利用SF₆气体检测变压器有载分接开关绝缘油渗漏的方法

专利名称：：利用SF₆气体检测变压器有载分接开关绝缘油渗漏的方法
技术领域：
：本发明涉及一种检测方法，尤指一种利用SFe气体检测变压器有载分接开关绝缘油渗漏的方法。
背景技术：
：变压器作为电力系统中电压等级调节的重要设备，随着电力工业的发展，35kV以上的电力变压器大部分都安装了有载调压分接开关，其动作准确迅速，可以减少和稳定电压的波动、可以强制分配负荷电流，从而保证了电网安全可靠运行。但由于某些有载分接开关在设计、工艺、材质、安装、维护等方面存有缺陷，使其故障机率增加，其中分接开关中的绝缘油向变压器本体渗漏现象在许多电力部门都有发生，易造成变压器内部放电等事故假象，给电力工作者带来了许多的麻烦，对正确判断变压器内部运行状况造成严重影响，影响了正常的电力安全生产。目前判断变压器内部渗漏的方法主要是采用停电后人工检测渗漏点的方法，不仅增加了非计划停电次数，也增加了相应的维护费用。
发明内容本发明的目的是提供一种减少非计划停电次数，避免误判断的发生，准确的区分变压器内部故障的利用SF6气体检测变压器分接开关绝缘油渗漏的方法。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种利用SF6气体检测变压器有载分接开关绝缘油渗漏的方法，步骤如下步骤l、依据变压器中的变压器本体油、有载分接开关绝缘油重量，依据SF6气体稳定检测浓度20uL/L和绝缘油中加入SF6气体的最大体积百分比为6%，分别按下式计算加入有载分接开关绝缘油中SFe气体的最小体积和最大体积r-(M,+M2)+0.89x20xl(T6V'二M2+0.89X6%式中V-SF6气体最小加入体积，单位L;Mr是变压器本体油重量，单位Kg;M2-是变压器有载开关油重量，单位Kg;V'-SF6气体最大加入体积，单位L;步骤2、选用合格的、新SFe气体，加入到有载分接开关绝缘油中，其加入量大于步骤1中计算的最小加入量，小于或等于步骤1中计算的最大加入量；步骤3、按步骤2加入SF6气体的变压器运行一个月后，取变压器本体油的油样；步骤4、对步骤3选取的变压器本体油油样进行色谱分析；使用气相色谱分析时，选用上长2m、内径3mm的不锈钢管，内部充填6080目的GDX104担体制作成入SFe气体分析色谱柱；选用氢气作载气，使用气相色谱仪进行分析。使用液相色谱分析，直接对样品油样进行分析。步骤5、根据步骤4的检测结果判断如果检测到SFe气体，说明有载分接开关绝缘油渗漏到变压器本体油中，同时根据检测到的SFe气体浓度可以判断渗漏的速度；如果没有检测到Sh气体，说明有载分接开关绝缘油没有渗漏到变压器本体油中。上述利用SF6气体检测变压器有载分接开关绝缘油渗漏的方法，步骤1所述的SFe气体稳定检测溶度20uL/L按下述方法确定a、载气中SK最小检测浓度的确定选取7只光滑、清洁、密封良好的100mL注射器，分别取氢气100mL，然后用10uL的微量注射器，分别向7只注射器中加入5yL、4pL、3uL、2.5uL、2uL、1.5uL、1hL的纯SFs气体，分另l頂己希U成浓度为50"L/L、40uI7L、30uI7L、25tiIVL、20uI7L、15uI7L、10txL/LSF6样品气体，然后分别抽取0.5mL的气样，利用色谱仪鉴定出最小检测极限为20yL/L。b、绝缘油中SF6最小检测浓度的确定选取7只光滑、清洁、密封良好的100mL注射器，分别取新绝缘油100mL，然后用10UL的微量注射器，分别向7只注射器中加入5"、4uL、3"、2.5UL、2"、1.5ixL、1"的浓度为106uL/L的纯SFe气体，分别配制成浓度为50uL/L、40uL/L、30yL/L、25pL/L、20uL/L、15uL/L、10uL/LSFe样品溶液，然后分别抽取0.5mL的油样，利用色谱仪鉴定出最小检测极限为20uL/L。所述的绝缘油中加入SF6气体的最大体积百分比为6y。是按照下述方法确定根据《变压器分析与诊断》可知，油中气体的体积含量约为绝缘油体积的10%;经测试绝缘油中含气量的体积比为4%，确定向有载分接开关绝缘油中加入的SFs气体的体积最多为6%。