[发明专利]基于油循环与分子交换的变压器油浸气体脱气装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及分子科学领域、电气设备状态监测领域，涉及一种从油中脱气的装置，特别涉及一种基于油循环与分子交换的变压器油浸气体脱气装置及方法。

背景技术

变压器是电力系统中最为重要的设备之一，其运行状况直接关系到整个电网能否安全运行。近年来，国家电网投入新建变电站每年以7%～10%速度递增，但每年对设备的定期维护都会造成资源浪费，同时，频繁的检修会还带来不必要的停机，为设备埋下新的故障隐患。为了避免这种现象的出现，变压器已经从“定期维护”向“状态检修”过渡，为变电站的“无人值守”创造了条件。因此，及时掌握变压器的运行状况，防止重大事故的发生，对整个电网系统的安全运行具有重要的工程价值。

目前，变压器的运行状态在线监测主要采用变压器油浸气体的在线分析来实现，即在线分析变压器绝缘油中各组分气体的含量，并根据这些气体与变压器故障的关联性来诊断变压器的运行状态。这些气体主要包括甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳、二氧化碳和氢气。由于溶解在油中的气体不能直接分析，需要从绝缘油中脱离出来才能用气相色谱仪、光谱仪等仪器进行分析。因此，变压器的运行状态在线监测系统中必须有将气体从绝缘油中脱离出来的脱气器。目前，常用的脱气器有真空脱气器、分子筛脱气器、超声脱气器、振荡脱气器等。

振荡脱气器主要用于实验室，这种脱气器首先在提取的油样品中注入氮气，然后将其放置在振荡箱中振荡20分钟左右，使得油中的气体与氮气进行充分的气体交换，再将其中的气体取出来进行气体分析。变压器运行状态的最终“确诊”就是采用这种方法来进行的；真空脱气器是变压器运行状态在线监测中常用的一种脱气器，但由于不同组分气体在不同温度、不同真空度时的脱气率是不一样的，这导致气体分析结果与变压器运行状态的关联性与实验室研究得到的关联性并不一致，这也是目前变压器运行状态在线监测结果准确性不够高的原因之一。

分子筛脱气器是近年来才开始投入使用的一种脱气器，这种脱气器脱气时间长，单次脱气时间可长达一天，而且不同组分气体的脱气时间还不一样，这将进一步增加诊断的偏差。而且，分子筛易受污染，长时间工作后，其性能可能得不到保证；超声脱气器利用气体分子活动力强的特性，通过超声波能量的激发，从而从油中“挣脱”出来，这种脱气器容易使得C₃和C₄等本来不易脱离的气体从油中脱离出来，从而给气体的分析带来困难。目前还没有真正投入实用。

发明内容

本发明提供了一种基于油循环与分子交换的变压器油浸气体脱气装置及方法，用来对变压器绝缘油进行脱气，从而提高变压器运行状态在线监测的准确性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于油循环与分子交换的变压器油浸气体脱气装置，包括第一容器和第二容器，第一容器和第二容器之间以及第一容器顶部和第二容器侧面下端分别连接有油路管道，变压器油通过油路管道自第一容器顶部进入到第一容器内部最后从第二容器的底部流回至变压器内；所述第一容器的顶部进一步设置有两条气路管道，一条与氮气瓶相连，另外一条与气体分析装置或集气室相连；在所述第一容器的侧面上端和下端之间连接有一条油路循环管道，在所述油路循环管道上设置有第一油泵，第一容器底部的油通过该油路循环管道从第一容器顶部注入；所述第一容器与氮气瓶的连通通过第一电磁阀控制，所述第一容器与变压器油的连通通过第二电磁阀控制，所述第一容器与气体分析装置的连通通过第三电磁阀控制，所述第一容器和第二容器的连通通过第四电磁阀控制，所述第二容器与变压器油的连通通过第二油泵控制。

作为本发明的优选实施例，所述第一容器与氮气瓶连接的气路管道内设置有液位检测器或气压计以检测第一容器内变压器油是否充满或液位降低到指定的位置。

所述气路管道采用内径为0.5～2mm的不锈钢管道，油路管道采用内径为2～10mm的不锈钢管道。

所述第二容器的顶部与变压器内的空气相通。

所述油路循环管道的一个端部设置有淋浴头，保证从第一容器底部抽取的变压器油以喷洒状从第一容器的顶部注入。

一种上述脱气装置的脱气方法，包括以下步骤：

第一电磁阀和第四电磁关闭，第三电磁阀打开，再打开第二电磁阀，变压器中的绝缘油被引入到第一容器中，直至第一容器已充满油；

关闭第二电磁阀和第三电磁阀，再打开第一电磁阀和第四电磁阀，第一容器中的绝缘油流入第二容器，氮气瓶中氮气流入到第一容器中，直至第一容器中绝缘油液位降低到指定位置；关闭第一电磁阀和第四电磁阀，此时，系统进入气体分子待交换状态；