CN112034088A - 变压器故障气体监测设备 - Google Patents

Abstract

一种变压器故障气体监测设备，涉及变压器故障分析领域。它包括变压器油箱气体泵送装置、防爆燃烧器和燃烧识别装置；防爆燃烧器包括内燃容器、燃烧气嘴、点火器、排气阀和氧气补充管道，内燃容器具有燃料进口和排气口，燃烧气嘴的进气口管道连接有第一开关阀，燃烧气嘴或与其连接的管道与燃料进口气密连接，排气口与排气阀管道连接；燃烧识别装置用于识别点火器是否引燃从燃烧气嘴排出的气体；变压器油箱气体泵送装置用于使变压器内的气体从燃烧气嘴的燃烧口排出。它不需要脱离生产环境就可以实现变压器故障气体的监测功能，可以方便地、安全地进行变压器故障气体的燃烧试验。

Description

变压器故障气体监测设备

技术领域

本发明涉及变压器故障分析领域，具体涉及一种变压器故障气体监测设备。

背景技术

变压器故障分析方法之一是：通过收集变压器油中溶解的气体或者变压器油箱上盖处的气体，并分析其成分、含量来诊断故障。及时发现变压器的故障有助于及早采取应急措施，降低故障的危害性。

专利文献CN111308257A记载了一种变压器故障监测方法，包括变压器、集气腔、气体成分检测装置和气体量检测装置，在变压器故障气体向上漂浮经过或存留的部位设置集气腔，集气腔连接气体成份检测装置和气体量检测装置，通过气体成分检测装置检测与故障相关的特征气体，并依此诊断变压器故障，通过气体量检测装置计算出产气速度，并依此判断故障严重程度。该技术方案仅泛泛而谈通过传感器或燃烧的方法分析变压器油箱上盖处的气体成份，但实际应用中，如何设置传感器，或者如何安全地进行燃烧试验均是需要考虑的。

发明内容

本发明的目的是提供一种变压器故障气体监测设备，以解决现有的变压器故障监测方法应用安全性差的技术问题。

本发明的技术方案是：

一种变压器故障气体监测设备，包括变压器油箱气体泵送装置、防爆燃烧器和燃烧识别装置；所述防爆燃烧器包括内燃容器、燃烧气嘴、点火器、排气阀和氧气补充管道，所述内燃容器具有燃料进口和排气口，所述燃烧气嘴的进气口管道连接有第一开关阀，所述燃烧气嘴的燃烧口设置在所述内燃容器的腔体内，所述燃烧气嘴或与其连接的管道与所述燃料进口气密连接，所述排气口与所述排气阀管道连接，所述点火器设置在所述内燃容器的匹配于所述燃烧口的位置；所述燃烧识别装置用于识别所述点火器是否引燃从所述燃烧气嘴排出的气体；所述变压器油箱气体泵送装置用于使变压器油箱内的气体从所述燃烧气嘴的燃烧口排出。

优选的，所述变压器油箱气体泵送装置包括空气除尘除湿过滤器、补气单向阀和空气泵，所述补气单向阀的出气口与所述空气除尘除湿过滤器的进气口管道连通，所述空气除尘除湿过滤器的输出口用于管道连通变压器油箱的补气口，所述第一开关阀的进气口用于管道连通变压器油箱的故障气体排出口，所述第一开关阀的出气口与所述空气泵的补气口管道连通，所述空气泵的输出口与所述燃烧气嘴的进气口管道连通。

进一步的，所述排气阀为排气单向阀或第二开关阀，所述空气泵的补气口有两个，其中一个补气口与第一开关阀的出气口管道连通，另一个补气口构成氧气补充管道的一部分。

优选的，所述内燃容器还具有氧气进口，所述防爆燃烧器还包括补氧阀，所述补氧阀通过氧气补充管道与所述氧气进口管道连通。

进一步的，所述补氧阀包括第三开关阀和补氧单向阀中的至少一种。

优选的，所述燃烧识别装置包括温度传感器、气压传感器、红外线传感器和光强传感器中的至少一种。

优选的，还包括成份分析装置，所述成份分析装置包括气室和用于感测气室内故障气体的气体检测传感器，所述气室具有气室进气口和气室排气口，所述气室进气口管道连接有第四开关阀，所述气室排气口管道连接有第五开关阀。

