CN114660262B - 一种变压器可燃气体监测系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种变压器可燃气体检测系统，包括：装置主体、气体继电器、压缩器与数据采集模块；装置主体内部设置有：气腔与油腔；气腔与油腔之间通过油气分离件连通；压缩器设置于装置主体上，用于控制油腔的体积变化；装置主体上设置有连接油腔的进油阀、出油阀与进气阀；气腔通过连接阀连接进气阀；气体继电器与进油阀连通；数据采集模块包括：气体感应组件与处理器；气体感应组件设置于气腔内，用于感应气腔内的气体成分；处理器与气体感应组件、压缩器、进油阀、出油阀、进气阀和连接阀均电连接。通过气体感应组件可以感应气腔内的气体成分，实现对变压器是否故障的快速检测，为变压器运行状态评估和运行策略制定提供依据。
Description
技术领域
本申请涉及电力设备安全检测技术领域，尤其涉及一种变压器可燃气体监测系统。
背景技术
变压器运行过程中，当内部发生过热或者放电等故障时，变压器油会发生裂解产生如烯烃、烷烃、炔烃等烃类气体和氢气。此外，如果变压器密封失效时，空气中的气体也可能浸入变压器内部。由于这些气体的存在，会导致变压器油的电击穿强度下降。若变压器绕组内部或升高座等高场强区域附近的油电击穿强度下降，会增加电击穿导致短路烧毁变压器的风险，引起变压器跳闸，使电网的完全可靠运行将受到严重的威胁。
为监测变压器内部是否产生气体，并对变压器器故障进行早期预警，变压器顶部一般设计有用于收集故障产生的气体的气体继电器。由于气体继电器必须收集一定的气体量才能发出报警信号，且气体继电器收集到气体后需要人工取出气，通过理化实验分析后才能知道气体组分，因此存在一定滞后性。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的是提供一种变压器可燃气体检测装置，用于解决现有的变压器可燃气体监测方式无法及时判断变压器是否发射故障的问题。
为达到上述技术目的，本申请提供一种变压器可燃气体检测系统，包括：装置主体、气体继电器、压缩器与数据采集模块；
所述装置主体内部设置有：气腔与油腔；
所述气腔与油腔之间通过油气分离件连通，且所述气腔与所述装置主体的外部连通；
所述压缩器设置于所述装置主体上，用于控制所述油腔的体积变化；
所述装置主体上设置有连接所述油腔的进油阀、出油阀与进气阀；
所述气腔通过连接阀连接所述进气阀；
所述气体继电器与所述进油阀连通；
所述数据采集模块包括：气体感应组件与处理器；
所述气体感应组件设置于所述气腔内，用于感应所述气腔内的气体成分；
所述处理器与所述气体感应组件、压缩器、进油阀、出油阀、进气阀和连接阀均电连接；
所述处理器用于控制所述进油阀、进气阀和连接阀均关闭并控制所述出油阀开启后，通过所述压缩器压缩所述油腔的体积进行出油工序；
所述处理器还用于在所述出油工序后，控制所述进油阀、出油阀和连接阀均关闭并控制所述进气阀开启，通过所述压缩器扩增所述油腔的体积进行吸气工序；
所述处理器还用于在所述吸气工序后，控制所述进气阀、进油阀和出油阀均关闭并控制所述连接阀开启，通过所述压缩器压缩所述油腔的体积进行排气工序；
所述处理器还用于控制所述进气阀、连接阀和出油阀均关闭并控制所述进油阀开启，通过所述压缩器扩增所述油腔的体积进行取油工序；
所述处理器还用于控制所述进气阀、连接阀、出油阀和进油阀均关闭，通过所述压缩器压缩所述油腔的体积进行油气分离工序。
进一步地，所述气腔内部设置有供气体分布的迷宫气道；
所述气体感应组件设置于所述迷宫气道内的顶部。
进一步地，所述气腔通过防水透气件连通所述装置主体的外部。
进一步地，所述迷宫气道为S型；
所述油气分离件和所述防水透气件分别设置于所述迷宫气道的两端。
进一步地，所述气体感应组件均匀分布于所述迷宫气道内。
进一步地，所述数据采集模块还包括：液位传感器；
所述液位传感器设置于所述气体继电器的收集腔内，用于感应所述收集腔内气体的体积；
