一种变径活塞式变压器油含气量现场测试装置及方法制造方法及图纸

一种变径活塞式变压器油含气量现场测试装置及方法，属于电力系统检测技术领域，解决如何在真空测量装置精度不变的前提下，通过提高气相中气体的浓度从而提高检测精度的问题，采用变径活塞作为脱气装置，通过脱气后将油相与气相进行分离，然后通过活塞的复位将脱出的气体进行浓缩，从而提高了最终气相中气体的浓度，采用将脱气后的真空体积缩小的方式，使脱出后的气体进行聚集，降低了最终测量时气相的真空度，降低了对真空测量装置高精度的要求，有效地提高了装置的测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种变径活塞式变压器油含气量现场测试装置及方法
本专利技术属于电力系统检测
，涉及一种变径活塞式变压器油含气量现场测试装置及方法。
技术介绍
变压器油作为性能优良的绝缘介质在电气设备中得到广泛的应用，变压器油绝缘灭弧性能的高低受到其自身各项指标的影响。含气量是变压器油的一项重要质量指标，其主要用来反映变压器油中所溶解的气体总量，具体包括氮气、氧气、二氧化碳、一氧化碳、氢气以及一些气态烃类。溶解的气体在温度压力变化的情况下可能会从油中析出形成气泡，气泡的绝缘强度要低于变压器油，在变压器油中形成绝缘薄弱区，导致绝缘击穿，危及设备安全运行。国家标准《变压器油维护管理导则》(GB/T14542-2017)中对变压器、电抗器不同电压等级在热油循环后以及运行中的含气量指标都有具体的要求。1000kV电压等级的设备，热油循环后变压器油的含气量要求小于等于0.8％；投运前含气量要求小于等于1％；运行中要求小于等于2％。国际大电网会议(CIGRE)也认为当油中含气量在3％以下时，析出气体的危险性较小。对于变压器油含气量的测量主要有二氧化碳洗脱法、真空压差法以及气相色谱法。二氧化碳洗脱法是利用二氧化碳的过饱和将油中溶解气体置换并携带出来，然后同时通过装有氢氧化钾溶液的吸收管，使二氧化碳被碱液完全吸收，使油中溶解气体全部进入量气管，据此测定出油中溶解气体的含量。但是二氧化碳洗脱法这种方法存在的问题是CO2流速不易精确控制，而且氢氧化钾溶液对CO2的吸收效率和空白值的测定等问题还需要进行细致研究，更重要的是，这种方法只适用于新油的含气量测定，对于运行设备产生的故障CO2气体无法检测，使得测定结果偏低。这种方法存在试验控制困难，测试精度差，适用性窄等特点，因此，目前已基本不再使用这种方法来进行变压器油含气量的测试。气相色谱法是目前应用最较为广泛的检测变压器油含气量的方法，其检测方法主要是利用机械振荡法或自动顶空脱气法脱出变压器油中的气体，然后用气相色谱仪分离、检测各气体组分，然后进行结果计算，以体积分数(％)表示计算的结果，以此得到变压器油中的含气量。气相色谱法检测精度高，重复性好，但色谱检测时间长，脱气过程人工环节多，对检测结果影响大。由于含气量的指标要求高(1000kV设备变压器油注油后含气量要求≤0.8％)，这对检测仪器设备的精密度提出了严苛的要求，由于实验条件的限制，只能在实验室内对油样进行测试。然而通过从现场将设备中的变压器油样用密封针管取回实验室进行检测这个过程中受到的人为因素和环境因素的影响太大，即使实验室的仪器再精密，检测过程再严谨，检测结果依然可能出现较大误差。真空压差法测定绝缘油中含气量主要是将被测油样通过适当的方式进入高真空的脱气室，使试油中的溶解气体迅速释放出来，根据试油进入脱气室前、后释放气体产生的压力差值，结合室温、试油量、脱气室容积、脱气室温度等参数计算出油中溶解气体的含量，以标准状况下(101.3kPa、0℃)气体对试油的体积分数(％)来表示被测油样中的含气量，这种方法也被称为全脱气方法。真空压差法具有测定快速准确的优点。真空压差法根据所使用的真空计不同，可分为U形柱压差计法和电子真空计压差法。U形油柱压差计法对仪器设备密封性要求高，加之使用有毒的水银，常因仪器精度不高使脱气不完全，当真空度出现很小的偏差时，含气量的测定就有很大的误差。且该检测操作复杂，对试验人员的操作熟练度要求很高。电子真空计压差法所使用的仪器由金属容器和电子真空器件、电子测量器件以及电子控制器件构成，装置智能化程度高，试验操作简单，准确度高等优点，随着装置的集成程度变高，亦可实现现场含气量的测量。