进一步的，变压器油箱气体泵送装置的输出口还与所述第四开关阀的进气口管道连通。

本发明的有益效果是：

1.防爆燃烧器形成了与外部隔离的燃烧环境，使其可以防止变压器故障气体燃烧试验引起安全事故，如此，本发明的变压器故障气体监测设备不需要脱离生产环境就可以实现变压器故障气体的监测功能，可以方便地、安全地进行变压器故障气体的燃烧试验，这有助于及早发现变压器故障。

2.补气单向阀有助于避免变压器油箱内气体经空气除尘除湿过滤器逆向泄漏，空气除尘除湿过滤器有助于向变压器油箱内补充清洁干燥的气体，在变压器油箱内气压未降低时，变压器油箱内不需要补充气体，由于补气单向阀的存在，此时空气除尘除湿过滤器内的除尘除湿材料并不能与外界的空气相接触，有助于充分发挥空气除尘除湿过滤器的材料功能，降低其维护周期。第一开关阀设置在变压器油箱与空气泵之间的管路上，可以隔离空气泵中蓄积的气体与变压器油箱内的气体，避免空气泵中蓄积气体的危害；

3.氧气补充管道的出气口与空气泵的补气口连通，一是可以避免第一开关阀关闭时，空气泵因无法补气而损坏，二是空气泵促成氧气补充管道内的气体单向流向，三是可以在第一开关阀关闭后，使用氧气补充管道内的气源排空空气泵及内燃容器内的气体，避免影响空气泵内残存的气体干扰下一次试验的结果。此外，若空气泵或内燃容器内残存有易燃气体，排空其内的易燃气体还有助于降低危险性。

4.内燃容器具有氧气进口时，补氧阀选择开关阀或补氧单向阀，其与排气阀选择排气单向阀或开关阀，与燃烧气嘴连接的管道上设置的开关阀配合，使内燃容器形成密闭环境或气流单向流通环境，有助于导向从燃烧气嘴排出的气流的方向，易于控制引燃可燃气体的安全性。

5.在变压器故障气体监测时，点燃法可以快速地识别变压器油箱气体中是否混有可燃气体。由于常态下变压器油箱气体中是不存在可燃气体的，故而在变压器气体能够引燃时，可以快速的判定变压器运行故障。成份分析法分析变压器油箱气体成分种类、含量、生成速度较引燃法慢，通过独立的气室进行成份分析，独立的内燃容器进行点燃试验，一是可以形成冗余配置，另外，在通过点燃法快速获知变压器存在故障后，可以通过气体检测传感器对变压器油箱内的气体进行成份分析，获取更为准确的成份比例。

附图说明

图1为一种本发明的变压器故障气体监测设备的结构示意图。

图2为又一种本发明的变压器故障气体监测设备的结构示意图。

附图标记说明，1-变压器油箱，21-补气单向阀，22-空气除尘除湿过滤器，24-第一开关阀，25-空气泵，31-内燃容器，312-排气口，32-燃烧气嘴，33-点火器，34-燃烧识别装置，35-补氧阀，36-排气阀，41-第四开关阀，42-气室，43-第五开关阀。

具体实施方式

下面结合附图，以实施例的形式说明本发明，以辅助本技术领域的技术人员理解和实现本发明。除另有说明外，不应脱离本技术领域的技术知识背景理解以下的实施例及其中的技术术语。

本发明的变压器故障气体监测设备，参见图1-2，包括变压器油箱气体泵送装置、防爆燃烧器和燃烧识别装置。

其中，防爆燃烧器包括内燃容器31、燃烧气嘴32、点火器33、排气阀36和氧气补充管道。内燃容器31具有燃料进口和排气口312，燃烧气嘴32的进气口管道连接有第一开关阀24，燃烧气嘴32的燃烧口设置在内燃容器31的腔体内，燃烧气嘴32或与燃烧气嘴32连接的管道与燃料进口气密连接，排气口312与排气阀36管道连接，内燃容器的内腔形状、大小，及内燃容器的材质应满足：从燃烧气嘴32排出的气体在内燃容器31的腔体内点燃时，应不至于损坏内燃容器31。点火器33设置在内燃容器31的匹配于燃烧口的位置，若从燃烧气嘴32的燃烧口排出的气体包含有设计浓度的可燃气，点火器33应能够点燃从燃烧气嘴32的燃烧口排出的气体中的可燃气部分。氧气补充管道用于向内燃容器31内补充燃烧所需的氧气。

