一種運行變壓器油采樣實訓裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種運行變壓器油采樣實訓裝置，通過主油箱、調節油箱和副油箱的相互配合，可以精確制作出多種典型變壓器故障狀態下的變壓器油，油中各種特征氣體成分和含量準確可控，并且可以常溫下長時間恒值保存,本裝置提供多個平行工位，能夠完全模擬實際變壓器油樣品采集過程，可安全、方便地用于油務化驗、電氣試驗/化驗等專業的從業人員的技能培訓、考核、技術比武等工作，使用成本低，操作安全，與現場操作契合度高，快捷方便；變壓器油采用回用凈化、循環使用的方式，經濟環保。
【專利說明】
一種運行變壓器油采樣實訓裝置
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種運行變壓器油采樣實訓裝置。
【背景技術】
[0002] 變壓器等充油電氣設備在運行中，不同的故障狀態會產生不同的特征氣體（主要 包括CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、C02、H2等），并溶解于絕緣油中。準確分析絕緣油中溶解氣 體的特征氣體組分和含量，可以判斷設備的安全狀態，發現早期潛伏性故障，是監視充油電 氣設備安全運行最有效的措施之一；
[0003] 因為油中溶解氣體含量會隨著油的溫度、壓力和密封狀態而變化，因此從變壓器 等充油電氣設備中采集油樣品的全過程必須在全封閉、正壓的狀態下進行，嚴禁油樣品與 空氣接觸、禁止負壓取樣。
[0004] 從運行的變壓器中正確采集油樣品是后續溶解氣體組分分析和故障診斷工作的 基礎，又是油務化驗人員基本的職業技能，也是從業人員操作訓練和考核的重要內容。但基 于變壓器等高壓帶電設備的安全原因，無法實現帶電設備的實際操作訓練和考核，常壓下 難于去除油中各種雜質、配制的油樣品無法精確模擬各種故障氣體成分和含量，也長時間 恒值保存。目前缺乏一種能完全擬合變壓器實際運行中各種故障油樣、并能模擬變壓器油 樣品采集操作的裝置和方法。

【發明內容】

[0005] 本發明要解決的問題是提供一種運行變壓器油采樣實訓裝置。
[0006] 為了解決上述問題本發明所提供一種運行變壓器油采樣實訓裝置的技術方案如 下：
[0007] -種運行變壓器油采樣實訓裝置，包括：
[0008] 主油箱，內部設恒壓排油裝置，用于配制和保存定值油樣品，主油箱與調節油箱連 通，油溫變化時油體積變化量通過調節油箱儲存和補充；
[0009] 調節油箱，設有排空閥和進油閥，能夠儲存變壓器油，位于主油箱上端，并且與主 油箱連通；
[0010] 副油箱，與主油箱連通，外部設有循環栗和真空栗，并且設有霧化系統，用于凈化 回用油，除去回用油中殘余水分和各種溶解氣體雜質至基礎油；
[0011]混油管路，包括控制與主油箱連通的混油閥門和排油栗、控制與副油箱連通的副 油箱進油閥；
[0012] 凈化循環系統，副油箱頂部設有霧化器，凈化循環管路包括連接副油箱底部的循 環栗，所述循環栗通過雙向閥與換熱器連接，所述換熱器通過混油管路與主油箱和副油箱 連接；
[0013] 氣體控制裝置，包括標準氣體氣瓶、平衡氣氣瓶和相應的標準氣進樣定量閥、平衡 氣進樣定量閥，還包括用于改變氣體濃度的手動進樣定量器和相應的手動進樣閥，所述標 準氣體氣瓶、平衡氣氣瓶和手動進樣定量器通過四通連接件與進氣管連通，所述進氣管與 主油箱連通；
[0014] 回收油容器，通過回用油管路與主油箱連通，通過凈化循環管路與副油箱連通；
[0015] 采樣裝置，多個平行變壓器油采樣閥，用于采集成品的模擬變壓器油樣品。
