绝缘油含气量检测方法、检测系统、控制方法与流程

本发明涉及绝缘油含气量检测技术领域，具体来说是绝缘油含气量检测方法、检测系统、控制方法。

背景技术：

电力系统的安全运行对国民经济有着极其重要的意义，变压器是影响电网安全、稳定运行的重要因素之一。变压器油中含气量是指溶解在绝缘油中的气体总含量，包括：氧气、氮气、烃类气体、一氧化碳和二氧化碳等。变压器油含气量的大小将直接影响变压器的绝缘性能，油中溶解的气体，在高场强的作用下，气体会发生电离，当温度和压力骤然下降时会形成气泡并把气泡拉成长体，极易发生气体碰撞游离，造成击穿，危及设备安全运行。因此，对含气量进行有效测定和可靠评价尤为重要。国家标准gb/t7595-2017《运行中变压器油质量标准》对330～500kv的变压器、电抗器油做出了规定：绝缘油中含气量控制标准是投运前为1％、运行中为3％。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。由于变压器用绝缘油对含气量有具体的控制指标，国内外相继开展了含气量测试技术研究。目前国内外有多种含气量测试方法如：气相色谱测定法、二氧化碳洗脱法、真空压差法等。

如申请号为cn201621479772.9公开的一种便携式绝缘油含气量测试仪，包括进油样口，进油样口通过第一电磁阀与定量罐的顶部连通，定量罐的底部通过第二电磁阀与油气分离装置的进油口连通，油气分离装置密封安装在真空脱气罐内，真空脱气罐的顶部通过第三电磁阀与定量罐的顶部连通，真空脱气罐的底部通过第四电磁阀与排油灌的顶部连通，排油灌底部通过第五电磁阀与油泵的抽油口连通，油泵的排油口与排油样口连通，排油灌的顶部还通过第六电磁阀与真空泵连通，真空泵还通过第七电磁阀与真空脱气罐的顶部连通，定量罐的顶部通过第八电磁阀与大气连通，真空脱气罐的顶部设有压力变送器，真空脱气罐上设有温度传感器。适用于测量绝缘油的含气量。该装置为按照国标的要求制作，采用真空压差法测量绝缘油的含气量。

但是现有的绝缘油含气量检测方法的缺陷如下：

真空压差法缺点：

1.必须选用小量程高精度绝压传感器做测量元件，成本比较高；

2.传感器在整个测量范围内数据并不是完全线性的，数据不准确；

3.在检测低含气量油样时(＜0.5％)数据受限于传感器精度，传感器本身产生的误差会造成检测重复性较差；

4.在检测高含气量油样时，随着气体的析出，脱气压力会逐渐升高，逐渐升高的压力又会反向影响油中气体的释放，造成测试结果不准。

气相色谱法缺点：

1.油样必须先经过恒温振荡，振荡过程中由于玻璃注射器本身的气密性问题，有可能会造成含气量变化；

2.做样时间长，流程复杂；

3.在高含气量情况下，色谱法数据会失真。

二氧化碳洗脱法缺点：

二氧化碳洗脱法会把油样中本身含有的二氧化碳也给洗脱掉，造成结果偏差。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于如何提供一种检测精度高、操作便捷的变压器绝缘油含气量检测方法。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

一种通过脱气体积计量绝缘油含气量检测方法，包括以下步骤：

步骤1.抽取体积为v1的绝缘油至极限真空容器中；

步骤2.将装有v1体积的容器再抽至极限真空，并读取气体体积v2；

步骤3.读取气体体积v2；计算含气量g＝v2/v1×100％。

本发明提供的检测方法，采用脱气体积计算含气量，无需对绝缘油进行前期处理，避免了前处理过程中人为操作与所用器件对样品含气量的影响，可以脱出二氧化碳，精度高。

进一步的，步骤1-步骤3在恒温环境下执行。

进一步的，所述步骤2中，当容器抽至极限真空后维持设定时间后再读取气体体积。

对应的，本发明还提供一种通过脱气体积计量绝缘油含气量检测系统，应用上述方法中，包括进油口(1)、排油口(7)、注射泵(3)、脱气室(5)、真空泵(9)、排气口(10)、气体收集容器(13)、真空计(14)、电磁阀一(2)、电磁阀二(4)、电磁阀三(6)、排油口(7)、电磁阀四8、电磁阀五(11)、电磁阀六(12)；

所述真空计(14)与脱气室(5)固定；所述进油口(1)与脱气室(5)的进口通过第一管道连通；所述脱气室(5)的排气口(10)通过第二管道与真空泵(9)的进口连接，真空泵(9)的出口与气体收集容器(13)的进口通过第三管道连接；