例如，现有技术中公布日期为2017年8月18日、公布号为CN107063920A的中国专利技术专利申请《一种绝缘油中含气量的测量装置及方法》公开了一种改良的电子真空计真空压差法，该方法通过活塞的移动实现初始状态的绝对真空，无需预抽真空实现绝缘油中含气量的测量，该方法改良的方法能够实现现场含气量的快速检测。但目前电子真空计压差法测量原理普遍是将一定体积的变压器油在真空条件下脱气，脱出气体将降低脱气容器的真空度，根据真空度的变化来计算含气量。也就是说测试所使用的变压器油的体积恒定，油中所含气体量不同，脱气容器的真空度变化量也不同。由于不同条件下的变压器油含气量差异很大，开放式油箱中油的含气量能够达到10％左右，对于特高压用油在热油循环后含气量要求不高于0.8％。对于不同含气量的油，显然脱气程度不同，脱出气体的绝对量不同，测试结果所表现出来的装置真空度的变化量也不同。为提高低含气量油的脱气效率，一般会采用增大真空体积，也就是增大脱气容器的体积，虽然脱气效率提高了，但气相的气体组分浓度是降低的，对应的真空计的压差变化是减小的，这对装置的精密度有更高的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于如何设计一种变径活塞式变压器油含气量现场测试装置，在真空测量装置精度不变的前提下，通过提高气相中气体的浓度从而提高检测精度。本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种变径活塞式变压器油含气量现场测试装置，包括：定量室(1)、变径活塞(2)、真空测量装置(3)、第一湿度传感器(4)、第二湿度传感器(5)、加热保温外壳(6)、温度传感器(7)、废油收集装置(8)、第一阀门(9)、第二阀门(10)、第三阀门(11)、第四阀门(12)、第五阀门(13)；所述的定量室(1)和变径活塞(2)安装在加热保温外壳(6)内部，定量室(1)的底部与变径活塞(2)的顶部之间通过第二阀门(10)连通，加热保温外壳(6)内壁侧面安装有温度传感器(7)；所述的真空测量装置(3)通过第三阀门(11)与定量室(1)的顶部连通；在定量室(1)的底部至加热保温外壳(6)外部之间连接一条进油管路，进油管路中串接第一阀门(9)，在定量室(1)的顶部至加热保温外壳(6)外部之间连接出一条出油管路，出油管路中串接第四阀门(12)和第一湿度传感器(4)；在下真空室的顶部至加热保温外壳(6)外部之间连接出一条废油收集管路，废油收集管路中串接第五阀门(13)和第二湿度传感器(5)，废油收集管路的终端连接废油收集装置(8)。所述的变径活塞(2)包括：变径活塞柱(20)、变径活塞套(21)，所述的变径活塞柱(20)包括上柱(22)和下柱(23)；上柱(22)和下柱(23)同轴连接，上柱(22)的半径r小于下柱(23)的半径R，上柱(22)的长度等于下柱(23)的长度，都等于h，所述的变径活塞套(21)与变径活塞柱(20)密封配合，变径活塞柱(20)在变径活塞套(21)内上下往复运动；当变径活塞柱(20)向下运动时，上柱(22)的顶部与变径活塞套(21)内壁之间形成上真空室，同时下柱(23)顶部、上柱(22)侧壁、变径活塞套(21)内壁三者之间形成下真空室，当变径活塞柱(20)向下移动距离为h时，所述的下真空室的体积V2与定量室(1)的体积V0相等。本专利技术技术方案采用变径活塞作为脱气装置，通过脱气后将油相与气相进行分离，然后通过活塞的复位将脱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变径活塞式变压器油含气量现场测试装置，其特征在于，包括：定量室(1)、变径活塞(2)、真空测量装置(3)、第一湿度传感器(4)、第二湿度传感器(5)、加热保温外壳(6)、温度传感器(7)、废油收集装置(8)、第一阀门(9)、第二阀门(10)、第三阀门(11)、第四阀门(12)、第五阀门(13)；所述的定量室(1)和变径活塞(2)安装在加热保温外壳(6)内部，定量室(1)的底部与变径活塞(2)的顶部之间通过第二阀门(10)连通，加热保温外壳(6)内壁侧面安装有温度传感器(7)；所述的真空测量装置(3)通过第三阀门(11)与定量室(1)的顶部连通；在定量室(1)的底部至加热保温外壳(6)外部之间连接一条进油管路，进油管路中串接第一阀门(9)，在定量室(1)