一种变压器油气在线监测方法与流程

1.本发明涉及变压器油气监测技术领域，尤其涉及一种变压器油气 在线监测方法。


背景技术：

2.电力变压器作为电力系统最重要的设备之一，它的正常稳定运行 直接关系到电网安全。为了实时有效的监测变压器的实际运行情况， 达到早期预报故障，避免恶性事故发生，越来越多的在线监测技术被 研究利用。
3.自预防性维修体制建立以来，对变压器的油中溶解气体分析采用 离线的色谱检测技术，即定期从变压器运行现场采集油样后，在实验 室中使用气相色谱仪检测出油中溶解气体，进而诊断变压器的故障类 型，但这种方式存在检测程序复杂、周期长等缺点，其检测结果难以 及时反映设备的当前工作状况。
4.为此，我们提出一种变压器油气在线监测方法来解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种 变压器油气在线监测方法。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
7.一种变压器油气在线监测方法，包括以下步骤：
8.s1、变压器本体油经循环管路循环进入脱气装置；
9.s2、采用高分子聚合物薄膜法对气体进行油气分离；
10.s3、油气分离后根据气体检测组分的不同，油中溶解气体在线监 测划分为单组分和多组分在线监测；
11.s4、处理后的气体由检测器检测并转换为与气体含量成正比的电 信号，经模数转换后将气体的组分与浓度信息存储在终端计算机的存 储单元内，供就地分析或远程调用。
12.在上述的变压器油气在线监测方法中，所述步骤s2中高分子聚 合物薄膜法过程为：油中溶解气体分子经过脱气膜向气室扩散，经过 一定时间后，脱气膜两侧的气体压力达到动态平衡，从而实现了油气 分离。
13.在上述的变压器油气在线监测方法中，所述气体在脱气膜内溶解 符合henry定律，从油中渗透到气室的气体总量为：
[0014][0015]
式中，脱气膜的气体渗透系数为h(单位：m2/(s
·
pa))，a是分 离膜的有效的渗透面积，d是分离膜的厚度，p1、p2分别是高、低压 侧压强，t是渗透时间；
[0016]
若气室的容积已知，则透过脱气膜的气体的浓度为：
[0017]
[0018]
式中，c、c0分别是当前及初始状态下气室中的气体浓度，c'是 油中气体的浓度(单位：ppm)，h'是分离膜的气体渗透率(单位： cm
·
ml/(cm2·s·
pa))，a是分离膜的面积(单位：cm2)，t是渗透时 间(单位：s)，d为分离膜的厚度(单位：mm)，v表示为气室容积(单位ml),k代表气体平衡常数。
[0019]
在上述的变压器油气在线监测方法中，当渗透时间趋于无穷时， c
∞
趋近于9.87kc'，则气室中气体浓度只由气体组分及油中气体的浓度 决定，平衡时间受脱气膜的气室结构影响，而平衡浓度不受影响，由 上述分析可知，改良气室结构、改变油气两侧压强可影响脱气膜实时 性，而从本质上提高脱气膜的实时性，就需要对膜厚度、膜的有效渗 透面积及渗透系数这些脱气膜本身的参数进行优化选择。
[0020]
在上述的变压器油气在线监测方法中，所述步骤s2中油气分离 使用到以下设备包括微型磁力油泵、微型气室、脱气膜、气体真空泵、 定量管和止回阀；
[0021]
油气分离的具体步骤为：
[0022]
1)过滤网的输出端经手动阀与磁力油泵相连，用于分离油和气 的脱气膜安装在微型气室内；
[0023]
2)微型磁力油泵在控制单元的控制下使油流速度控制在 200ml/min内，将预处理后的变压器油送入微型气室，避免油流带电 的发生；
[0024]
3)气体真空泵通过电动阀和定量管相连，对微型气室进行抽真 空，在气路侧形成负压，使得待检测的油能够快速通过脱气膜，大大 缩短系统脱气平衡周期，止回阀避免待检测的油倒流。
[0025]
在上述的变压器油气在线监测方法中，所述步骤s3中对多组分 气体分离的方式可以为：
[0026]
釆用双柱联用的方式分离混合气体，其中第一个色谱柱填充hgd-201，实现对ch4、c2h6、c2h4、c2h2的分离，第二个色谱柱填 充活性炭，实现对h2、o2与co的分离，并且采用十二通阀配置柱的 连接方式，使得交替工作在回流和进样两种状态，能够减小系统体积。
