检测时间；

3、本发明不依赖于储油柜胶囊内部是否有变压器油、油室内是否汇聚气体等间接证据，消除了间接证据引起误判的可能性；

4、本发明不要求拆下储油柜胶囊，能够在储油柜胶囊的正常安装状态下检测储油柜胶囊的密封性；

5、本发明不影响正压试验法的实施，在按照本发明进行胶囊密封性检测的同时可以记录压力变化，并按照正压试验法的原则进行辅助判断。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明电力变压器储油柜的结构示意图；

其中：1-呼吸器，2-呼吸器阀门，3-呼吸器联管，4-顶部法兰盖，5-储油柜顶部排油阀，6-储油柜胶囊口安装法兰，7-储油柜外壳，8-油室，9-储油柜胶囊，10-注放油口，11-油位计，12-气体继电器联管阀门，13-气体继电器联管。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

某电力变压器储油柜结构如图1所示，该电力变压器运行11年后停电进行大修，大修期间对储油柜胶囊进行了更换，新的储油柜胶囊出厂前已按照行业标准JB/T 6484—2005用充气后涂液的方法进行了检查，出厂试验报告显示储油柜胶囊本体无泄漏。储油柜胶囊安装过程中，储油柜中的油已排空，储油柜胶囊安装完成后，为确保安装质量合格，对储油柜胶囊安装完成后的整体密封性进行了检测，具体检测步骤如下：

（1）在电力变压器停电状态下，拆除呼吸器1，打开呼吸器阀门2，关闭气体继电器联管阀门12将储油柜与变压器其他部分隔离开。

（2）采用充气法将储油柜油室8内的气体排空：打开储油柜顶部排油阀5，通过呼吸器联管3向储油柜胶囊9内部充入干燥氮气，充气过程中保持储油柜胶囊9内压力小于10kPa（相对压力），直至储油柜顶部排油阀5没有气体排出，此时胶囊9膨胀充满整个储油柜，油室8内已经排空；关闭储油柜顶部排油阀5，停止充气，通过呼吸器阀门2释放压力，使储油柜胶囊9内的压力恢复为大气压。

（3）保持呼吸器阀门2打开，使储油柜胶囊9内部经呼吸器联管3与大气连通，将干燥氮气经储油柜顶部排油阀5注入储油柜油室8，实际注入氮气体积为32.7L，注入完毕后关闭储油柜顶部排油阀5；在充气管路上安装气体流量计记录实际注入油室的氮气或空气体积V；

（4）经呼吸器联管3向储油柜胶囊9内部注入浓度99.99%的六氟化硫作为气体示踪剂，直至储油柜胶囊9内气体的相对压力达到2kPa时暂停，继续向储油柜胶囊9内注入干燥氮气，直至储油柜胶囊9内气体的相对压力达到15kPa，现场测得储油柜外壳7温度为36.6℃，关闭呼吸器阀门2，开始静置计时；

（5）静置计时t=3.2hr后，打开储油柜顶部排油阀5，取油室8中气体样品，测得六氟化硫的浓度C=1.96µL/L，记录储油柜外壳7温度为41.5℃，储油柜胶囊9内气体的相对压力为17.8kPa；

（6）从呼吸器阀门2处取储油柜胶囊9内部气体样品，测得样品中六氟化硫的浓度C_i=17970µL/L；

（7）将步骤（5）中气体示踪剂浓度C按指定的标准条件进行折算，折算后的浓度记为C₃；标准条件为：向储油柜油室中注入的干燥气体体积为30L，静置时间为3hr，胶囊内部气体示踪剂浓度为20000µL/L：

（8）判断储油柜胶囊9的整体密封性：若C₃≥10μL/L，则储油柜胶囊9存在明显泄漏点；若1μL/L≤ C₃＜10μL/L，则储油柜胶囊9存在轻微泄漏；若，则储油柜胶囊密封性合格。