[0016] 進一步的，所述主油箱為橄欖球型耐壓容器，所述排油裝置包括可充分填充主油 箱內腔的球囊、控制球囊壓力的恒壓裝置、壓力傳感器和雙向氣栗，所述球囊的底部與主油 箱底部密封連接，球囊球體為耐油橡膠材料。
[0017] 進一步的，所述調節油箱內設有高油位液位計，主油箱下部設有低油位液位傳感 器。
[0018] 進一步的，所述副油箱體積為主油箱的兩倍，并且所述副油箱底部為倒錐形。
[0019] 進一步的，所述進氣管與主油箱設有輔助氣體溶解裝置，所述輔助氣體溶解裝置 包括分別連接進氣管、進油管路、出油管路的三通套管，所述進氣管上設有篩分器，所述篩 分器為海綿狀結構，所述篩分器微孔孔徑為10~20微米，可以將待溶氣體細化成微氣泡，迅 速完全地溶解到變壓器油中。
[0020] 本發明提供模擬變壓器油樣品配制、采集的方法，具體步驟如下：
[0021] (1)系統真空：將模擬變壓器油樣品的配制、采集裝置的真空度維持在550Pa~ 1050 Pa，靜置10~20分鐘。
[0022] (2)系統注油:將變壓器油通過凈化裝置過濾后，注入副油箱中。
[0023] (3)回用油凈化:將過濾后的變壓器油加熱到70~80°C，通過霧化裝置，將加熱后 的變壓器油霧化成0.1mm的液滴，在負壓狀態下，溶解于變壓器油中水分氣化成水蒸氣，油 溫升高后油中氣體的溶解度降低，水蒸氣和溶解氣體都從油中逸散出來，隨真空栗排出副 油箱，變壓器油落入副油箱底部，繼續進行加熱、霧化、除雜質的循環，此步驟持續進行90 min~120min〇
[0024] (4)運行油樣品配制:根據所模擬故障設定故障氣體濃度，包括特征氣體濃度和平 衡氣濃度，計算需要加入的各種氣體體積，將副油箱中變壓器油注入主油箱中，使凈化后的 變壓器油在主油箱和混油管路中，在50°C、20kPa~50kPa的條件下密閉循環，標準氣體氣瓶 二次減壓為60kPa~80kPa，然后將精確定量的待溶解氣體經由輔助氣體溶解裝置注入主油 箱中，加氣速度為〇.〇5L/min，循環15min。根據需要設定10%~90%飽和度，然后定量注入平 衡氣，充分循環，使油與待溶解氣體充分混合均勻。
[0025] 油樣品采集:對球囊充氣加壓并恒壓至130kPa，打開變壓器油采樣閥即可實現運 行變壓器油樣正壓采集。
[0026]進一步的，在步驟（1)之前對變壓器油進行排空處理:將調節油箱內殘余的運行變 壓器油排入主油箱中，通過雙向氣栗對球囊加壓并恒壓至130kPa，將主油箱中運行變壓器 油排出至回收桶中，通過循環栗將副油箱中的運行變壓器油排出至回收油容器中。
[0027]進一步的，所述平衡氣為氮氣。
[0028] 進一步的，溶解氣體包括變壓器在正常和故障狀態下產生的CH4、C2H6、C2H4、 C2H2、CO、C02、H2中的一種或幾種。
[0029] 進一步的，所述待溶解氣體包括CH4、C2H6、C2H4、02!12、〇)、〇)2、!12中的一種或幾 種。
[0030] 本發明的有益效果為:可以精確制作出多種典型變壓器故障狀態下的變壓器油， 油中各種特征氣體成分和含量準確可控，并且可以常溫下長時間恒值保存;本裝置提供多 個平行工位，能夠完全模擬實際變壓器油樣品采集過程，可安全、方便地用于油務化驗、電 氣試驗/化驗等專業的從業人員的技能培訓、考核、技術比武等工作，使用成本低，操作安 全，與現場操作契合度高，快捷方便;變壓器油采用回用凈化、循環使用的方式，經濟環保。
【附圖說明】 [0031] ：
[0032]圖1為本發明結構不意圖；
[0033]圖2為本發明中輔助氣體溶解裝置結構示意圖。