[0027]
在上述的变压器油气在线监测方法中，所述步骤s3中对多组分 气体分离的方式还可以为：
[0028]
利用傅立叶红外光谱技术检测气体，基于光的干涉原理，将待测 气体置于迈克尔逊干涉光路中，动镜移动时，探测器上将得到强度不 断变换的干涉波；分别对样品和背景的干涉图进行傅立叶变换，并进 行除法运算，可以得到样品的透射光谱；再将得到的透射光谱取对数 即可获得样品的吸收光谱，分析该光谱就可判断出样品的成分及含 量。
[0029]
在上述的变压器油气在线监测方法中，所述步骤s4中对气体进 行检测时采用固体氧化物燃料电池传感器，在高温环境下工作，气体 反应快速，可用于在线监测，具体的步骤包括：
[0030]
a、ch4、c2h2燃料气持续进入阳极被吸附在阳极表面，经多孔 结构扩散到阳极与电解质的交界面；
[0031]
b、在阴极一侧持续通入空气，由于阴极本身的催化作用，使得 到电子变为到达固体电解质与阳极的界面，与燃料气发生反应，失去 的电子通过外电路回到阴极；
[0032]
c、阳极的可燃性气体发生氧化反应失去电子，阴极的氧化气体 发生还原反应得到电子，电子的运动使得阳极和阴极之间产生电流， 通过传感器技术把电流信号转换成电
压信号，两极之间的电子转移的 数量决定了传感器的输出电压信号。
[0033]
与现有技术相比，本一种变压器油气在线监测方法的优点在于：
[0034]
1、本发明从复杂程度、造价等方面考虑，薄膜透气法能够较好 地满足在线监测的应用要求，因而其应用较多。
[0035]
2、本发明采用非接触性的光学检测技术，将其用于油中溶解气 体在线监测不需要消耗样气和载气，也不需要分离气体，检测准确度 高、速度快，具有重复性和再现性，可实现免维护，能够自然地克服 传统在线监测技术的诸多缺点。
附图说明
[0036]
图1为本发明提出的一种变压器油气在线监测方法的方法步骤 图；
[0037]
图2为本发明提出的一种变压器油气在线监测方法的油中溶解 气体在线监测的方法流程图；
[0038]
图3为本发明提出的一种变压器油气在线监测方法的傅立叶红 外光谱技术检测气体的基本原理图。
具体实施方式
[0039]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方 案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部 分实施例，而不是全部的实施例。
[0040]
实施例1
[0041]
参照图1-2，一种变压器油气在线监测方法，包括以下步骤：
[0042]
s1、变压器本体油经循环管路循环进入脱气装置；
[0043]
s2、采用高分子聚合物薄膜法对气体进行油气分离；
[0044]
s3、油气分离后根据气体检测组分的不同，油中溶解气体在线监 测划分为单组分和多组分在线监测；
[0045]
s4、处理后的气体由检测器检测并转换为与气体含量成正比的电 信号，经模数转换后将气体的组分与浓度信息存储在终端计算机的存 储单元内，供就地分析或远程调用。
[0046]
其中，步骤s2中高分子聚合物薄膜法过程为：油中溶解气体分 子经过脱气膜向气室扩散，经过一定时间后，脱气膜两侧的气体压力 达到动态平衡，从而实现了油气分离。
[0047]
具体的，气体在脱气膜内溶解符合henry定律，从油中渗透到气 室的气体总量为：
[0048][0049]
式中，脱气膜的气体渗透系数为h(单位：m2/(s
·
pa))，a是分 离膜的有效的渗透面积，d是分离膜的厚度，p1、p2分别是高、低压 侧压强，t是渗透时间；
[0050]
若气室的容积已知，则透过脱气膜的气体的浓度为：
[0051][0052]
式中，c、c0分别是当前及初始状态下气室中的气体浓度，c'是 油中气体的浓度(单位：ppm)，h'是分离膜的气体渗透率(单位： cm
·
ml/(cm2·s·
pa))，a是分离膜的面积
此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明 的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围 之内。