[发明专利]基于中空纤维膜的油气渗透的试验装置以及油气渗透实验方法

说明书

技术领域

本发明属于电气设备绝缘在线监测与故障诊断领域，特别涉及一种基于中空纤维膜的用于在变压器油中溶解气体在线分析过程中将油气进行高效率分离的实验装置。

背景技术

电力变压器作为电能传输和配送过程中能量转换的核心，是设备安全运行中最重要和最关键的设备。变压器的严重事故会导致电力供应的中断，并造成巨大的经济损失。研究表明，变压器由内绝缘问题引发的变压器故障占主要部分。运行时变压器油中溶解气体的类别、含量以及变化趋势能有效反映出变压器的运行状态；跟踪监测变压器油中溶解气体的变化，监视变压器的运行状况对确保变压器安全运行具有积极作用。因此，对变压器油中溶解气体在线监测继续进行深入研究十分必要。

由于直接测量油中微量故障特征气体的传感器还没有出现，从油中高效渗透出溶解气体便成为故障检测和分析的前提，对其进行研究具有重要的现实意义和实用价值。本发明在进行油气渗透特性研究的基础上，提出了基于中空纤维膜的气体渗透实验装置，由油气渗透装置分离出的多组分气体在载气的推动下进入置于恒温箱内的色谱柱并进行混合气体的分离。开展了变压器油中多组分混合气体监测特性试验，通过分析样气量、载气流速以及温度对出峰时间和峰形的影响，确定了整体试验系统的最佳工作参数，实现了变压器油中混合气体的有效分离和分别检测。

真空泵法在常规色谱分析中应用较广，利用真空泵抽气来抽取油中溶解气体，废油回到变压器油箱，来实现变压器油中溶解气体的在线监测，但该方法常由于现场条件的限制，只能做到四种特征气体的有效检测，且抽气效率会随使用时间增长而降低，不能满在线监测的要求

机械振荡法是20世纪70年代末由我国提出并研究成功的一种脱气方法，它是基于顶空色谱法原理实现对油中气体的分析，实际上是一种“部分洗脱法”；采用这种方法仪器设备简单，操作与维护都很方便，重现性好，灵敏度高，这种方法的不足是测量各个组分气体浓度时，需要引入气体分配系数，无法满足在线监测的要求。

波纹管法是利用电机带动波纹管反复压缩，多次抽真空，将油中溶解气体抽出来，由于每次检测后积存在波纹管孔隙里的残油很难完全排出，因而容易造成对下一个油样的污染。载气洗脱法是由Galand等人提出来并采用的，其原理是将油样注入容器后通入载气鼓泡使载气和油中气体进行多次交换与平衡，用载气置换油中气体，优点是脱气率高，脱气和进样一次完成，重复性好，缺点是污染油品，不能回收。

动态顶空脱气技术又称为吹扫-捕集法，它是对载气洗脱法的进一步发展。除采用载气洗脱外，还增加了一个气体捕集。是指从油中脱出的气体先由捕集收集起来，要使用时再进行气体脱附，操作简单，灵敏度高，但会对油形成一定的污染，导致油不符合回收标准，经济性较差。

高分子膜法是近年一直被研究的油气分离方式，一般是由聚四氟乙烯(PIFE)、聚酰亚胺(PI)、聚偏氟乙烯、聚六氟丙烯等材料制成，具有一定的机械强度外，还具有耐油、耐高温的特性，相比其它脱气方式成本较低，不对变压器油产生污染和消耗，但脱气效率较低，油气平衡时间一般都在24小时以上，甚至几天。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种基于中空纤维膜的油气渗透出溶解故障气体用于故障检测和分析的实验装置。

本发明的目的之二是提供一种基于中空纤维膜的油气渗透出溶解故障气体用于故障检测和分析的方法。

本发明的目的一是通过以下技术方案来实现的：

一种基于中空纤维膜的油气渗透的试验装置，包括储油箱、油气渗透装置、温控装置和循环装置；其特征在于：

所述储油箱通过循环装置与油气渗透装置相连，温控装置用于对油气渗透装置内部的温度进行调整。

所述油气渗透装置包括立方体结构的油气渗透箱、安装在油气渗透箱壁上的一个或多个加热棒、设置在油气渗透箱内部的两个圆形支架盘以及固定在所述圆形支架盘上的一根或两根中空纤维膜毛细管；其中，油气渗透箱箱体左右两侧分别开设有进油口和出油口，顶部开设油气渗透箱回油口，箱体壁上还设置4个取气口，所述中空纤维膜毛细管通过取气口伸出油气渗透箱；所述循环装置包括输油管、回油管、油泵，通过输油管连接储油箱出油口和油气渗透箱的进油口，通过输油管连接油气渗透箱出油口和油泵的入口，油泵的出口通过输油管连接至储油箱的回油口，通过回油管连接油泵的溢流阀和油气渗透箱回油口；所述温控装置控制加热棒的加热功率使得油气渗透箱内温度恒定。

其中，所述中空纤维膜毛细管采用聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯和聚六氟丙烯制备：