[0034]圖中：1_真空栗，2-霧化器，3-副油箱，4-排油閥，5-進油閥，6-循環栗，7-雙向閥， 8-換熱器，9-副油箱進油閥，10-排油栗，11-低油位液位計，12-球囊，13-主油箱，14-主油箱 混合油閥，15-凈化裝置，16-恒壓裝置，17-雙向氣栗，18-回收油容器，19-變壓器油采樣閥， 20-標準氣體氣瓶，21-平衡氣氣瓶，22-標準氣進樣定量閥，23-平衡氣進樣定量閥，24-手 動進樣定量器，25-手動進樣閥，26-進氣閥，27-調節油箱，28-高油位液位計，29-排空閥， 30-輔助氣體溶解裝置，31-進油閥，32-進氣管，33-出油管路，34-三通套管，35-篩分器，36-進油管路。
【具體實施方式】
[0035] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行進一步說明。
[0036] -種運行變壓器油采樣實訓裝置，包括：
[0037] 主油箱13,內部設恒壓排油裝置，用于配制預設和保存定值油樣品。主油箱13與調 節油箱27連通，油溫變化時油體積變化量通過調節油箱27儲存和補充；
[0038]調節油箱27,設有排空閥29,進油閥31，能夠儲存變壓器油，位于主油箱13上端，并 且與主油箱13連通；
[0039] 副油箱3,與主油箱13連通，外部設有循環栗6和真空栗1，內部設有霧化系統，用于 凈化回用油，去除殘余水分和各種溶解氣體雜質至基礎油；
[0040] 混油管路，包括控制與主油箱13連通的混油閥門14和排油栗10、控制與副油箱連 通的副油箱進油閥9;
[0041] 凈化循環管路，回用油通過凈化裝置15進入副油箱3,所述副油箱3頂部設有霧化 器2,凈化循環管路包括連接副油箱3底部的循環栗6,所述循環栗通過雙向閥7與換熱器8連 接，所述換熱器8通過混油管路與主油箱13和副油箱3連接；
[0042]氣體控制裝置，包括標準氣體氣瓶20、平衡氣氣瓶21和相應的標準氣進樣定量閥 22、平衡氣進樣定量閥23,還包括用于改變氣體濃度的手動進樣定量器24和相應的手動進 樣閥25,所述標準氣體氣瓶20、平衡氣瓶21和手動進樣定量器24通過四通連接件與進氣管 32連通，所述進氣管32與主油箱13連通；
[0043] 回收油容器18,通過凈化循環管路與主油箱13和副油箱3連通；
[0044] 變壓器油采樣裝置19,多個平行變壓器油采樣閥，用于采集成品的模擬變壓器油 樣品。
[0045] 進一步的，所述主油箱3為橄欖球型，所述排油裝置包括可充分填充主油箱內腔的 球囊12、控制球囊12壓力的恒壓裝置16、壓力傳感器和雙向氣栗17,所述球囊12的底部與主 油箱13底部密封連接，球囊12球體為耐油橡膠材料。
[0046] 進一步的，所述調節油箱27內設有高油位液位計28，主油箱13下部設有低油位液 位傳感器11，能精確控制進油量。
[0047] 進一步的，所述副油箱3體積為主油箱13的2倍，并且所述副油箱3底部為倒錐形。
[0048] 進一步的，所述進氣管32與主油箱13設有輔助氣體溶解裝置30,所述進氣管32與 主油箱13設有輔助氣體溶解裝置30,所述輔助氣體溶解裝置30包括分別連接進氣管32、進 油管路36、出油管路33的三通套管34，所述進氣管32上設有篩分器35，所述篩分器35為海綿 狀結構，所述篩分器35微孔孔徑為10~20微米，可以將待溶氣體細化成微氣泡，迅速完全地 溶解到變壓器油中。
[0049] 進一步的，所述副油箱3內部設有溫度傳感器，精確控制油溫。
[0050] 進一步的，所述凈化裝置15包括去除較大粒徑雜質的金屬燒結過濾器和去除大部 分水分和油泥的高分子吸附柱。
