[发明专利]一种绝缘油中特征气体扩散系数测量装置及测量方法

说明书

本申请公开了一种绝缘油中特征气体扩散系数测量装置及测量方法，包括实验平台、恒温恒湿箱、气体送入装置、观测装置及终端设备；实验平台设于恒温恒湿箱中，包括主区和副区；气体送入装置用于将实验气体经副区送入主区；主区包括设有电极板的主罐，用于实现不同电场强度下特征气体扩散系数的测量；观测装置与终端设备连接，用于实时观测实验过程，并将产生的实验数据上传至终端设备。该装置通过恒温恒湿箱和电极板，实现了不同温度或电场强度下的气体扩散系数的测量，适用范围广。基于该装置进行测量时，通过实验和仿真相互迭代修正的方式，提高了绝缘油中气体扩散系数的测量精度，实验周期短，用气量小，操作简单，提高了实验平台的安全性。

技术领域

本申请涉及气体扩散系数测试领域，尤其涉及一种绝缘油中特征气体扩散系数测量装置及测量方法。

背景技术

扩散现象是一种重要的分子输运机制，例如当流体内部某一组分存在浓度梯度时，分子热运动使该组分沿着浓度梯度的反方向输运。通常扩散的通量正比于浓度梯度，比例系数称为扩散系数，表征了物质分子的扩散能力，是物质的基本物理性质之一。油浸式变压器在热老化过程中或者局部发生故障时，产生的特征气体会通过扩散、对流作用迁移到达变压器的其他部位。特征气体是影响油浸式变压器安全稳定运行的重要因素，掌握特征气体在绝缘油中扩散系数，以便了解特征气体在变压器油中的分布情况，从而准确判断变压器运行状态，并进一步优化变压器结构设计和在线监测检测方案，对保障和促进变压器的安全稳定运行具有十分重要的意义。

目前测量气体扩散系数的方法主要包括毛细管法、压力降落法和气泡溶解法。其中，毛细管法中使用的毛细管容积较小，测试过程中气泡和液柱的体积也较小，因此在测试过程中容易受到系统温度和压力波动的影响，进而导致测量的扩散系数存在较大的误差；压力降落法的缺点是实验周期长，对于压力下降缓慢的气体，其精度就会有所下降，误差增大，例如特征气体C2H4、C2H6等，室温条件下扩散系数的量级为10-9m2/s，因为扩散系数较小，使用压力降落法会产生较大的误差。传统的气泡溶解法是利用纯气泡在脱气液中溶解的光学记录来确定气体扩散系数的一种方法，但是它未考虑液体在溶解过程中随着气泡尺寸的减小而发生的对流运动，对流运动会导致气泡溶解法过程加快，这可能导致测量值大于实际值。

发明内容

本申请的目的在于提供一种绝缘油中特征气体扩散系数测量装置及测量方法，以解决现有的测量绝缘油特征气体扩散系数方法中存在的测量精度低、测量周期长且适用范围局限的问题。

为实现上述目的，本申请提供了一种绝缘油中特征气体扩散系数测量装置，包括：

实验平台、恒温恒湿箱、气体送入装置、观测装置及终端设备；

所述实验平台设于所述恒温恒湿箱中，包括主区和副区；

所述气体送入装置用于将实验气体经所述副区送入所述主区；

所述主区包括主罐，所述主罐内设有电极板，用于实现不同电场强度下绝缘油中特征气体扩散系数的测量；

所述观测装置与所述终端设备连接，用于实时观测所述实验平台的实验过程，并将产生的实验数据上传至所述终端设备。

进一步地，所述主罐内还设有网格，用于吸附特征气体在液体中所产生的气泡。

进一步地，所述网格为加入低介电常数填料的聚四氟乙烯网格。

进一步地，所述恒温恒湿箱的可调节温度范围为25℃～100℃；所述电极板可调节的电场强度范围为0～40kV/mm。

进一步地，所述主区还包括：

主罐盖，设于主罐顶部；

至少两个绝缘子，均设于主罐的外罐壁，并分别与两组高压电缆连接；其中，一组高压电缆用于施加正高压，另一组高压电缆用于施加负高压。