CN114965965A - 一种杂散气体检测方法及检测装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种杂散气体检测方法及检测装置，该方法包括：将真空滤油后的绝缘油注入检测装置的罐体中，按照变压器构造材料的比例加入铜导线、绝缘纸、绝缘纸板、硅钢片和绝缘漆；设置真空处理时间和温度范围，以进行不同条件下的热老化过程；对热老化后的绝缘油样品进行溶解气体分析，生成杂散气体检测结果。本申请考虑了构造材料和温度对杂散气体的影响，通过按照变压器构造材料的比例加入铜导线、绝缘纸、绝缘纸板、硅钢片和绝缘漆，并在不同的温度下进行杂散气体检测分析，能够准确的分析出绝缘油杂散气体的情况，有助于溶解气体分析出扣除杂散气体的影响，提高溶解气体分析结果的准确度。
Description
技术领域
本申请涉及绝缘油杂散气体检测分析技术领域，尤其涉及一种杂散气体检测方法及检测装置。
背景技术
溶解气体分析是用于评估充油式电力变压器健康状况的重要手段之一，在较低的温度下，变压器绝缘油中可以产生溶解气体，但自身却不会出现故障或异常。杂散气体被定义为绝缘矿物油加热到相对较低的温度(90-200℃)所形成的气体，这种热杂散气体不应该与油在气相电离下的发气趋势相混淆。目前，有几种方法可用于测试绝缘油及其形成这些"杂散气体"的能力，如ASTM D7150-2013。但是ASTM D7150仅仅是采用注射器进行绝缘油的热测试，没有考虑金属、绝缘漆和绝缘纸板等材料相互作用下的产气。另外，尚没有方法对某种类型的变压器绝缘油的杂散气体进行详细分析，以从DGA分析中扣除杂散气体的影响。
发明内容
本申请的目的在于提供一种杂散气体检测方法及检测装置，以解决现有的分析方法无法准确评估绝缘油杂散气体的问题。
为实现上述目的，本申请提供一种杂散气体检测方法，包括：
将真空滤油后的绝缘油注入检测装置的罐体中，按照变压器构造材料的比例加入铜导线、绝缘纸、绝缘纸板、硅钢片和绝缘漆；
设置真空处理时间和温度范围，以进行不同条件下的热老化过程；
对热老化后的绝缘油样品进行溶解气体分析，生成杂散气体检测结果。
进一步地，所述真空处理时间包括5min。
进一步地，所述温度范围为90-200℃。
进一步地，所述对热老化后的绝缘油样品进行溶解气体分析，包括：
按预设时间采集热老化后的绝缘油样品，冷却后进行溶解气体分析。
进一步地，所述对热老化后的绝缘油样品进行溶解气体分析，还包括：
采用在线监测装置对绝缘油中溶解气体定时分析。
本申请还提供一种杂散气体检测装置，包括：
油枕、套管、油箱、观察孔以及多个阀门；
所述油枕和所述套管分别设于所述油箱的顶部上方；
所述观察孔和所述多个阀门设于所述油箱的外表面。
进一步地，所述油箱内设有变压器加热装置，用于模拟不同温度对变压器油产生杂散气体的影响。
进一步地，所述变压器加热装置外接220V电源进行加热。
进一步地，所述多个阀门包括注油阀、放油阀、上取油阀、中取油阀以及下取油阀。
进一步地，所述油箱还设有至少3个温度传感器，分别与上取油阀、中取油阀以及下取油阀的位置对应。
相对于现有技术，本申请的有益效果在于：
本申请公开了一种杂散气体检测方法及检测装置，该方法包括：将真空滤油后的绝缘油注入检测装置的罐体中，按照变压器构造材料的比例加入铜导线、绝缘纸、绝缘纸板、硅钢片和绝缘漆；设置真空处理时间和温度范围，以进行不同条件下的热老化过程；对热老化后的绝缘油样品进行溶解气体分析，生成杂散气体检测结果。本申请考虑了构造材料和温度对杂散气体的影响，通过按照变压器构造材料的比例加入铜导线、绝缘纸、绝缘纸板、硅钢片和绝缘漆，并在不同的温度下进行杂散气体检测分析，能够准确的分析出绝缘油杂散气体的情况，有助于溶解气体分析出扣除杂散气体的影响，提高溶解气体分析结果的准确度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施方式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方式，对于本领域普通技术人员来讲，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是本申请某一实施例提供的杂散气体检测装置的前视图和后视图；