所述处理器与所述液位传感器电连接。
进一步地，所述气体感应组件包括氢气传感器、甲烷传感器、乙烷传感器、乙烯气体传感器、乙炔气体传感器、二氧化碳气体传感器、一氧化碳气体传感器、氧气传感器和氮气传感器中的一种或多种。
进一步地，所述油气分离件为高分子油气分离膜。
进一步地，所述压缩器包括推杆与活塞；
所述油腔为所述活塞与所述装置主体围成的活塞腔；
所述推杆与所述活塞传动连接。
进一步地，所述进油阀和出油阀二者与所述装置主体之间均单向止回阀。
从以上技术方案可以看出，本申请提供一种变压器可燃气体检测系统，包括：装置主体、气体继电器、压缩器与数据采集模块；装置主体内部设置有：气腔与油腔；气腔与油腔之间通过油气分离件连通；压缩器设置于装置主体上，用于控制油腔的体积变化；装置主体上设置有连接所述油腔的进油阀、出油阀与进气阀；气腔通过连接阀连接所述进气阀；所述气体继电器与所述进油阀连通；所述数据采集模块包括：气体感应组件与处理器；所述气体感应组件设置于所述气腔内，用于感应所述气腔内的气体成分；所述处理器与所述气体感应组件、压缩器、进油阀、出油阀、进气阀和连接阀均电连接。在需要检测变压器是否故障时，处理器可以控制压缩器扩增油腔的体积进行取油工序，从而将气体继电器中的油液和气体吸取到油腔中；之后处理器控制压缩器压缩油腔的体积进行油气分离工序，将油腔内的游离气体通过油气分离件挤压进入到气腔中，并通过气体感应组件感应气体的组成成分，实现对变压器是否故障的快速检测，为变压器运行状态评估和运行策略制定提供依据。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请实施例提供的一种变压器可燃气体检测系统整体示意图；
图中：10、装置主体；11、气腔；12、油腔；13、油气分离件；14、进油阀；15、出油阀；16、进气阀；17、连接阀；18、防水透气件；19、单向止回阀；20、气体继电器；21、收集腔；30、压缩器；31、推杆；32、活塞；40、数据采集模块；41、处理器；42、气体感应组件；43、液位传感器；44、通信件；45、温度补偿件；46、供能件；47、智能计算件；48、终端；111、迷宫气道。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请所请求保护的范围。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可更换连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
请参阅图1，本申请实施例中提供的一种变压器可燃气体检测系统，包括：装置主体10、气体继电器20、压缩器30与数据采集模块40；装置主体10内部设置有：气腔11与油腔12；气腔11与油腔12之间通过油气分离件连通，且气腔11与装置主体10的外部连通；压缩器30设置于装置主体10上，用于控制油腔12的体积变化；装置主体10上设置有连接油腔12的进油阀14、出油阀15与进气阀16；气腔11通过连接阀17连接进气阀16；气体继电器20与进油阀14连通。
其中，气腔11通过连接阀17连接进气阀16，是指在连接阀17和进气阀16均为开启状态时，气腔11可以通过进气阀16与外部空气连通。
数据采集模块40包括：气体感应组件42与处理器41；气体感应组件42设置于气腔11内，用于感应气腔11内的气体成分；处理器41与气体感应组件42、压缩器30、进油阀14、出油阀15、进气阀16和连接阀17均电连接。处理器41用于控制进油阀14、出油阀15、进气阀16和连接阀17的开闭，以及用于控制压缩器30的启停和获取气体感应组件42感应的气体组分信息。
本方案中，通过处理器41可以控制装置主体进行以下工序：
出油工序：处理器41控制进油阀14、进气阀16和连接阀17均关闭并控制出油阀15开启后，通过压缩器30压缩油腔12的体积，使得油腔12内的油液通过出油阀排出。