上述利用SF6气体检测变压器有载分接开关绝缘油渗漏的方法，其特征在于步骤2所述的加入SF6气体的纯度》99.99%。本发明的有益效果是由于SF6气体具有优良理化特性，不然、不爆、绝缘能力强、灭弧能力高，且化学性能稳定，在炽热的温度下不与氧气、氩气、铝等其它许多物质发生反应，其分解温度2000°C，是绝缘油分解温度105'C的19倍，是一种优于空气和油的新一代超高压绝缘介质材料。因此SF6气体是鉴别有载分接开关渗漏的最佳气体。利用SF6气体检测变压器内部渗漏的方法来确定有载分接开关渗漏问题，对电网经济、安全运行有着深远意义，可以在不停电的情况下进行，省时省力1、避免了误判断事故的发生；2、减少了变压器非计划停电及限制负荷时间；3、大大降低了人力、物力、材力的经济支出；4、减少了劳动强度及不安全因素等。下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述图1是本发明工艺流程图图2是本发明SF6气体标样色谱分析谱图图3是本发明SF6样品气体配制20liL/L色谱分析谱图图4是本发明SFe样品溶液配制20uL/L色谱分析谱图具体实施例方式如图1所示，一种利用SF6气体检测变压器有载分接开关绝缘油渗漏的方法，步骤如下步骤l、依据变压器中的变压器本体油、有载分接开关绝缘油重量，依据SF6气体稳定检测浓度20uL/L禾赠色缘油中加入SF6气体的最大体积百分比为6%，分别按下式计算加入有载分接开关绝缘油中SF6气体的最小体积和最大体积F二(M,+M2)+0.89x20xlO"6V'=M2+0.89X6%式中V-SF6气体最小加入体积，单位L;M^是变压器本体油重量，单位Kg;M2-是变压器有载开关油重量，单位Kg;V'-SF6气体最大加入体积，单位L;步骤2、选用合格的、新SF6气体，加入到有载分接开关绝缘油中，其加入量大于步骤1中计算的最小加入量，小于或等于步骤1中计算的最大加入量；步骤3、按步骤2加入SF6气体的变压器运行一个月后，取变压器本体油的油样；步骤4、对步骤3选取的变压器本体油油样进行色谱分析；使用气相色谱分析时，选用上长2m、内径3mm的不锈钢管，内部充填6080目的GDX104担体制作成入SFe气体分析色谱柱；选用氢气作载气，使用气相色谱仪进行分析。使用液相色谱分析，直接对样品油样进行分析。步骤5、根据步骤5的检测结果判断如果检测到SF6气体，说明有载分接开关绝缘油渗漏到变压器本体油中，同时根据检测到的SFe气体浓度可以判断渗漏的速度；如果没有检测到SF6气体，说明有载分接开关绝缘油没有渗漏到变压器本体油中。步骤1所述的SFe气体稳定检测溶度20&L/L按下述方法确定a、载气中SFe最小检测浓度的确定选取7只光滑、清洁、密封良好的100mL注射器，分别取氢气lOOmL,然后用10uL的微量注射器，分别向7只注射器中加入5uL、4"L、3uL、2.5ixL、2uL、1.5yL、luL的纯SFe气体，分另U酉己审U成浓度为50uI7L、40uliL、30uL/L、25uL/L、20uI7L、15uI7L、10uL/LSFe样品气体；然后分别抽取0.5mL的气样，利用色谱仪鉴定出最小检测极限为20uL/L。b、绝缘油中SF6最小检测浓度的确定选取7只光滑、清洁、密封良好的lOOmL注射器，分别取新绝缘油100mL，然后用lOiiL的微量注射器，分别向7只注射器中加入5UL、4uL、3uL、2.5uL、2uL、1.5uL、1uL的浓度为106uL/L的纯SFe气体，分别配制成浓度为50uL/L、40uL/L、30uL/L、25uL/L、20uL/L、15yL/L、10uL/LSFe样品溶液；然后分别抽取0.5mL的油样，利用色谱仪鉴定出最小检测极限为20UL/L。所述的绝缘油中加入SF6气体的最大体积百分比为696是按照下述方法确定根据《变压器分析与诊断》可知，油中气体的体积含量约为绝缘油体积的10%;经测试绝缘油中含气量的体积比为4%，确定向有载分接开关绝缘油中加入的SFe气体的体积最多为6%。步骤2所述的加入SFe气体的纯度^99.99%。确定变压器绝缘油中加入SF6气体对油质的影响以及加入的量是实现本发明的前提，为实施本发明，首先确定绝缘油中SFe气体分配系数、气相色谱仪对SF6气样的最小检测极限，同时鉴定加入SFe气体对绝缘油的油质。