图2是本申请某一实施例提供的杂散气体检测装置的左视图；
图3是本申请某一实施例提供的杂散气体检测方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解，在本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参阅图1-2，本申请某一实施例提供一种杂散气体检测装置，图1为(a)、(b)分别为该杂散气体检测装置的前视图和后视图。其中，该杂散气体检测装置，包括：
油枕、套管、油箱、观察孔以及多个阀门；
所述油枕和所述套管分别设于所述油箱的顶部上方；
所述观察孔和所述多个阀门设于所述油箱的外表面。
在某一个实施例中，所述多个阀门包括注油阀、放油阀、上取油阀、中取油阀以及下取油阀。
在某一个实施例中，油箱内预置了一套变压器加热装置，用于模拟不同温度对变压器油产生杂散气体的影响。
在某一个实施例中，变压器加热装置外接220V电源进行加热。接入220V电源通过内置加热单元加热变压器油，从温度探头处接温度传感器观察变压器油温，内置三个温度传感器，分别对应腔体上中下处传感器。
在某一个实施例中，所述油箱还设有至少3个温度传感器，分别与上取油阀、中取油阀以及下取油阀的位置对应。
请参阅图3，基于上述实施例提供的杂散气体检测装置，在某一实施例中，还提供了一种杂散气体检测方法。如图3所示，该杂散气体检测方法包括步骤S10至步骤S30。各步骤具体如下：
S10、将真空滤油后的绝缘油注入检测装置的罐体中，按照变压器构造材料的比例加入铜导线、绝缘纸、绝缘纸板、硅钢片和绝缘漆；
S20、设置真空处理时间和温度范围，以进行不同条件下的热老化过程；
作为优选的实施方式，本步骤中真空处理时间设为5min，温度范围设为90-200℃。
S30、对热老化后的绝缘油样品进行溶解气体分析，生成杂散气体检测结果。
在某一具体实施例中，步骤S30还包括：按预设时间采集热老化后的绝缘油样品，冷却后进行溶解气体分析，或者采用在线监测装置对绝缘油中溶解气体定时分析。
本申请实施例通过按照变压器构造材料的比例加入铜导线、绝缘纸、绝缘纸板、硅钢片和绝缘漆，并在不同的温度下进行杂散气体检测分析，能够准确的分析出绝缘油杂散气体的情况，有助于溶解气体分析出扣除杂散气体的影响，提高溶解气体分析结果的准确度。
为了帮助理解本申请所提供方法的效果，示例性的，将代入实验过程的具体参数来对本申请的方案进行阐述，具体如下：
示例一：
将矿物绝缘油真空滤油后的绝缘油注入罐体，按变压器构造材料的比例加入铜导线、绝缘纸、硅钢片和绝缘漆。具体为绝缘油20L，铜导线2kg，硅钢片36000cm2，环氧树脂漆涂敷在绝缘纸板上，面积为16000cm2。固体材料应在105±5℃恒温干燥烘箱中预干燥16h。绝缘纸板应置于温度115℃±5℃、压力低于75Pa的真空干燥箱中，至少干燥16h。真空处理5min，调节温度120℃，让绝缘油和构造材料进行168小时的热老化。采用油中溶解气体在线监测装置定时进行分析溶解气体(H2，CH4，C2H6、C2H4、C2H2、CO和CO2)，结果如下表1所示。
表1同一调节温度下不同矿物油中的溶解气体成分分析结果
示例二：
将天然酯绝缘油真空滤油后的绝缘油注入罐体，按变压器构造材料的比例加入铜导线、绝缘纸、硅钢片和绝缘漆。具体为绝缘油20L，铜导线2kg，硅钢片36000cm2，环氧树脂漆涂敷在绝缘纸板上，面积为16000cm2。固体材料应在105±5℃恒温干燥烘箱中预干燥16h。绝缘纸板应置于温度115℃±5℃、压力低于75Pa的真空干燥箱中，至少干燥16h。真空处理5min，调节温度120℃，让绝缘油和构造材料进行168小时的热老化。采用油中溶解气体在线监测装置定时进行分析溶解气体(H2，CH4，C2H6、C2H4、C2H2、CO和CO2)，结果如下表2所示：
表2同一调节温度下不同天然酯中的溶解气体成分分析结果
示例三：