[0051] 配制模擬變壓器油時，如果裝置內有上一次運行時剩余的變壓器油，首先將調節 油箱27內殘余的運行變壓器油排入主油箱13中，通過雙向氣栗17對球囊12加壓并恒壓至 130kPa，將變壓器油排出至回收油容器18中，通過循環栗6將副油箱3中殘余的變壓器油排 出至回收油容器18中；
[0052]殘余的變壓器油排空后，通過雙向氣栗17排出球囊12內氣體，關閉球囊進氣閥門， 打開真空栗1將裝置內抽真空，維持真空度為550Pa~1050Pa，靜置10~20分鐘。
[0053]將回收油容器18中的變壓器油通過凈化裝置15過濾后，去除大部分水分和所有機 械雜質，注入主油箱13和調節油箱27中，到達高油位液位計28時停止進油，控制雙向氣栗17 向球囊12加壓并恒壓至130kPa，將所有變壓器油注入副油箱3中。
[0054]然后將副油箱3中的變壓器油深度凈化，首先開啟循環栗6、真空栗1、雙向栗7和恒 溫加熱裝置8,在恒溫加熱裝置8中將變壓器油加熱到70~80°C，經副油箱3頂部設置的霧化 器2，將變壓器油霧化成0.1mm的液滴，油中所有的溶解氣體和水分從油中逸散出來，隨真空 栗1排出副油箱3,此步驟持續進行90 min~120min。
[0055] 對回收油進行二次凈化處理后，檢測油中溶解氣體含量，考察油的凈化脫氣效果， 結果如表1，凈化效果良好。
[0056] 表1回收油的凈化脫氣效果試驗
[0057]
[0058] 1寸概評F-u傘和7jv〇r/yv艾壓益元aeflFm厄，七苛到拙相艾壓益拙旭n到拙相 進油閥9注入主油箱13中，關閉副油箱進油閥9,通過排油栗10和混合油閥14在50°C、20kPa ~50kPa的條件下在混油管路和主油箱13中密閉循環，然后將將精確定量的待溶解氣體通 過進氣管32和輔助氣體溶解裝置30注入主油箱中，加氣速度為0.05L/min，所述待溶解氣體 包括CH4、C2H6、C2H4、02!12、〇)、〇)2、!12中的一種或幾種，調節外接標準氣瓶二次減壓后的 進氣壓力至60~80kPa，設定平衡氣50%飽和度，循環，使油與待溶解氣體充分混合。將球囊 12充氣加壓并恒壓至130kPa，打開變壓器油采樣閥19即可實現運行變壓器油樣正壓采集。 采集配制好的油樣，用已經通過計量檢定的實驗室安捷倫色譜儀檢測變壓器油中溶解氣體 的濃度值作為標準值。對比預設定值，考察兩者吻合度。試驗結果如表2,配制濃度與實際濃 度的吻合度良好。
[0059] 表2配制濃度與實際濃度的吻合度試驗
[0060]
[0061]由球囊12充氮氣恒壓并體積膨脹，將配制好的定值油樣正壓排出，排出油的體積 由氣囊膨脹填充，因此在整個采油期間，油樣處于嚴格密封狀態，為單一液相，無空腔產生， 油中溶解氣體量值穩定。
[0062]檢測本裝置中變壓器油貯存Oh(原始含量）、24h、96h，各溶解氣體組分量值，考察 各溶解氣體組分穩定性。試驗結果如表3，穩定性良好。
[0063] 表3主油箱中油樣品的穩定性試驗
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[0065] 本裝置研發完成后，用于電力行業電氣試驗/化驗崗位員工培訓、考核以及電力院 校學生的教學工作，已運行15個月，完成職工培訓4036人/次，共計13680學時，完成學生教 學實訓720學時，變壓器油全量回用，零排放。運行耗材（電、氣體)成本約1200元，平均0.083 元/學時。參培員工反響良好，培訓教學效果顯著，經濟效益、社會效益顯著。
【主權項】