在所述注射泵(3)通过旁管与第一管道连通，在注射泵(3)的上下游分别设置所述电磁阀一(2)、电磁阀二(4)；在所述第二管道上设有电磁阀四8，在第三管道上设有电磁阀六(12)；

所述排油口(7)与脱气室(5)的排油孔通过旁管连通，在排油口(7)与排油孔之间安装有电磁阀三(6)；在真空泵(9)与电磁阀六(12)之间还设置有排气口(10)，排气口(10)处安装有电磁阀五(11)；

所述气体收集容器(13)的气体体积可读。

进一步的，还包括恒温箱，所述进油口(1)、排油口(7)、注射泵(3)、脱气室(5)、真空泵(9)、排气口(10)、气体收集容器(13)、恒温浴、电磁阀一(2)、电磁阀二(4)、电磁阀三(6)、排油口(7)、电磁阀四8、电磁阀五(11)、电磁阀六(12)均位于恒温箱内。

进一步的，所述电磁阀一(2)至电磁阀六(12)均为真空电磁阀，所述注射泵(3)为柱塞式定量油泵，真空泵(9)极限真空为10^-6帕，所述恒温箱的温度为50℃。

进一步的，所述气体收集容器(13)为注射器。

进一步的，还包括控制器；所述控制器分别与电磁阀一(2)至电磁阀六(12)、注射泵(3)、真空计(14)、真空泵(9)通信连接。

对应的，本发明还挺一种通过脱气体积计量绝缘油含量检测系统的控制方法，应用上述检测系统中，包括以下步骤：

步骤1.控制器先控制电磁阀三(6)打开，让脱气室(5)内残油排空；

步骤2.控制器关闭电磁阀三(6)，打卡电磁阀四8、电磁阀五(11)、真空泵(9)，开始对脱气室(5)进行抽真空，真空计(14)采集脱气室(5)内真空度并发送给控制器，当真空度达到极限真空时，控制器控制电磁阀五(11)、真空泵(9)；

步骤3.然后控制器控制电磁阀一(2)、注射泵(3)打开，注射泵(3)抽取油样，抽取设定时间后控制器控制电磁阀一(2)和注射泵(3)；

步骤4.控制器控制电磁阀二(4)和注射泵(3)，注射泵(3)向脱气室(5)内注入体积为v1的油样，然后关闭电磁阀二(4)和注射泵(3)；

步骤5.控制器控制电磁阀四8、电磁阀六(12)、真空泵(9)打开，根据真空计(14)的反馈，将脱气室(5)抽至极限真空；然后关闭电磁阀四8、电磁阀六(12)、真空泵(9)；

步骤6.读取气体收集容器(13)的气体体积度数v2；

步骤7.计算油样的气体含量g＝v2/v1×100％。

进一步的，所述步骤5中，当脱气室(5)抽至极限真空时，维持设定时间后再关闭电磁阀四8、电磁阀六(12)、真空泵(9)。

本发明的优点在于：

本发明提供的检测方法，采用脱气体积计算含气量，无需对绝缘油进行前期处理，避免了前处理过程中人为操作与所用器件对样品含气量的影响，可以脱出二氧化碳，精度高。

本实施例跟真空压差法相比，有两大改善：1.将传统的靠脱出气体在真空容器中产生的压强来计算含气量的检测方法变成了靠脱出气体的体积来计算含气量，相比用高精度压力传感器来检测气体的压强，直接检测气体体积更加简单，成本更低，相对检测精度也更高；2.使用本方法，油在脱气时始终是处于真空泵的极限真空之下，能更彻底地保证气体的脱出。

本实施例跟气相色谱法相比，有三大改善：1.本方法不需要对油样进行前处理，避免了前处理过程中人为操作与所用器件对样品含气量的影响；2.检测方法简单，好操作；3.本方法无论是针对大含气量油样还是小含气量油样，都可以准确的检测，避免了大含气量油样结果失真的问题。

本实施例跟二氧化碳洗脱法相比，有两大改善：1.操作简单；2.油样中的二氧化碳能脱出来。

除此之外，本方法还有一个优点：脱出的气体在计算完含气量结果之后，还可以对其取样做色谱分析其组分，以判断变压器的工作状态。

附图说明

图1为本发明实施例2的检测系统结构框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种通过脱气体积计量绝缘油含气量检测方法，包括以下步骤：