的顶部至加热保温外壳(6)外部之间连接出一条出油管路，出油管路中串接第四阀门(12)和第一湿度传感器(4)；在下真空室的顶部至加热保温外壳(6)外部之间连接出一条废油收集管路，废油收集管路中串接第五阀门(13)和第二湿度传感器(5)，废油收集管路的终端连接废油收集装置(8)；/n所述的变径活塞(2)包括：变径活塞柱(20)、变径活塞套(21)，所述的变径活塞柱(20)包括上柱(22)和下柱(23)；上柱(22)和下柱(23)同轴连接，上柱(22)的半径r小于下柱(23)的半径R，上柱(22)的长度等于下柱(23)的长度，都等于h，所述的变径活塞套(21)与变径活塞柱(20)密封配合，变径活塞柱(20)在变径活塞套(21)内上下往复运动；当变径活塞柱(20)向下运动时，上柱(22)的顶部与变径活塞套(21)内壁之间形成上真空室，同时下柱(23)顶部、上柱(22)侧壁、变径活塞套(21)内壁三者之间形成下真空室，当变径活塞柱(20)向下移动距离为h时，所述的下真空室的体积V...

【技术特征摘要】
1.一种变径活塞式变压器油含气量现场测试装置，其特征在于，包括：定量室(1)、变径活塞(2)、真空测量装置(3)、第一湿度传感器(4)、第二湿度传感器(5)、加热保温外壳(6)、温度传感器(7)、废油收集装置(8)、第一阀门(9)、第二阀门(10)、第三阀门(11)、第四阀门(12)、第五阀门(13)；所述的定量室(1)和变径活塞(2)安装在加热保温外壳(6)内部，定量室(1)的底部与变径活塞(2)的顶部之间通过第二阀门(10)连通，加热保温外壳(6)内壁侧面安装有温度传感器(7)；所述的真空测量装置(3)通过第三阀门(11)与定量室(1)的顶部连通；在定量室(1)的底部至加热保温外壳(6)外部之间连接一条进油管路，进油管路中串接第一阀门(9)，在定量室(1)的顶部至加热保温外壳(6)外部之间连接出一条出油管路，出油管路中串接第四阀门(12)和第一湿度传感器(4)；在下真空室的顶部至加热保温外壳(6)外部之间连接出一条废油收集管路，废油收集管路中串接第五阀门(13)和第二湿度传感器(5)，废油收集管路的终端连接废油收集装置(8)；
所述的变径活塞(2)包括：变径活塞柱(20)、变径活塞套(21)，所述的变径活塞柱(20)包括上柱(22)和下柱(23)；上柱(22)和下柱(23)同轴连接，上柱(22)的半径r小于下柱(23)的半径R，上柱(22)的长度等于下柱(23)的长度，都等于h，所述的变径活塞套(21)与变径活塞柱(20)密封配合，变径活塞柱(20)在变径活塞套(21)内上下往复运动；当变径活塞柱(20)向下运动时，上柱(22)的顶部与变径活塞套(21)内壁之间形成上真空室，同时下柱(23)顶部、上柱(22)侧壁、变径活塞套(21)内壁三者之间形成下真空室，当变径活塞柱(20)向下移动距离为h时，所述的下真空室的体积V2与定量室(1)的体积V0相等。


2.一种应用于权利要求1所述的变径活塞式变压器油含气量现场测试装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S101、采用空白样品对装置进行校验，校验后真空测量装置(3)显示的定量室(1)的真空度为P1；
S102、利用加热保温外壳(6)的控温功能对装置进行控温，使温度传感器(7)的显示值稳定在设定的温度值；
S103、打开第一阀门(9)和第四阀门(12)，其它阀门处于关闭状态，利用待测油样对定量室(1)及进油管路和出油管路进行冲洗，待冲洗完毕且定量室(1)中充满待测油样时，关闭第一阀门(9)和第四阀门(12)；
S104、打开第二阀门(10)使定量室(1)与变径活塞(2)连通，打开第三阀门(11)使真空测量装置(3)与定量室(1)连通；此时向下移动变径...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘子恩，袁小芳，魏存金，祁炯，宋玉梅，徐霄筱，董王朝，潘大鹏，卢小龙，郭佩，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司电力科学研究院，国网安徽省电力有限公司阜阳供电公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34