1. 一種運行變壓器油采樣實訓裝置，包括： 主油箱（13)，內部設恒壓排油裝置，用于配制和保存定值油樣品； 調節油箱（27)，設有排空閥（29)，進油閥（31)，能夠儲存變壓器油，位于主油箱（13)上 端，并且與主油箱（13)連通； 副油箱(3)，與主油箱（13)連通，所述副油箱(3)內部設有溫度傳感器，外部設有循環栗 (6)和真空栗（1 )，并且設有霧化系統，用于凈化回用油，去除殘余水分和各種溶解氣體雜質 至基礎油； 混油管路，包括控制與主油箱（13)連通的混油閥門（14)和排油栗（10)、控制與副油箱 (3)連通的副油箱進油閥（9); 凈化循環管路，所述凈化循環管路上依次設有排油閥(4)、雙向閥（7)、循環栗(6)、進油 閥（5)和凈化裝置（15)，所述排油閥（4)和雙向閥（7)之間連接換熱器(8)，所述循環栗(6)、 進油閥（5)之間連接副油箱(3); 氣體控制裝置，包括標準氣體氣瓶（20)、平衡氣氣瓶（21)和相應的標氣進樣定量閥 (22)、平衡氣進樣定量閥（23)，還包括用于改變氣體濃度的手動進樣定量器(24)和相應的 手動進樣閥（25)，所述標準氣體氣瓶(20)、平衡氣氣瓶(21)和手動進樣定量器(24)通過四 通連接件與進氣管(32)連通，所述進氣管(32)與主油箱（13)連通； 回收油容器（18)，通過凈化循環管路與主油箱（13)和副油箱(3)連通； 霧化系統，包括位于副油箱(3)頂部的霧化器(2)和凈化循環管路上并且連接副油箱底 部的循環栗(6)，所述循環栗(6)通過雙向閥（7)與換熱器(8)連接，所述換熱器(8)通過混油 管路與主油箱（13)和副油箱(3)連接； 采樣裝置(19)，多個平行變壓器油采樣閥，用于采集成品的模擬變壓器油樣品。2. 根據權利要求1所述一種運行變壓器油采樣實訓裝置，其特征在于，所述主油箱（13) 為橄欖球型耐壓容器，所述排油裝置包括可充分填充主油箱內腔的球囊（12)、控制球囊 (12)壓力的恒壓裝置（16)、壓力傳感器和雙向氣栗（17)，所述球囊（12)的底部與主油箱 (13 )底部密閉連接，球囊(12 )球體為耐油橡膠材料。3. 根據權利要求1所述一種運行變壓器油采樣實訓裝置，其特征在于，所述凈化裝置 (15)包括去除較大粒徑雜質的金屬燒結過濾器和去除大部分水分和油泥的高分子吸附柱。4. 根據權利要求1所述一種運行變壓器油采樣實訓裝置，其特征在于，所述副油箱(3) 體積為主油箱(13)的兩倍，并且所述副油箱(3)底部為倒錐形。5. 根據權利要求1所述一種運行變壓器油采樣實訓裝置，其特征在于，所述調節油箱 (27)內設有高油位液位計(28)，主油箱（13)下部設有低油位液位傳感器（11 )，能精確控制 進油量。6. 根據權利要求1所述一種運行變壓器油采樣實訓裝置，其特征在于，所述進氣管(32) 與主油箱（13)設有輔助氣體溶解裝置(30)，所述輔助氣體溶解裝置(30)包括分別連接進氣 管（32)、進油管路（36)、出油管路（33)的三通套管（34)，所述進氣管（32)上設有篩分器 (35)，所述篩分器(35)為海綿狀結構，所述篩分器(35)微孔孔徑為10~20微米。
【文檔編號】G09B9/00GK205609057SQ201620136766
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年2月24日
【發明人】李艷萍, 李勇, 謝峰, 湯振宇, 岳增偉, 王瑞, 于藝, 趙利, 崔斌, 孫學鋒, 劉興華
【申請人】國網技術學院, 國網山東省電力公司煙臺市福山區供電公司, 國網山東省電力公司, 國網山東省電力公司淄博供電公司, 國家電網公司