CN113654837B - 变压器油气模拟取样装置 - Google Patents

Abstract

本申请属于变压器故障检测技术领域，具体涉及变压器油气模拟取样装置，包括变压器，变压器连接填充有故障气的气瓶，利用气瓶向变压器内充入故障气进而模拟变压器所发生的故障，变压器通过第一进油管连接监控盒，监控盒内设置有通油管，通油管上设置有第一出油管、混合器、分层器、过滤器和第二出油管，第一进油管连接通油管，所述第一出油管和混合器通过同一根管道连接通油管，第二出油管和过滤器通过同一根管道连接通油管，混合器尾端连接分层器，本申请将取样装置集成简化为一个监控盒，在操作演示时，只需要启用监控盒即可完成对变压器油气的取样和检测，进而对学习者完成教学或者辅助实际工作人员完成取样和检测任务。

Description

变压器油气模拟取样装置

技术领域

本申请属于变压器故障检测技术领域，具体涉及变压器油气模拟取样装置。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本申请相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

目前的变压器油的模拟取样主要目的在于教学，即将变压器内的油取出即可，并进行色谱分析检测油内的故障气进而判断变压器内的故障类型，但油质发生何种变化、发生故障之后的油是否能够使用、发生故障后的油对变压器具有什么影响，学员并不能从上述教学中得知，并且，对应的参数数据也不存在对比性。

发明内容

本申请为了解决上述问题，本申请提出了变压器油气模拟取样装置。

本申请的目的是提供变压器油气模拟取样装置，利用监控盒形成对变压器内带有故障气体的油的监控，集混合、分层、过滤等监控操作与一体，进而获得判断变压内油的故障的基础数据，并判断变压器内的油是否能够继续使用，并形成教学，在实际的取样检测中也可以采用本监控盒。

为了实现上述目的，本申请采用如下技术方案：

变压器油气模拟取样装置，包括变压器，变压器连接填充有故障气的气瓶，利用气瓶向变压器内充入故障气进而模拟变压器所发生的故障，变压器通过第一进油管连接监控盒，监控盒内设置有通油管，通油管上设置有第一出油管、混合器、分层器、过滤器和第二出油管，第一进油管连接通油管，所述第一出油管和混合器通过同一根管道连接通油管，第二出油管和过滤器通过同一根管道连接通油管，混合器尾端连接分层器，本申请将取样装置集成简化为一个监控盒，在操作演示时，只需要启用监控盒即可完成对变压器油气的取样和检测，进而对学习者完成教学或者辅助实际工作人员完成取样和检测任务。

进一步的，混合器包括混合盒，混合盒内设置有第一隔板和第二隔板，所述第一隔板和混合盒围成第一空腔，第一隔板、第二隔板和混合盒围成第二空腔，第二隔板和混合盒围成第三空腔，第一隔板两侧设置有第一转轮，第二隔板中间设置有第二转轮，第三空腔中间位置设置有混合轮，混合轮外周设置有外齿，第一空腔的中间向两侧的空间逐渐缩小，第二空腔的中间向两侧的空间逐渐扩大，当油进入混合器内时，油在第一空腔的作用下，油的流速提高，并在第一转轮的作用下使得油进入第二空腔，并且第一转轮打乱经过第一转轮的油，并在第二空腔的作用下油的流速继续提高，并在第二转轮的作用下进入第三空腔，进入第三空腔的油在混合轮的作用下继续相互混合，并在倾斜的底板的作用下使得混合在油内的气体逐渐从出气孔排出，进而检测排除部分故障气的油，并对该油对应的绝缘电阻值进行检测，并与第一出油管对应的油的绝缘电阻值进行对比。

本申请的第三空腔作为混合室。

进一步的，第一隔板中间向第二空腔处凹陷，第一空腔侧边设置有圆弧，圆弧远离第二隔板，第二隔板为平板，混合盒的底板呈倾斜设置，从第一空腔向第三空腔方向，混合盒的底板逐渐上升，混合盒上端密封设置有第一盖板，第一盖板上设置有出气孔，出气孔对准混合盒末端。

进一步的，分层器包括分层盒，分层盒内部上端设置有上层分布管，分层盒内部中间位置设置有中层分布管，分层盒的底板上设置有至少三根连接管，第一根连接管与分层盒尾端的底板直接连接，第二根连接管与分层盒内的上层分布管连接，第三根连接管与分层盒内的中层分布管连接。

进一步的，上层分布管包括上层中心主管，上层中心主管两侧设置有上层支管，中层分布管包括中层中心主管，中层中心主管两侧设置有中层支管，上层支管和中层支管交错排布，分层盒的底板呈倾斜设置，从分层盒的头端至尾端，分层盒的底板逐渐下降。