首先按下述方法对绝缘油中SF6气体的分配系数进行测定1、取新绝缘油500mL做为空白油。2、用100mL注射器吸取空白油20mL，再注入20mL的SFe气体，放入在恒温为50。C的振荡仪中，振荡平衡后，取出全部平衡气体，并分析SFe气体浓度，详见表一。3、向第一次平衡后注射器油样中注入20mL纯氢气作载气，放入在恒温为50'C的振荡仪中进行第二次振荡，振荡平衡后，取出全部平衡气体，并准确的读出气体体积，然后分析SFe气体浓度，相见表4、根据GB/T17623-1998气相色谱测定法中的绝缘油中气体分配系数测定公式计算出SF6气体在绝缘油中分配系数，、详见表一。表一绝缘油中SF6气体分配系数的测定表<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>根据不同的SF6气体浓度，测定气相色谱仪对SF6气样的最小检依据定律(1)当量定理MiV「M2V2;(2)、气体分子扩散理论由物质分子运动可知，由于相互接触的物体的分子是在无规则地运动着，所以，这些分子自然就会越过物体的接触而彼此渗入、自发地相互搀混，形成扩散现象。(3)分配定律溶质同时分别溶解在两种互不相溶或几乎不相溶的混合液体中时，它在两种液体的溶剂中的浓度比有一个定值或接近于一个定值，此定值约等于溶质在两种液体溶剂中溶解度之比，其中所说的比例关系，叫做分配系数。参照图2用SP-3430型气相色谱仪确定纯度》99.99%的SF6气体的出峰时间、出峰面积及浓度。参照图3、表二对不同浓度的SFs气样进行色谱分析选取7只光滑、清洁、密封良好的lOOrnL注射器，分别取氢气100mL，然后用10"L的微量注射器，分别向7只注射器中加入5uL、4uL、3uL、2.5uL、2uL、1.5uL、luL的纯SF6气体，分别配制成浓度为50uL/L、40uL/L、30uL/L、25uL/L、20uL/L、15uL/L、10uL/LSF6样品气体。然后分别抽取0.5mL的气样注入色谱仪中，鉴定出最小检测极限为20nL/L。表二不同浓度的SF6气样色谱分析结果表SF6样品气样(uL/L)气相色谱仪分析结果第一次配样第二次配样第三次配样5040.336.051.54034.139.1543028.021.036.02533.223.033,02018.715.215.71511痕910痕痕痕由表二和图3可以看出1、SF6气样浓度与色谱仪测试出来的数据偏差比较大。根据气体分子扩散理论可知，相互接触的物体分子会彼此渗入、自发地相互搀混，但由于SF6气体分子量大，易下沉，当SF6气体与稀释气体相互搀混时，就会出现分布不均现象，而造成试验数据偏差。2、SF6气样的最小检测极限浓度应为20uL/L。参照图4、表三对不同体积浓度的SF6绝缘油样品溶液进行色谱分析选取7只光滑、清洁、密封良好的100mL注射器，分别取新绝缘油100mL，然后用10uL的微量注射器，分别向7只注射器中加入5ixL、4"L、3ixL、2.5uL、2uL、1.5uL、1uL的纯SFe气体(浓度为10VL/L),分别配制成浓度为50uL/L、40uL/L、30uL/L、25uL/L、20uL/L、15uL/L、10uL/LSFe样品溶液。然后分别抽取0.5mL的油样注入色谱仪中，鉴定出最小检测极限为20uL/L。表三不同体积浓度的SF6绝缘油样品溶液进行色谱分析结果<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>由表三和图4可以看出1、SF6样品溶液浓度与色谱仪分析数据误差符合导则规定，这说明SF6气体是可溶与绝缘油中。2、由表三可知SF6气样的最小检测极限应为20uL/L。根据以上气样和油样的测试结果，可以确定气相色谱仪对SFe气样的最小检测极限浓度为20iiL/L左右。不同浓度的SF6油样的油质情况，见表四:表四不同浓度的SF6油样的油质情况<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>由表四油质试验数据可知当油中搀混不同浓度的SFe气体时，其SF6油样符合绝缘油国标要求。