吸气工序：处理器41控制进油阀14、出油阀15和连接阀17均关闭并控制进气阀16开启，通过压缩器30扩增油腔12的体积，使得空气通过进气阀16进入到油腔12中。
排气工序：处理器41控制进气阀16、进油阀14和出油阀15均关闭并控制连接阀17开启，通过压缩器30压缩油腔12的体积，使得油腔12内的空气通过连接阀17进行到气腔11中，将气腔11内部原有的气体排出。
取油工序：处理器41控制进气阀16、连接阀17和出油阀15均关闭并控制进油阀14开启，通过压缩器30扩增油腔12的体积，使得气体继电器20内部的油液和游离气体通过进油阀14进入到油腔12中。
油气分离工序：处理器41控制进气阀16、连接阀17、出油阀15和进油阀14均关闭，通过压缩器30压缩油腔12的体积，使得油腔12内部的溶解气体而游离气体因为油液被挤压而通过油气分离件13流至气腔11内。
其中，通过出油工序可以将油腔12内部的残留油液排尽。吸气工序为出油工序后进行，可以吸入气体进油腔12中。排气工序在吸气工序后进行，可以将气腔11内的原有气体排出，避免原有气体对检测结果产生干扰。在需要检测变压器是否故障时，通过取油工序将气体继电器20内部的油液抽取至油腔12中，之后通过油气分离工序加速气体流入气腔11内，即可通过气体感应组件42检测气腔11内部气体的成份，而无需等到气体继电器20内部积攒到一定气体量或人工将气体继电器20内部的气体取出，可以增加对变压器故障检测的效率。
以上为本申请实施例提供的实施例一，以下为本申请提供的实施例二，具体请参阅图1。
在上述实施例一的基础上，本实施例中，气腔11内部设置有供气体分布的迷宫气道111；气体感应组件42设置于迷宫气道111内的顶部。
具体来说，迷宫气道111是指具有蜿蜒回路的气体通道，可以增加气腔内部气体的接触面积。
在本实施例中，迷宫气道111为S型，并且气体感应组件42均匀设置于S型的迷宫气道111的顶部。
进一步地，气腔11通过防水透气件18连通装置主体10的外部；油气分离件13和防水透气件18分别设置于迷宫气道111的两端，使得气腔11内的气体流经整个迷宫气道后从防水透气件18流出外部。
进一步地，数据采集模块40还包括：液位传感器43；液位传感器43设置于气体继电器20的收集腔21内，用于感应收集腔21内气体的体积；处理器41与液位传感器43电连接。
其中，液位传感器43用于感应收集腔21内部的气体体积，从而判断收集腔21内是否存在气体，并将检测结果发送至处理器41。
其中，气体感应组件42包括氢气传感器、甲烷传感器、乙烷传感器、乙烯气体传感器、乙炔气体传感器、二氧化碳气体传感器、一氧化碳气体传感器、氧气传感器和氮气传感器中的一种或多种。而传感器的类型可以是固态传感器、MEMS传感器、光纤传感器和半导体传感器中的一种或多种类型组合。
进一步地，在本实施例中，油气分离件13为高分子油气分离膜。
需要说明的是，压缩器30可以是旋转压缩器、涡旋压缩器，具体使得可以控制压缩腔12的体积大小即可。而在实施例中，压缩器30为活塞推杆，包括推杆31与活塞32；压缩腔12为活塞32与装置主体10围成的活塞腔；推杆31与活塞32传动连接。在需要控制压缩腔12压缩或扩增时，推杆31相应的控制活塞32往复运动即可。其中，活塞32与压缩腔32的腔壁密封连接。
进一步地，进油阀14和出油阀15二者与装置主体10之间均设置有单向止回阀19，用于避免油液回流。
进一步地，数据采集模块40还包括：温度补偿件45、通信件44、智能计算件47、供能件46和终端48。温度补偿件45与处理器41连接，用于为处理器41提供温度补偿功能。处理器41用于获取气体感应组件42感应的气体成分数据，之后可以通过通信件44发送至终端48，也可以发送至智能计算件47进行数据分析后再发送至终端48。供能件46用于为处理器41、温度补偿件45、通信件44和智能计算件47供能。