进一步的，过滤器包括过滤盒，过滤盒内至少设置有三组过滤组，包括第一过滤组、第二过滤组和第三过滤组，第一过滤组内设置有粗过滤纸，第二过滤组内设置有细过滤纸，第三过滤组内设置有硅胶。

进一步的，过滤组外周设置有密封条，过滤盒内设置有压板，过滤组的密封条抵接在压板上，进而使得过滤组固定在过滤盒内。

进一步的，第一进油管连接有第二进油管，第一进油管和第二进油管上均设置有可视化窗口，第二进油管连接储存装置。

进一步的，通油管上设置有回油管，通油管下端通过支架固定在监控盒内，回油管连接检测变压器油样的色谱分析仪。

进一步的，第一出油管、混合器连接检测绝缘电阻值的装置，所述分层器、过滤器、第二出油管连接检测电导损耗值的装置。

进一步的，粗过滤纸或细过滤纸水平布置在过滤组内，使得油从上而下穿过粗过滤纸或细过滤纸。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

1、本申请将取样装置整体集成为监控盒，进而把混合器、分层器、过滤器布置在监控盒内，使用时，只需要将变压器、储存装置等设备与监控盒对应的管路连接在一起即可开始模拟取样的实验、教学等操作，而每种操作只需要打开对应的管道即可。

2、本申请利用气瓶为变压器充气形成带有故障气的油，并经过混合器后排出部分故障气，进行正常带故障气的油和部分故障气油的对比检测，通过检测电阻进而判断排出部分故障气的油能否满足使用要求，也可以探查故障气体中对油影响较大的成分为油内溶解性气体还是非溶解性气体。

3、本申请将分层器接在混合器后，混合后被排出部分气体的油进入分层器静制并分层，沿着上分分布管、中层分布管和底板流出，进而对比各层油对应的电导损耗，判断变压器内油各层的影响。

4、本申请利用多级过滤过滤变压器内油的杂质等物质，进而进行对比检测正常油与过滤油之间的影响。

5、本申请的混合器，油流经的空腔逐渐缩小，并在特殊转轮结构以及混合轮结构的作用下，使得部分位于油内的气体溢出，并随着逐渐压缩的空间进而从出气孔排出。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本申请的整体结构示意图。

图2为本申请监控盒的整体结构示意图。

图3为本申请监控盒的俯视图结构示意图。

图4为本申请监控盒内混合器的整体结构示意图。

图5为本申请混合器的俯视图结构示意图。

图6为本申请混合盒的内部结构示意图。

图7为本申请油在混合盒内的流动示意图。

图8为本申请监控盒内分层器的整体结构示意图。

图9为本申请分层器的另一个方向的结构示意图。

图10为本申请分层盒的底面结构示意图。

图11为本申请分层盒的内部结构示意图。

图12为本申请过滤器的整体结构示意图。

图13为本申请过滤器的内部结构示意图。

图14为本申请监控盒的使用流程图。

图中：

1、监控盒，2、第一进油管，3、第二进油管，4、通油管，5、支架，6、回油管，7、第一出油管，8、混合器，9、分层器，10、过滤器，11、第二出油管，12、可视化窗口，13、连通管，14、气瓶，15、储存装置，16、色谱分析仪；

81、混合盒，82、第一隔板，83、第二隔板，84、混合室，85、第一盖板，86、出气孔，87、第一转轮，88、第二转轮，89、混合轮；

91、分层盒，92、上层分布管，93、中层分布管，94、第二盖板；

101、过滤盒，102、第一过滤组，103、第二过滤组，104、第三过滤组，105、密封条，106、压板，107、第三盖板。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本申请作进一步说明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

实施例1

变压器油气模拟取样装置，包括变压器，本实施例采用正常的变压器设备用于模拟实际的变压器并完成教学，变压器连接填充有故障气的气瓶14，利用气瓶14向变压器内充入故障气进而模拟变压器所发生的故障，气瓶14可以是多组气瓶14，并在各组气瓶14内分别添加CH₄、CO、CO₂、H₂、C₂H₄、C₂H₆等气体，并在气瓶14与变压器之间的连接管道上安装流量计，进而判断变压器通过第一进油管2连接监控盒1，监控盒1内设置有通油管4，本实施例的通油管4呈圆环型，通油管4上设置有第一出油管7、混合器8、分层器9、过滤器10和第二出油管11，第一进油管2连接通油管4，第一出油管7和混合器8通过同一根管道连接通油管4，使得油能够同时进入第一出油管7和混合器8，第二出油管11和过滤器10通过同一根管道连接通油管4，混合器8尾端连接分层器9，本申请将取样装置集成简化为一个监控盒1，在操作演示时，只需要启用监控盒1即可完成对变压器油气的取样和检测，进而对学习者完成教学或者辅助实际工作人员完成取样和检测任务。