步骤1.抽取体积为v1的绝缘油至极限真空容器中；

步骤2.将装有v1体积的容器再抽至极限真空，并读取气体体积v2；

步骤3.读取气体体积v2；计算含气量g＝v2/v1×100％。

为了保证检测的精度，本实施例中步骤1-步骤3在恒温环境下执行。步骤2中，当容器抽至极限真空后维持设定时间后再读取气体体积，让气体有足够的时间分离出来。

本实施例跟真空压差法相比，有两大改善：将传统的靠脱出气体在真空容器中产生的压强来计算含气量的检测方法变成了靠脱出气体的体积来计算含气量，相比用高精度压力传感器来检测气体的压强，直接检测气体体积更加简单，成本更低，相对检测精度也更高；2.使用本方法，油在脱气时始终是处于真空泵的极限真空之下，能更彻底的保证气体的脱出。

本实施例跟气相色谱法相比，有三大改善：1.本方法不需要对油样进行前处理，避免了前处理过程中人为操作与所用器件对样品含气量的影响；2.检测方法简单，好操作；3.本方法无论是针对大含气量油样还是小含气量油样，都可以准确的检测，避免了大含气量油样结果失真的问题。

本实施例跟二氧化碳洗脱法相比，有两大改善：1.操作简单；2.油样中的二氧化碳能脱出来。

除此之外，本方法还有一个优点：脱出的气体在计算完含气量结果之后，还可以对其取样做色谱分析其组分，以判断变压器的工作状态。

实施例2

基于上述方法，本实施例提供一种配套的检测系统，如图1所示，包括进油口1、排油口7、注射泵3、脱气室5、真空泵9、排气口10、气体收集容器13、真空计14、电磁阀一2、电磁阀二4、电磁阀三6、排油口7、电磁阀四8、电磁阀五11、电磁阀六12；

真空计14与脱气室5固定；进油口1与脱气室5的进口通过第一管道连通；脱气室5的排气口10通过第二管道与真空泵9的进口连接，真空泵9的出口与气体收集容器13的进口通过第三管道连接；

在注射泵3通过旁管与第一管道连通，在注射泵3的上下游分别设置电磁阀一2、电磁阀二4；在第二管道上设有电磁阀四8，在第三管道上设有电磁阀六12；

排油口7与脱气室5的排油孔通过旁管连通，在排油口7与排油孔之间安装有电磁阀三6；在真空泵9与电磁阀六12之间还设置有排气口10，排气口10处安装有电磁阀五11；本实施例中，排油口7位于脱气室5的底部，便于油在重力作用下流出。

气体收集容器13的气体体积可读，可直接采用医用注射器。

本实施例中，为了检测的精度，将整个检测系统设置在恒温箱内，保证检测的各个环节温度相同，即注射泵3、脱气室5、真空泵9、排气口10、气体收集容器13、恒温浴、电磁阀一2、电磁阀二4、电磁阀三6、排油口7、电磁阀四8、电磁阀五11、电磁阀六12均位于恒温箱内。进油口1和排油口7可位于恒温箱外。本实施例中，还可以在电磁阀四8与真空泵9之间增加一个油分子滤膜，过滤油分子，保证检测的进度。

本实施例中，电磁阀一2至电磁阀六12均为真空电磁阀，注射泵3为柱塞式定量油泵，真空泵9极限真空为10^-6帕，恒温箱的温度为50℃。

本实施例采用自动控制方式进行检测，控制器分别与电磁阀一2至电磁阀六12、注射泵3、真空计14、真空泵9通信连接。

实施例3

对应实施例2，本实施例提供一种通过脱气体积计量绝缘油含量检测系统的控制方法，包括以下步骤：

先将检测系统的进油口1接至变压器、排油口7接至集油器，然后启动系统，执行以下步骤：

步骤1.控制器先控制电磁阀三6打开，让脱气室5内残油排空；

步骤2.控制器关闭电磁阀三6，打卡电磁阀四8、电磁阀五11、真空泵9，开始对脱气室5进行抽真空，真空计14采集脱气室5内真空度并发送给控制器，当真空度达到极限真空时，控制器控制电磁阀五11、真空泵9；

步骤3.然后控制器控制电磁阀一2、注射泵3打开，注射泵3抽取油样，抽取设定时间后控制器控制电磁阀一2和注射泵3；

步骤4.控制器控制电磁阀二4和注射泵3，注射泵3向脱气室5内注入体积为v1的油样，然后关闭电磁阀二4和注射泵3；

步骤5.控制器控制电磁阀四8、电磁阀六12、真空泵9打开，根据真空计14的反馈，将脱气室5抽至极限真空；然后关闭电磁阀四8、电磁阀六12、真空泵9；这里需要注意的是，为了让气体完全脱出，当脱气室5抽至极限真空时，维持设定时间后再关闭电磁阀四8、电磁阀六12、真空泵9。

步骤6.读取气体收集容器13的气体体积度数v2；

步骤7.计算油样的气体含量g＝v2/v1×100％。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。