将矿物绝缘油真空滤油后的绝缘油注入罐体，按变压器构造材料的比例加入铜导线、绝缘纸、硅钢片和绝缘漆。具体为绝缘油20L，铜导线2kg，硅钢片36000cm2，环氧树脂漆涂敷在绝缘纸板上，面积为16000cm2。固体材料应在105±5℃恒温干燥烘箱中预干燥16h。绝缘纸板应置于温度115℃±5℃、压力低于75Pa的真空干燥箱中，至少干燥16h。真空处理5min，调节不同温度，让绝缘油和构造材料进行168小时的热老化。采用油中溶解气体在线监测装置定时进行分析溶解气体(H2，CH4，C2H6、C2H4、C2H2、CO和CO2)，结果如下表所示：
表3不同调节温度下不同矿物油中的溶解气体成分分析结果
示例四：
将天然酯绝缘油真空滤油后的绝缘油注入罐体，按变压器构造材料的比例加入铜导线、绝缘纸、硅钢片和绝缘漆。具体为绝缘油20L，铜导线2kg，硅钢片36000cm2，环氧树脂漆涂敷在绝缘纸板上，面积为16000cm2。固体材料应在105±5℃恒温干燥烘箱中预干燥16h。绝缘纸板应置于温度115℃±5℃、压力低于75Pa的真空干燥箱中，至少干燥16h。按照表格的条件，让绝缘油和构造材料在120℃、150℃和180℃下进行168小时老化。采用油中溶解气体在线监测装置定时进行分析溶解气体(H2，CH4，C2H6、C2H4、C2H2、CO和CO2)，结果如下表4所示。
表4不同调节温度下不同天然酯中的溶解气体成分分析结果
综上，从上面几个实例可以看出：
1)在200℃以内，矿物油和天然酯油都不会产生C2H2(<0.1)。
2)120℃及以下，C2H4的含量都低于20；150至200℃，C2H4才有明显的增长。
3)天然酯产生乙烷含量相对矿物油较大，呈现明显的特征。
示例五：
某110kV变压器投运15年，测出油中溶解气体含量见下表。根据“三比值”法计算编码均为020，属于低温过热。
表5某110kV变压器投运15年的绝缘油中溶解气体含量
该变压器使用的是矿物绝缘油11，该油的杂散气体实验显示为产生较多乙烷。跟据上述的杂散气体的结论，乙炔含量为0，说明变压器没有200℃以上的热点，乙烯含量低于20，局部的运行温度低于150℃。结合近一年的油温和负载可知，变压器的负载平均为75％，顶层油温为60-70℃范围。绕组温度跟据Montsinger模型进行推算，t_core＝t环境温升*((1*o负载**2+1)**0.8)+t绕组对油温升*l*o负载**(2*1)+t环境温度。跟据该地的气温情况，有半年时间环境温度最高温超过30℃，另外半年时间环境温度最高超过20℃。环境温升为40℃，负载为0.75。绕组对油温升一般不超过30℃，计算绕组温度为104℃。因此虽然总烃超过注意值，实际为该矿物油在不超过120℃下产生的杂散气体，不是三比值法得出的低温过热缺陷。
示例六：
某110kV变压器投运18年，测出油中溶解气体含量见下表。根据“三比值”法计算编码均为022，属于高温过热。
表6某110kV变压器投运18年的绝缘油中溶解气体含量
该变压器使用的是矿物绝缘油12。该油杂散气体实验显示为产生较多甲烷。跟据上述的杂散气体的结论，乙炔含量为0，说明变压器没有200℃以上的热点，乙烯含量低于20，局部的运行温度低于150℃。结合近一年的油温和负载可知，变压器的负载平均为50％，顶层油温为50-60℃范围。绕组温度跟据Montsinger模型进行推算，t_core＝t环境温升*((1*o负载**2+1)**0.8)+t绕组对油温升*l*o负载**(2*1)+t环境温度。跟据该地，有半年时间环境温度最高温超过30℃，另外半年时间环境温度最高超过20℃。环境温升为40℃，负载为0.5。绕组对油温升一般不超过30℃，计算绕组温度为85℃。因此虽然总烃和甲烷超过注意值，实际为该矿物油在不超过120℃下产生的杂散气体，不是三比值法得出的高温过热缺陷。
示例七：
某10kV填充天然酯1的变压器投运2年，测出油中溶解气体含量见下表7。
表7某10kV填充天然酯1的变压器投运2年的绝缘油中溶解气体含量