作为更进一步的实施方案，变压器通过硬管与监控盒1上的第一进油管2连接在一起，第二进油管3通过硬管与储存装置15连接，储存装置15内储存有正常的油，并在硬管上安装阀门，通过打开阀门使得变压器、储存装置15与监控盒1连通，利用泵等部件将油输入至监控盒1内，在监控盒1内的第一出油管7、第二出油管11、回油管6布置为硬管，即在监控盒1上安装若干接头，并将硬管安装在通油管4和接头之间，并在阀门安装在硬管中，使得第一出油管7、第二出油管11、回油管6开通或关闭，将硬管连接在通油管4和混合器8、分层器9、过滤器10之间，当阀门打开时，使得油能够进入混合器8、分层器9或过滤器10。

作为另外一种实施方案，变压器通过软管与监控盒1上的第一进油管2连接在一起，第二进油管3通过软管与储存装置15连接，储存装置15内储存有正常的油，并在软管上安装夹子，通过打开夹子使得变压器、储存装置15与监控盒1连通，利用泵等部件将油输入至监控盒1内，在监控盒1内的第一出油管7、第二出油管11、回油管6布置为软管，即在监控盒1上安装若干接头，并将软管安装在通油管4和接头之间，并在夹子安装在软管中，使得第一出油管7、第二出油管11、回油管6开通或关闭，将软管连接在通油管4和混合器8、分层器9、过滤器10之间，当夹子打开时，使得油能够进入混合器8、分层器9或过滤器10。

本申请的混合器8包括混合盒81，混合盒81内设置有第一隔板82和第二隔板83，在混合盒81的上端安装第一盖板85使得混合盒81形成密封结构，第一隔板82和混合盒81围成第一空腔，第一隔板82、第二隔板83和混合盒81围成第二空腔，第二隔板83和混合盒81围成第三空腔，作为进一步的实施方案，第一隔板82中间向第二空腔处凹陷，凹陷处与第一隔板82其他位置为过渡圆弧连接，第一空腔侧边设置有圆弧，本实施例采用四分之一圆弧，圆弧远离第二隔板83，第二隔板83为平板，混合盒81的底板呈倾斜设置，从第一空腔向第三空腔方向，混合盒81的底板逐渐上升，混合盒81上端密封设置有第一盖板85，第一盖板85上设置有出气孔86，出气孔86对准混合盒81末端，作为更进一步的实施方案，第一盖板85采用透明板，使得使用者可以很清楚的看清过滤器10内的油的流动，在第一隔板82两侧设置有第一转轮87，第二隔板83中间设置有第二转轮，第三空腔中间位置设置有混合轮89，混合轮89外周设置有外齿，第一空腔的中间向两侧的空间逐渐缩小，第二空腔的中间向两侧的空间逐渐扩大，当油进入混合器8内时，油在第一空腔的作用下，油的流速提高，并在第一转轮87的作用下使得油进入第二空腔，并且第一转轮87打乱经过第一转轮87的油，并在第二空腔的作用下油的流速继续提高，并在第二转轮88的作用下进入第三空腔，进入第三空腔的油在混合轮89的作用下继续相互混合，并在倾斜的底板的作用下使得混合在油内的气体逐渐从出气孔86排出，进而检测排除部分故障气的油，并对该油对应的绝缘电阻值进行检测，并与第一出油管7对应的油的绝缘电阻值进行对比。

本申请的第一转轮87和第二转轮88采用的结构为：第一转轮87和第二转轮88均包括圆盘形的转盘，在转盘的外周开设凹槽，由安装在过滤器10下端的电机带动第一转轮87、第二转轮88和混合轮89转动，第一转轮87、第二转轮88的结构不仅能够搅动油，在高速油的流动作用下，油和油内的部分气体分离，也能够带动空腔内的油向下一个空腔内运动。

具体的实施方案，第一隔板82中间向第二空腔处凹陷，第一空腔侧边设置有圆弧，圆弧远离第二隔板83，第二隔板83为平板，混合盒81的底板呈倾斜设置，从第一空腔向第三空腔方向，混合盒81的底板逐渐上升，混合盒81上端密封设置有第一盖板85，第一盖板85上设置有出气孔86，出气孔86对准混合盒81末端，第一隔板82、第二隔板83与混合盒81一体成型。