根据检测结果，判断储油柜胶囊9存在轻微泄漏。由于出厂试验报告显示储油柜胶囊9本体无泄漏，判断泄漏点在储油柜胶囊口安装法兰6的密封面处。将该处拆开，取出胶囊口的圆形橡胶密封垫进行目视检查，发现密封垫沿径向有一异常压痕，压痕从密封垫最外侧开始向内延伸，延伸最远处距离密封垫内侧边缘仅约3mm；进一步检查胶囊安装法兰6表面，发现有一处未清除的焊渣从安装法兰6边缘的焊缝沿法兰面向内延伸，与密封垫上的压痕形状、走向吻合，焊渣最高处较法兰面凸出约2mm，外表较为粗糙，判断焊渣导致该处密封面不平是造成泄漏的原因。经打磨去除焊渣，并更换新的橡胶密封垫对胶囊9进行重新安装后，再次按以上步骤以八氟环丁烷为气体示踪剂对储油柜胶囊9密封性进行检测，静置3.5hr后油室（8）中的气体样品中未检出气体示踪剂八氟环丁烷，证明对泄漏点判断准确。本实施案例中，胶囊9内气体压力受静置过程中环境温度升高的影响而增大，仅根据压力变化无法得出胶囊存在泄漏点的结论。

如图1所示，步骤（1）中的储油柜至少包括呼吸器1、呼吸器阀门2、呼吸器联管3、顶部法兰盖4、储油柜顶部排油阀5、储油柜胶囊口安装法兰6、储油柜外壳7、油室8、储油柜胶囊9、注放油口10、油位计11、气体继电器联管阀门12以及气体继电器联管13；呼吸器1通过呼吸器阀门2与呼吸器联管3的一端连接，呼吸器联管3的另一端穿过顶部法兰盖4与储油柜胶囊9连通；储油柜胶囊9的顶部开设有胶囊口，胶囊口处设有储油柜胶囊口安装法兰6，通过安装法兰6与储油柜外壳7形成密封；储油柜外壳7包裹在储油柜胶囊9的外部，且与储油柜胶囊9之间形成油室8；油室8的侧面顶部设有储油柜顶部排油阀5，其底部设有注放油口10，侧面设有油位计11；油室8底部通过气体继电器联管13与气体继电器联管阀门12连接。

步骤（5）和（6）采用傅里叶变换红外光谱仪测定气体示踪剂六氟化硫的浓度，采用光程为10cm的气体池，扫描波段为400～4000cm^-1，光谱分辨率为2cm^-1，进样压力为1bar；根据947 cm^-1处的红外吸收峰面积，用外标法进行定量；所述步骤（6）将胶囊内部气体样品稀释1000倍进行测试，根据测试结果和稀释倍数计算原始浓度C_i。

以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电力变压器储油柜胶囊的密封性检测方法，其特征在于，包括以下检测步骤：

（1）在电力变压器停电状态下，拆除呼吸器，打开呼吸器阀门，关闭气体继电器联管阀门将储油柜与变压器其他部分隔离开；

（2）采用充气法将储油柜油室内的气体排空；

（3）保持呼吸器阀门打开，使储油柜胶囊内部经呼吸器联管与大气连通，经储油柜顶部排油阀向储油柜油室注入20～40L干燥氮气或空气，并记录实际注入油室的氮气或空气体积V，注入完毕后关闭储油柜顶部排油阀；

（4）经呼吸器联管向储油柜胶囊内部注入气体示踪剂，直至储油柜胶囊内气体的相对压力从0增加到2～3kPa，继续向储油柜胶囊内注入干燥氮气或空气，直至储油柜胶囊内气体的相对压力增加到15～20kPa，之后关闭呼吸器阀门；

（5）充气完毕后，静置3～5hr，经储油柜顶部排油阀取油室中气体样品，测定其中的气体示踪剂浓度C，并记录实际静置时间t；

（6）从呼吸器阀门处取储油柜胶囊内部气体样品，测定其中的气体示踪剂浓度C_i；

（7）将所述步骤（5）中气体示踪剂浓度C按指定的标准条件进行折算，折算后的浓度记为C₃；

（8）判断储油柜胶囊的整体密封性：若C₃≥10μL/L，则储油柜胶囊存在明显泄漏点；若1μL/L≤ C₃＜10μL/L，则储油柜胶囊存在轻微泄漏；若，则储油柜胶囊密封性合格。