其中，燃烧识别装置用于识别点火器22是否引燃从燃烧气嘴32排出的气体。在可燃物燃烧时，会消耗氧气，并生成二氧化碳或水，伴随着发光、放热过程。气体燃烧时，可燃气、氧气的消耗会导致密闭的内燃容器31内的气压变化。因此，采集温度变化、光线变化（比如红外线）、气压变化等均有助于识别点火器是否引燃从燃烧气嘴排出的气体。也就是说，燃烧识别装置可以选择温度传感器、红外线传感器、光强传感器、气压传感器等传感器。

其中，变压器油箱气体泵送装置用于使变压器油箱内的气体从燃烧气嘴32的燃烧口排出。将储存有变压器油的变压器油箱上部的气体排出的最好方式是使用气泵从变压器油箱的液面上方抽出；次之是使用比变压器油密度小，比变压器油箱内气体密度大的不可燃气体将变压器油液上方的气体从变压器油箱顶部的气口排出；再次是使用比变压器油箱内气体密度小的不可燃气体将变压器油液上方的气体从变压器油箱上方的气口排出。

下面结合图1详细说明一种本发明的变压器故障气体监测设备的实施方式。

实施例1：一种变压器故障气体监测设备，参见图1，包括变压器油箱气体泵送装置、防爆燃烧器和燃烧识别装置。根据需要，变压器故障气体监测设备还可以包括成份分析装置。

防爆燃烧器包括内燃容器31、燃烧气嘴32、点火器33、排气阀36和氧气补充管道，内燃容器31具有燃料进口和排气口312，燃烧气嘴32的进气口管道连接有第一开关阀24，燃烧气嘴32的燃烧口设置在内燃容器31的腔体内，燃烧气嘴32或与燃烧气嘴32连接的管道与燃料进口气密连接，排气口312与排气阀36管道连接，点火器33设置在内燃容器31的匹配于燃烧口的位置。燃烧口与内燃容器31的内壁的距离及变压器故障气体的放热效率限制着内燃容器31的材质选择范围。

一般的，内燃容器31可以选择铁壳容器，铁壳导热，同时铁的熔点高，能适应变压器故障气体的燃烧温度，此外，与玻璃相比，铁壳不易爆裂。

点火器32可以选择电火花点火器。

排气阀可以选择排气单向阀或第二开关阀。排气单向阀也即是仅允许内燃容器31内的气体经排气单向阀向内燃容器31外方单向排出。第二开关阀可以根据需要开闭排气口312。

燃烧识别装置用于识别点火器33是否引燃从燃烧气嘴32排出的气体。燃烧识别装置可以选择温度传感器、气压传感器、红外线传感器、光强传感器。一般的，燃烧识别装置的敏感头设置在内燃容器31的内腔时其感测准确度较好。

变压器油箱气体泵送装置用于使变压器油箱1内的气体从燃烧气嘴31的燃烧口排出。参见图1，变压器油箱气体泵送装置包括空气除尘除湿过滤器22、补气单向阀21和空气泵25，补气单向阀21的出气口与空气除尘除湿过滤器22的进气口管道连通，空气除尘除湿过滤器22的出气口用于管道连通变压器油箱1的补气口，第一开关阀24的进气口用于管道连通变压器油箱1的故障气体排出口，第一开关阀24的出气口与空气泵25的补气口管道连通，空气泵25的输出口与燃烧气嘴32的进气口管道连通。

进一步的，空气泵25的补气口有两个，其中一个补气口与第一开关阀24的出气口管道连通，另一个补气口构成氧气补充管道的一部分。若空气泵25只有一个补气口，则其补气口安装一个三通管接头就可以形成两个补气口。氧气补充管道上最好安装有补氧阀35，补氧阀35可以选择单向补氧阀或开关阀，补氧阀35最好选择开关阀。

若本发明的变压器故障气体监测设备还包括成份分析装置，成份分析装置包括气室42和用于感测气室42内故障气体的气体检测传感器（未画），气室42具有气室进气口和气室排气口，气室进气口管道连接有第四开关阀41，气室排气口管道连接有第五开关阀43。第四开关阀41与第五开关阀43可以使气室形成气密环境。进一步的，变压器油箱气体泵送装置的输出口还与第四开关阀41的进气口管道连通。