本申请的分层器9包括分层盒91，分层盒91内部上端布置上层分布管92，分层盒91内部中间位置布置中层分布管93，分层盒91的底板上设置有至少三根连接管，第一根连接管与分层盒91尾端的底板直接连接，第二根连接管与分层盒91内的上层分布管92连接，第三根连接管与分层盒91内的中层分布管93连接，其中，上层分布管92包括上层中心主管，上层中心主管两侧设置有上层支管，中层分布管93包括中层中心主管，中层中心主管两侧设置有中层支管，上层支管和中层支管交错排布，分层盒91的底板呈倾斜设置，从分层盒91的头端至尾端，分层盒91的底板逐渐下降。

分层盒91的上端安装第二盖板94。

当混合器8中混合后的油进入分层器9后，分层器9静制一段时间，使得油中杂质等沉降，或使得油中的重油沉降，进而在分层器9的作用下，先打开上层分布管92，使得上层的油从上层分布管92流出，再打开中层分布管93，使得中层的油从中层分布管93流出，最后打开与底板连接的连接管，进而使得底层的油从连接管流出，分别观察不同层油的颜色、粘稠程度，并利用检测设备分别检测油对应的变压器绝缘介质损耗。

本申请的过滤器10包括过滤盒101，过滤盒101内至少设置有三组过滤组，包括第一过滤组102、第二过滤组103和第三过滤组104，第一过滤组102内设置有粗过滤纸，第二过滤组103内设置有细过滤纸，第三过滤组104内设置有硅胶，粗过滤纸或细过滤纸水平布置在过滤组内，使得油从上而下穿过粗过滤纸或细过滤纸，过滤器10的上端为第三盖板107。

作为更进一步的实施方案，过滤组外周设置有密封条105，过滤盒101内设置有压板106，过滤组的密封条105抵接在压板106上，进而使得过滤组固定在过滤盒101内。

第一进油管2连接有第二进油管3，第一进油管2和第二进油管3上均设置有可视化窗口12，第二进油管3连接储存装置15，进而判断老化、发生故障或存有故障气的变压器油与正常油之间的颜色、粘稠度等区别，第二进油管3也可以事先清洗整个监控盒1，减少异常数据的产生。

进一步的，通油管4上设置有回油管6，通油管4下端通过支架5固定在监控盒1内，回油管6连接检测变压器油样的色谱分析仪16。

进一步的，第一出油管7、混合器8连接检测绝缘电阻值的装置，所述分层器9、过滤器10、第二出油管11连接检测电导损耗值的装置。

作为一种具体的方案，本申请采用上述的装置进行模拟对比实验、教学、验证，形成变压器油样取样检测方法，包括以下步骤：

S1、使得变压器内的油静制设定时间，将气瓶14、监控盒1连接变压器，打开气瓶14并使得气瓶14内的故障气进入变压器内的油中，并开通第一进油管2和回油管6，使得变压器内的油在驱动装置带动下进入色谱分析仪16，进而通过色谱分析仪16分析油内的故障气体；

S2、将第一进油管2关闭，但使得变压器内的油进入第一进油管2，第二进油管3打开，并关闭回油管6，打开第一出油管7、混合器8、第二出油管11、过滤器10和分层器9，使得储存装置15内的合格油流过第一出油管7、混合器8、第二出油管11、过滤器10和分层器9；

S3、通过第一进油管2上可视化窗口12观察第一进油管2内油的颜色，通过第二进油管3上可视化窗口12观察第二进油管3内油的颜色，进而获得两种油的颜色对比；

S4、关闭第二进油管3，打开第一进油管2，使得变压器内的油进入第一出油管7，并沿着第一出油管7进入第二个变压器，检测该变压器的绝缘电阻值；

S5、将第二个变压器内的油放掉，并打开第一进油管2，使得变压器内的油进入混合器8，使得混合器8打乱油并释放油内部分气体，气体从出气孔86排出，油进入第二个变压器，在S4相同条件下检测该变压器的绝缘电阻值并与S4所测绝缘电阻值对比；

S6、将第二个变压器内的油放掉，并打开连通管13，使得变压器内的油进入分层器9，等待设定时间后，打开分层器9上的连接管，分别检测各层油对应的电导损耗；

S7、使得变压器内的油进入第二出油管11，检测第二出油管11内油对应的电导损耗；

S8、使得变压器内的油进入过滤器10，使得变压器内的油经过过滤器10，检测经过过滤器10的油对应的电导损耗，并对比S6-S8的电导损耗数值。

本申请还可以通过直接检测变压器内原油的电导损耗、绝缘电阻值等参数，与监控盒1输出的油进行参数对比。

本申请打开或关闭对应的管道通过打开或关闭夹子、阀门实现。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本申请的具体实施方式进行了描述，但并非对本申请保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本申请的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本申请的保护范围以内。