实施例l以变压器本体油50吨、分接开关绝缘油500公斤为例步骤l、确定往有载分接开关中添加的SF6气体量依据SFe气体稳定检测溶度20uL/L和绝缘油中加入SFe气体的最大体积百分比为6%，分别按下式计算有载分接开关绝缘油中SF6气体的最小体积和最大体积F-(M,+M2)+0.89x20x10—6=(50000+500)+0.89X20X10—6=1.1(L)V'=M2+0.89X6o/q=500+0.89X6%=33.7(L)式中V-SF6气体最小加入体积，单位L;M厂是变压器本体油重量，单位Kg;M厂是变压器有载开关油重量，单位Kg;V'-SF6气体最大加入体积，单位L;由于有载分接开关绝缘油中加入最小体积的SFe气体时，有载分接开关中的绝缘油全部渗漏到变压器本体油中，变压器本体油中SF6气体的体积浓度为20ixL/L，但是在实践中这种情况是不可能的，因此，在实际工作中，加入SF6气体时要远远大于最小体积量，一般接近或者等于最大体积量。500kg有载分接开关油中添加33.7LSFe气体时，其浓度为60000uL/L。步骤2、选用合格的纯度为99.99%的新SFe气体，加入加入33.7L到有载分接开关绝缘油中；步骤3、按步骤2加入SF6气体的变压器运行一个月后，取变压器本体油的油样；并按照一个月的间隔时间连续取样3次；确定渗漏量为多少时，色谱仪才有响应即50吨变压器本体油的变压器，需要渗漏多少mL含量为60000uL/LSF6的分接开关油，色谱仪才有响应值根据当量定律MW=M2V2可以计算出最小渗漏量V"60000XVl=20X50000+0.89最小渗漏量^=18.7L所以当有载分接开关油渗漏量为18.7升时，色谱仪才有响应，也就是说当18.7升溶于50吨油的变压器中，50吨油的SFe含量为20uL/L，此时取样，色谱仪可检测出SFe含量，确定分接开关有渗漏点。步骤4、选用上长2m、内径3mm的不锈钢管，内部充填6080目的GDX104担体制作成入SF6气体分析色谱柱;选用氢气作载气，使用气相色谱仪，对步骤3选取的变压器本体油油样进行气相色谱分析；先对色谱仪进行标定，再对油样进行振荡脱气，振荡平衡后，取出全部平衡气体，并准确的读出气体体积，然后取0.5mL气样注入色谱仪，经过色谱柱，最后由热导鉴定器鉴别SF6气体是否存在，并准确的计算出SFe含量。连续取样3次，分析结果为OuL、OuL、15uL;步骤5、根据步骤4的检测结果判断步骤4的检测结果的结果表明前两次均未检测出SFs气体，说明有载分接开关绝缘油没有或者很少有SFe气体渗漏到变压器本体油中，第3次检测到SF6气体，说明有载分接开关绝缘油渗漏到变压器本体油中，一旦从变压器本体油中检测到SF6气体，就需要縮短取样间隔，一个月的时间间隔改为10天取样一次或者1天取样一次，进行分析确定渗漏的速度。实施例2选110kV建设变电站，变压器型号为SFZLB-31500/110，出场编号为818L06-1。该变压器自八三年投运，在运行期间发现，有载分接开关的油重400kg，怀疑有载分接开关油室往本体渗漏；步骤l:确定SFs气体的添加量有载分接开关的体积400X0.89=449LSF6气体的添加量449X6%=27L步骤2:向有载分接开关油中注入27L的SF6气体选纯度为99.99%的SF6气体和精密调节阀，用不锈钢管将其连接，一边接SF6减压阀输出口，一边与有载分接开关的气体继电器放气嘴相连。调节精密针阀，使SFe气体流速控制在125ml/min，便于SF6气体缓慢均匀的溶解在油中。连续充气4小时，达到SF6气体的确定量27L。步骤3:采集油样，准备SF6气体渗漏分析，注入SF6气体一天后开始取样，按照一天的时间间隔连续取样10次；步骤4:制作SFe气体分析色谱柱；对步骤3连续10天采集的变压器本体油样进行气相色谱分析，具体分析结果见下表<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>步骤5:由步骤4的分析结果可知，变压器的有载分接开关绝缘油向变压器本体油中渗漏。本发明利用间接的方法来确定有载分接开关渗漏问题，对电网经济、安全运行有着深远意义避免了误判事故的发生；可根据测试数据，判断设备内部故障性质和大概位置，为检修工作提供可靠的科学依据；减少了变压器非计划停电及限制负荷时间；大大降低了人力、物力、材力的经济支出；减少了劳动强度及不安全因素等。