该变压器使用的是矿物绝缘油12。该油杂散气体实验显示为产生较多乙烷。跟据上述的杂散气体的结论，乙炔含量为0.1，说明变压器没有200℃以上的热点，乙烯含量低于20，局部的运行温度低于150℃。结合近一年的油温和负载可知，变压器的最高负载为140％。绕组温度跟据Montsinger模型进行推算，t_core＝t环境温升*((1*o负载**2+1)**0.8)+t绕组对油温升*l*o负载**(2*1)+t环境温度。跟据该地，夏季最高环境温度36℃。环境温升为14K，负载最高为1.4。绕组对油温升一般不超过30K，计算绕组最高温度为128℃。因此氢气和乙烷超过天然酯油溶解气体典型值，实际为该矿物油在近120℃下产生的杂散气体。目前设备运行良好。
示例八：
某220kV电抗器投运3年，测出油中溶解气体含量见下表。电抗器绝缘油水分含量12μL/L，其它电气试验结果均合格。
表8某220kV电抗器投运3年的绝缘油中溶解气体含量
该变压器使用的是矿物绝缘油3。该油杂散气体实验显示为产生较多氢气。跟据上述的杂散气体的结论，乙炔含量为0，说明变压器没有200℃以上的热点，乙烯含量低于20，局部的运行温度低于150℃。结合近一年的油温可知，变压器的顶层油温超过80℃。跟据Montsinger模型进行推算，t_core＝t环境温升*((1*o负载**2+1)**0.8)+t绕组对油温升*l*o负载**(2*1)+t环境温度。环境温升为50K，负载为0.5。绕组对油温升15K，计算绕组热点温度为103℃。因此虽然氢气超过注意值，实际为该矿物油在不超过120℃下产生的杂散气体。目前该电抗器运行正常。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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发明和简化描述，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发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施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；而这些修改或者替换并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种杂散气体检测方法，其特征在于，包括：
将真空滤油后的绝缘油注入检测装置的罐体中，按照变压器构造材料的比例加入铜导线、绝缘纸、绝缘纸板、硅钢片和绝缘漆；
设置真空处理时间和温度范围，以进行不同条件下的热老化过程；
对热老化后的绝缘油样品进行溶解气体分析，生成杂散气体检测结果。
2.根据权利要求1所述的杂散气体检测方法，其特征在于，所述真空处理时间包括5min。
3.根据权利要求1所述的杂散气体检测方法，其特征在于，所述温度范围为90-200℃。
4.根据权利要求1所述的杂散气体检测方法，其特征在于，所述对热老化后的绝缘油样品进行溶解气体分析，包括：
按预设时间采集热老化后的绝缘油样品，冷却后进行溶解气体分析。
5.根据权利要求4所述的杂散气体检测方法，其特征在于，所述对热老化后的绝缘油样品进行溶解气体分析，还包括：
采用在线监测装置对绝缘油中溶解气体定时分析。
6.一种杂散气体检测装置，其特征在于，包括：
油枕、套管、油箱、观察孔以及多个阀门；
所述油枕和所述套管分别设于所述油箱的顶部上方；
所述观察孔和所述多个阀门设于所述油箱的外表面。
7.根据权利要求6所述的杂散气体检测装置，其特征在于，所述油箱内设有变压器加热装置，用于模拟不同温度对变压器油产生杂散气体的影响。
8.根据权利要求7所述的杂散气体检测装置，其特征在于，所述变压器加热装置外接220V电源进行加热。
9.根据权利要求6所述的杂散气体检测装置，其特征在于，所述多个阀门包括注油阀、放油阀、上取油阀、中取油阀以及下取油阀。
10.根据权利要求9所述的杂散气体检测装置，其特征在于，所述油箱还设有至少3个温度传感器，分别与上取油阀、中取油阀以及下取油阀的位置对应。
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