Claims (8)

1.变压器油气模拟取样装置，其特征是：包括变压器，所述变压器连接填充有故障气的气瓶(14)；

所述变压器通过第一进油管(2)连接监控盒(1)，所述监控盒(1)内设置有通油管(4)，所述通油管(4)上连通设置有第一出油管(7)、混合器(8)、分层器(9)、过滤器(10)和第二出油管(11)；

所述第一进油管(2)连接通油管(4)，所述第一出油管(7)和混合器(8)通过同一根管道连接通油管(4)，所述第二出油管(11)和过滤器(10)通过同一根管道连接通油管(4)，所述混合器(8)尾端通过连通管(13)连接分层器(9)；

所述混合器(8)包括混合盒(81)，所述混合盒(81)内设置有第一隔板(82)和第二隔板(83)，所述第一隔板(82)和混合盒(81)围成第一空腔，所述第一隔板(82)、第二隔板(83)和混合盒(81)围成第二空腔，所述第二隔板(83)和混合盒(81)围成混合室(84)；

所述第一隔板(82)两侧设置有第一转轮(87)，所述第二隔板(83)中间设置有第二转轮(88)，所述混合室(84)中间位置设置有混合轮(89)，混合轮(89)外周设置有外齿；

所述第一空腔的中间向两侧的空间逐渐缩小，所述第二空腔的中间向两侧的空间逐渐扩大；

所述分层器(9)包括分层盒(91)，所述分层盒(91)内部上端设置有上层分布管(92)，分层盒(91)内部中间位置设置有中层分布管(93)；

分层盒(91)的底板上设置有至少三根连接管，第一根连接管与分层盒(91)尾端的底板直接连接，第二根连接管与分层盒(91)内的上层分布管(92)连接，第三根连接管与分层盒(91)内的中层分布管(93)连接。

2.如权利要求1所述的变压器油气模拟取样装置，其特征是，所述第一隔板(82)中间向第二空腔处凹陷，所述第一空腔侧边设置有圆弧，所述圆弧远离第二隔板(83)，所述第二隔板(83)为平板；

所述混合盒(81)的底板呈倾斜设置，从第一空腔向混合室(84)方向，混合盒(81)的底板逐渐上升；

所述混合盒(81)上端密封设置有第一盖板(85)，第一盖板(85)上设置有出气孔(86)，所述出气孔(86)对准混合盒(81)末端。

3.如权利要求1所述的变压器油气模拟取样装置，其特征是，所述上层分布管(92)包括上层中心主管，上层中心主管两侧设置有上层支管；

所述中层分布管(93)包括中层中心主管，中层中心主管两侧设置有中层支管；

所述上层支管和中层支管交错排布，分层盒(91)的底板呈倾斜设置，从分层盒(91)的头端至尾端，分层盒(91)的底板逐渐下降。

4.如权利要求1所述的变压器油气模拟取样装置，其特征是，所述过滤器(10)包括过滤盒(101)，所述过滤盒(101)内至少设置有三组过滤组，包括第一过滤组(102)、第二过滤组(103)和第三过滤组(104)，

所述第一过滤组(102)内设置有粗过滤纸，所述第二过滤组(103)内设置有细过滤纸，所述第三过滤组(104)内设置有硅胶。

5.如权利要求4所述的变压器油气模拟取样装置，其特征是，所述过滤组外周设置有密封条(105)，所述过滤盒(101)内设置有压板(106)，所述过滤组的密封条(105)抵接在压板(106)上，进而使得过滤组固定在过滤盒(101)内。

6.如权利要求1所述的变压器油气模拟取样装置，其特征是，所述第一进油管(2)连接有第二进油管(3)，第一进油管(2)和第二进油管(3)上均设置有可视化窗口(12)，所述第二进油管(3)连接储存装置。

7.如权利要求1所述的变压器油气模拟取样装置，其特征是，所述通油管(4)上设置有回油管(6)，通油管(4)下端通过支架(5)固定在监控盒(1)内；

所述回油管(6)连接检测变压器油样的色谱分析仪。

8.如权利要求4所述的变压器油气模拟取样装置，其特征是，所述粗过滤纸或细过滤纸水平布置在过滤组内，使得油从上而下穿过粗过滤纸或细过滤纸。

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