随着气相色谱分析精度的不断提高，利用SFe气体检测变压器有载分接开关绝缘油渗漏的方法的最小检测浓度由20uL/L将会逐渐降低，那么，有载分接开关绝缘油的最小渗漏量的测定就会降低。即便有少量渗漏也可测定。更有利于本发明的推广应用。权利要求1、一种利用SF6气体检测变压器有载分接开关绝缘油渗漏的方法，其特征在于步骤如下步骤1、依据变压器中的变压器本体油、有载分接开关绝缘油重量，依据SF6气体稳定检测浓度20μL/L和绝缘油中加入SF6气体的最大体积百分比为6％，分别按下式计算加入有载分接开关绝缘油中SF6气体的最小体积和最大体积V＝(M1+M2)÷0.89×20×10-6V′＝M2÷0.89×6％式中V-SF6气体最小加入体积，单位L；M1-是变压器本体油重量，单位Kg；M2-是变压器有载开关油重量，单位Kg；V′-SF6气体最大加入体积，单位L；步骤2、选用合格的、新SF6气体，加入到有载分接开关绝缘油中，其加入量大于步骤1中计算的最小加入量，小于或等于步骤1中计算的最大加入量；步骤3、按步骤2加入SF6气体的变压器运行一个月后，按照一定的时间间隔取变压器本体油的油样；步骤4、对步骤3选取的变压器本体油油样进行色谱分析；步骤5、根据步骤5的检测结果判断如果检测到SF6气体，说明有载分接开关绝缘油渗漏到变压器本体油中，同时根据检测到的SF6气体浓度可以判断渗漏的速度；如果没有检测到SF6气体，说明有载分接开关绝缘油没有渗漏到变压器本体油中。2、按照权利要求1所述的利用SF6气体检测变压器有载分接开关绝缘油渗漏的方法，其特征在于步骤1所述的SFe气体稳定检测溶度20nL/L按下述方法确定a、载气中SFs最小检测浓度的确定选取7只光滑、清洁、密封良好的lOOmL注射器，分别取氢气100mL，然后用10uL的微量注射器，分别向7只注射器中加入5yL、4uL、3uL、2.5uL、2uL、1.5卩L、luL的纯SFe气体，分另iJ配帝(J成浓度为50u!7L、40"I7L、30uIVL、25uI7L、20yl7L、15uIVL、10UL/LSFe样品气体，然后分别抽取0.5mL的气样，利用色谱仪鉴定出最小检测极限为20yL/L;b、绝缘油中SF6最小检测浓度的确定选取7只光滑、清洁、密封良好的100mL注射器，分别取新绝缘油100mL，然后用10"L的微量注射器，分别向7只注射器中加入5uL、4uL、3uL、2.5uL、2uL、1.5uL、1uL的浓度为106uL/L的纯SFe气体，分别配制成浓度为50uL/L、40PL/L、30nL/L、25uL/L、20uL/L、15tiL/L、10uL/LSFe样品溶液，然后分别抽取0.5mL的油样，利用色谱仪鉴定出最小检测极限为20nL/L;所述的绝缘油中加入SF6气体的最大体积百分比为6%是按照下述方法确定根据《变压器分析与诊断》可知，油中气体的体积含量约为绝缘油体积的10%;经测试绝缘油中含气量的体积比为4%，确定向有载分接开关绝缘油中加入的SF6气体的体积最多为6%。3、按照权利要求1所述的利用SFe气体检测变压器有载分接开关绝缘油渗漏的方法，其特征在于步骤2所述的加入SFe气体的纯度》99.99%。全文摘要本发明涉及一种利用SF₆气体检测变压器有载分接开关绝缘油渗漏的方法，先计算加入有载分接开关绝缘油中SF₆气体的体积；按照计算值将SF₆气体加入到有载分接开关绝缘油中；取变压器本体油的油样；使用气相色谱仪，对选取的变压器本体油油样进行色谱分析；如果检测到SF₆气体，说明有载分接开关绝缘油渗漏，如果没有检测到SF₆气体，说明有载分接开关绝缘油没有渗漏。本发明利用间接的方法来确定有载分接开关渗漏问题，避免了误判事故的发生；可判断设备内部故障性质和大概位置，为检修工作提供可靠的科学依据；减少了变压器非计划停电及限制负荷时间；大大降低了人力、物力、材力的经济支出；减少了劳动强度及不安全因素等。文档编号G01P5/00GK101435734SQ20081023098公开日2009年5月20日申请日期2008年11月11日优先权日2008年11月11日发明者曾定文,杨海峰,段利伟,牛宇干,王俊良,王振方,白慧芳,郑俊阳申请人:河南省电力公司平顶山供电公司