使用时，将管道连接空气除尘除湿过滤器22的出气口和变压器油箱1的补气口，管道连接第一开关阀24的进气口和变压器油箱1的故障气体排出口，设置第一开关阀24、第四开关阀41和第五开关阀43均处于截止位置。每隔一固定时间间隔t1，开启空气泵25，同时开通排气阀36（排气阀36选择开关阀），开通第四开关阀41，开通第五开关阀43，开通补氧阀35（补氧阀35选择开关阀），外界空气经补氧阀35、氧气补充管道泵入内燃容器31内及气室42内，以更新空气泵25、内燃容器31、气室42内气体为一般气体。此后，开通第一开关阀24，空气泵25还吸取变压器油箱1内的气体至内燃容器31内和气室42内，补气单向阀21和空气除尘除湿过滤器22的存在，使得补入变压器油箱1内的气体为干燥洁净的空气。同时使点火器33制造引燃火花，若燃烧识别装置输出对应于“点火器33引燃了从燃烧气嘴32排出的气体”的信号，则立即截止排气阀36、补氧阀35和第五开关阀43，记该时刻为t2,在t2+k（k＜＜t1）时刻时，同时截止第四开关阀41和停机空气泵25，使用成份分析装置分析气室42内的故障气体的成分、浓度。

下面结合图2详细说明又一种本发明的变压器故障气体监测设备的实施方式。

实施例2：一种变压器故障气体监测设备，参见图2，包括变压器油箱气体泵送装置、防爆燃烧器和燃烧识别装置。根据需要，变压器故障气体监测设备还可以包括成份分析装置。本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例中，内燃容器1还具有氧气进口，防爆燃烧器还包括补氧阀，补氧阀通过氧气补充管道与氧气进口管道连通。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明。应当明白，实践中无法穷尽说明所有可能的实施方式，在此通过举例说明的方式尽可能地阐述本发明得发明构思。在不脱离本发明的发明构思、且未付出创造性劳动的前提下，本技术领域的技术人员对上述实施例中的技术特征进行取舍组合、具体参数进行试验变更，或者利用本技术领域的现有技术对本发明已公开的技术手段进行常规替换形成的具体的实施方式，均应属于为本发明隐含公开的内容。

Claims (8)

1.一种变压器故障气体监测设备，包括变压器油箱气体泵送装置、燃烧识别装置，其特征在于，还包括防爆燃烧器；所述防爆燃烧器包括内燃容器、燃烧气嘴、点火器、排气阀和氧气补充管道，所述内燃容器具有燃料进口和排气口，所述燃烧气嘴的进气口管道连接有第一开关阀，所述燃烧气嘴的燃烧口设置在所述内燃容器的腔体内，所述燃烧气嘴或与其连接的管道与所述燃料进口气密连接，所述排气口与所述排气阀管道连接，所述点火器设置在所述内燃容器的匹配于所述燃烧口的位置；所述燃烧识别装置用于识别所述点火器是否引燃从所述燃烧气嘴排出的气体；所述变压器油箱气体泵送装置用于使变压器油箱内的气体从所述燃烧气嘴的燃烧口排出。

2.如权利要求1所述的变压器故障气体监测设备，其特征在于，所述变压器油箱气体泵送装置包括空气除尘除湿过滤器、补气单向阀和空气泵，所述补气单向阀的出气口与所述空气除尘除湿过滤器的进气口管道连通，所述空气除尘除湿过滤器的输出口用于管道连通变压器油箱的补气口，所述第一开关阀的进气口用于管道连通变压器油箱的故障气体排出口，所述第一开关阀的出气口与所述空气泵的补气口管道连通，所述空气泵的输出口与所述燃烧气嘴的进气口管道连通。

3.如权利要求2所述的变压器故障气体监测设备，其特征在于，所述排气阀为排气单向阀或第二开关阀，所述空气泵的补气口有两个，其中一个补气口与第一开关阀的出气口管道连通，另一个补气口构成氧气补充管道的一部分。

4.如权利要求1所述的变压器故障气体监测设备，其特征在于，所述内燃容器还具有氧气进口，所述防爆燃烧器还包括补氧阀，所述补氧阀通过氧气补充管道与所述氧气进口管道连通。

5.如权利要求4所述的变压器故障气体监测设备，其特征在于，所述补氧阀包括第三开关阀和补氧单向阀中的至少一种。

6.如权利要求1所述的变压器故障气体监测设备，其特征在于，所述燃烧识别装置包括温度传感器、气压传感器、红外线传感器和光强传感器中的至少一种。

7.如权利要求1所述的变压器故障气体监测设备，其特征在于，还包括成份分析装置，所述成份分析装置包括气室和用于感测气室内故障气体的气体检测传感器，所述气室具有气室进气口和气室排气口，所述气室进气口管道连接有第四开关阀，所述气室排气口管道连接有第五开关阀。

8.如权利要求7所述的变压器故障气体监测设备，其特征在于，变压器油箱气体泵送装置的输出口还与所述第四开关阀的进气口管道连通。

Images