本实施例提供的变压器可燃气体检测系统可以在需要时实时测量变压器内部的气体继电器20是否产生可燃气体，通过内部的迷宫气道111可以让气体与气体感应组件42充分接触，并通过数据采集模块40的协同配合，可以更准确、迅速的的判断气体成分，并且可以通过处理器41实现各个工序的自动化进行，完成对变压器是否故障的实时智能监测，为变压器运行状态评估和运行策略制定提供依据。
以上为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是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。
Claims (10)
1.一种变压器可燃气体检测系统，其特征在于，包括：装置主体、气体继电器、压缩器与数据采集模块；
所述装置主体内部设置有：气腔与油腔；
所述气腔与油腔之间通过油气分离件连通，且所述气腔与所述装置主体的外部连通；
所述压缩器设置于所述装置主体上，用于控制所述油腔的体积变化；
所述装置主体上设置有连接所述油腔的进油阀、出油阀与进气阀；
所述气腔通过连接阀连接所述进气阀；
所述气体继电器与所述进油阀连通；
所述数据采集模块包括：气体感应组件与处理器；
所述气体感应组件设置于所述气腔内，用于感应所述气腔内的气体成分；
所述处理器与所述气体感应组件、压缩器、进油阀、出油阀、进气阀和连接阀均电连接；
所述处理器用于控制所述进油阀、进气阀和连接阀均关闭并控制所述出油阀开启后，通过所述压缩器压缩所述油腔的体积进行出油工序；
所述处理器还用于在所述出油工序后，控制所述进油阀、出油阀和连接阀均关闭并控制所述进气阀开启，通过所述压缩器扩增所述油腔的体积进行吸气工序；
所述处理器还用于在所述吸气工序后，控制所述进气阀、进油阀和出油阀均关闭并控制所述连接阀开启，通过所述压缩器压缩所述油腔的体积进行排气工序；
所述处理器还用于控制所述进气阀、连接阀和出油阀均关闭并控制所述进油阀开启，通过所述压缩器扩增所述油腔的体积进行取油工序；
所述处理器还用于控制所述进气阀、连接阀、出油阀和进油阀均关闭，通过所述压缩器压缩所述油腔的体积进行油气分离工序。
2.根据权利要求1所述的一种变压器可燃气体检测系统，其特征在于，所述气腔内部设置有供气体分布的迷宫气道；
所述气体感应组件设置于所述迷宫气道内的顶部。
3.根据权利要求2所述的一种变压器可燃气体检测系统，其特征在于，所述气腔通过防水透气件连通所述装置主体的外部。
4.根据权利要求3所述的一种变压器可燃气体检测系统，其特征在于，所述迷宫气道为S型；
所述油气分离件和所述防水透气件分别设置于所述迷宫气道的两端。
5.根据权利要求4所述的一种变压器可燃气体检测系统，其特征在于，所述气体感应组件均匀分布于所述迷宫气道内。
6.根据权利要求1所述的变压器可燃气体检测系统，其特征在于，所述数据采集模块还包括：液位传感器；
所述液位传感器设置于所述气体继电器的收集腔内，用于感应所述收集腔内气体的体积；
所述处理器与所述液位传感器电连接。
7.根据权利要求1所述的一种变压器可燃气体检测系统，其特征在于，所述气体感应组件包括氢气传感器、甲烷传感器、乙烷传感器、乙烯气体传感器、乙炔气体传感器、二氧化碳气体传感器、一氧化碳气体传感器、氧气传感器和氮气传感器中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种变压器可燃气体检测系统，其特征在于，所述油气分离件为高分子油气分离膜。
9.根据权利要求1所述的一种变压器可燃气体检测系统，其特征在于，所述压缩器包括推杆与活塞；
所述油腔为所述活塞与所述装置主体围成的活塞腔；
所述推杆与所述活塞传动连接。
10.根据权利要求1所述的一种变压器可燃气体检测系统，其特征在于，所述进油阀和出油阀二者与所述装置主体之间均设置有单向止回阀。
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