2.如权利要求1所述的电力变压器储油柜胶囊的密封性检测方法，其特征在于，所述步骤（1）中的储油柜至少包括呼吸器、呼吸器阀门、呼吸器联管、顶部法兰盖、储油柜顶部排油阀、储油柜胶囊口安装法兰、储油柜外壳、油室、储油柜胶囊、注放油口、油位计、气体继电器联管阀门以及气体继电器联管；所述呼吸器通过呼吸器阀门与所述呼吸器联管的一端连接，所述呼吸器联管的另一端穿过顶部法兰盖与储油柜胶囊连通；所述储油柜胶囊的顶部开设有胶囊口，所述胶囊口处设有储油柜胶囊口安装法兰；所述储油柜外壳包裹在所述储油柜胶囊的外部，且与储油柜胶囊之间形成油室；所述油室的侧面顶部设有储油柜顶部排油阀，其底部设有注放油口，侧面设有油位计；所述油室底部通过气体继电器联管与所述气体继电器联管阀门连接。

3.如权利要求1所述的电力变压器储油柜胶囊的密封性检测方法，其特征在于，所述步骤（2）采用充气法将油室内气体排空的具体过程为：打开储油柜顶部排油阀，通过呼吸器联管向储油柜胶囊内部充入干燥氮气或空气，保持储油柜胶囊内相对压力小于10kPa，直至没有气体从储油柜顶部排油阀流出或者有连续油流从储油柜顶部排油阀流出，关闭储油柜顶部排油阀并停止充气，此时油室中的气体已排空。

4.如权利要求1所述的电力变压器储油柜胶囊的密封性检测方法，其特征在于，所述步骤（3）采用在充气管路上安装气体流量计的方法记录实际注入油室的氮气或空气体积V。

5.如权利要求1所述的电力变压器储油柜胶囊的密封性检测方法，其特征在于，所述步骤（4）中气体示踪剂选用六氟化硫或者八氟环丁烷。

6.如权利要求1或5所述的电力变压器储油柜胶囊的密封性检测方法，其特征在于，所述步骤（4）中气体示踪剂的浓度不低于99.99%。

7.如权利要求1所述的电力变压器储油柜胶囊的密封性检测方法，其特征在于，所述步骤（5）和（6）采用傅里叶变换红外光谱仪测定气体示踪剂浓度，其扫描波段为400～4000cm^-1，光谱分辨率为2cm^-1，进样压力为1bar；气体示踪剂为六氟化硫时，根据947 cm^-1处的红外吸收峰面积，采用外标法进行定量；气体示踪剂为八氟环丁烷时，根据963 cm^-1或1239 cm^-1处的红外吸收峰面积，采用外标法进行定量。

8.如权利要求1或7所述的电力变压器储油柜胶囊的密封性检测方法，其特征在于，所述步骤（5）的气体示踪剂为六氟化硫时，采用光程为10cm的气体池，气体示踪剂为八氟环丁烷时，采用光程为1m的气体池；所述步骤（6）采用光程为10cm的气体池，气体示踪剂为六氟化硫时，将胶囊内部气体样品稀释1000倍进行测试，气体示踪剂为八氟环丁烷时，将胶囊内部气体样品稀释100倍进行测试，根据测试结果和稀释倍数计算原始浓度C_i。

9.如权利要求1所述的电力变压器储油柜胶囊的密封性检测方法，其特征在于，所述步骤（7）进行折算的标准条件为：向储油柜油室中注入的干燥气体体积为30L，静置时间为3hr，胶囊内部气体示踪剂浓度为20000µL/L。

10.如权利要求9所述的电力变压器储油柜胶囊的密封性检测方法，其特征在于，所述步骤（7）根据以下公式对所述步骤（5）中气体示踪剂浓度C进行折算：

式中，C为静置后油室内气体示踪剂浓度，C_i为胶囊内气体示踪剂浓度，t为实际静置时间，V为注入油室的氮气或空气的实际体积，C₃为折算后的气体示踪剂浓度。