一种用于少油设备在线监测的无源油循环装置

1.本实用新型涉及电力少油设备运行状态监测领域，具体为一种用于少油设备在线监测的无源油循环装置。


背景技术：

2.电流互感器是电力系统输配电环节的枢纽设备，是保证供电可靠性的基础。目前针对充油电力设备的状态监测，主要是通过对绝缘油中溶解气体含量分析实现的。现阶段，针对充油设备的溶解气体分析主要存在两种方法。一种是传统的离线监测方法，通过取油样进行油色谱分析来获得各溶解气体的组分含量；另一种是在线监测系统，如可利用mems光纤气敏传感器实现了不停电的连续在线监测。然而，油浸式电力转换设备体积较大，故障点与检测点往往距离较远，溶解的故障气体随绝缘油流动速度缓慢，从故障发生到检测点出检测到故障气体的周期很长。此外，油浸式电力转换设备内部结构较为复杂，绝缘油的流动受阻，甚至会存在流动死区，严重影响了溶解故障气体含量检测的准确性。
3.当下，无论是哪种溶解气体含量检测技术，都面临着上述故障气体随绝缘油扩散缓慢，且绝缘油流动存在死区的问题。这将导致检测处的溶解气体浓度远小于故障处，并在时间上存在滞后性，监测的时效性和准确性得不到保证。


技术实现要素：

4.本实用新型针对目前技术方法的不足，提供一种用于少油设备在线监测的无源油循环装置，保证监测的时效性和准确性。
5.本实用新型的第一方面，提供一种用于少油设备在线监测的无源油循环装置，其包括：
6.工质相变泵，内部空间分为储油箱和工质相变箱，所述工质相变箱为可折叠伸缩工质箱且工作时整体密闭；
7.取油口连接件，与所述工质相变泵连接，内部设有第一通道、第二通道和第三通道，三个通道在所述取油口连接件的内部相互连通；所述第一通道从内部贯穿所述取油口连接件，所述第一通道、第二通道和第三通道分别在所述取油口连接件的外表面形成第一接口、第二接口和第三接口。
8.可选地，所述工质相变泵的外表面设有换热翅片。进一步的，所述换热翅片呈圆环形，多个所述换热翅片环形安装在所述工质相变泵的外表面上。
9.可选地，所述储油箱和所述工质相变箱并行设置于所述工质相变泵内部空间，所述储油箱中用于容纳绝缘油，所述工质相变箱容纳工质，所述工质能在液态和气态之间相变。
10.可选地，所述装置还包括绝热隔板，所述绝热隔板设置于所述工质相变箱的一端面，并位于所述储油箱和所述工质相变箱之间。
11.可选地，所述工质相变箱随着其内部的所述工质的体积膨胀或收缩进行展开扩张
或折叠收缩。
12.可选地，所述第一通道的一端外露于所述取油口连接件的外表面一部分，该部分形成取油器端口，另一端在所述取油口连接件的外表面形成所述第一接口，所述第一接口通过连接部件与所述储油箱的一端连接；所述第二通道和所述第三通道的一端均与所述第一通道连通，另一端分别在所述取油口连接件的外表面形成所述第二接口和所述第三接口。
13.可选地，所述连接部件设有第一螺纹端口、第二螺纹端口，其中：
14.所述连接部件的第一螺纹端口与所述储油箱的一端通过螺纹密封连接，形成第一密封接口；
15.所述连接部件的第二螺纹端口与所述取油口连接件的第一接口通过螺纹密封连接，形成第二密封口。
16.可选地，所述第一接口、所述第二接口和所述第三接口设有内螺纹，所述取油器端口外设有外螺纹，其中：
17.所述第一接口通过螺纹与所述连接部件的第二螺纹端口相连；
18.所述第二接口通过螺纹与在线监测装置相连；
19.所述第三接口作为新的取油口；
20.所述取油器端口通过螺纹连接互感器，所述取油器端口开有油孔，形成绝缘油进出通路。
21.与现有技术相比，本实用新型实施例至少有如下一种有益效果：
22.本实用新型提供的上述用于少油设备在线监测的无源油循环装置，采用可折叠伸缩工质箱，属于无源装置，其无需外加电源驱动，无需考虑电气隔离问题，保证了监测的时效性和准确性，可以很好的和其他在线监测装置配合。
23.本实用新型提供的上述用于少油设备在线监测的无源油循环装置，采用的工质相变泵，仅依靠外界环境温度变化，工质的体积可循环地进行吸热汽化膨胀、遇冷液化收缩，实现完成注油、排油的循环。工质相变泵体积小，便于安装，且工质相变依赖环境温度，运行后免维护，免操作。
24.本实用新型提供的上述工质相变泵，其工质相变箱呈“灯笼”结构，这种结构既可依据工质相变箱内部工质压力变化而自由伸缩，也从根本上隔离开了绝缘油和相变工质，避免了相变工质进入绝缘油中而对少油设备自身运行及监测的准确性造成影响。
附图说明
25.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
26.图1为本实用新型一较优实施例中用于少油设备在线监测的无源油循环装置的爆炸图；
27.图2为本实用新型一较优实施例中用于少油设备在线监测的无源油循环装置的组装结构图；
28.图3为本实用新型一较优实施例中工质相变泵的结构图；
29.图4为本实用新型一较优实施例中连接部件的结构图；
30.图5为本实用新型一较优实施例中取油口连接件的结构图；
31.图6为本实用新型一较优实施例中绝热隔板与可折叠伸缩工质箱的结构图；
32.图中对应的附图标记为：1-工质相变泵，2-连接部件，3-取油口连接件；11-第一装配接口，12-换热翅片，13-绝热隔板，14-储油箱，15-工质相变箱；21-第一螺纹端口，22-第二螺纹端口；31-第一接口，32-第二接口，33-第三接口，34-取油器端口。
具体实施方式
33.下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
34.现有少油设备在线监测中，溶解气体含量检测方法都面临着故障气体随绝缘油扩散缓慢，且绝缘油流动存在死区的问题，导致检测处的溶解气体浓度远小于故障处，并在时间上存在滞后性，监测的时效性和准确性得不到保证。进一步的，经过调研分析，在互感器发生绝缘故障释放等特征故障气体后，通常在15天左右才能在取油口处检测到故障气体含量异常。
35.针对上述问题，本实用新型实施例提出一种用于少油设备在线监测的无源油循环装置，可改善绝缘油流动特性，让溶解气体随绝缘油较快的流动至检测点处，将会显著的提高互感器故障监测系统的检测速度和准度。
36.具体的，图1、图2为本实用新型一较优实施例中用于少油设备在线监测的无源油循环装置的爆炸图和组装结构图。
37.参照图1、图2所示，本较优实施例中一种用于少油设备在线监测的无源油循环装置，包括工质相变泵1、连接部件2和取油口连接件3。工质相变泵1与取油口连接件3之间通过连接部件2进行可拆卸连接。取油口连接件3与工质相变泵1之间通过连接部件2连接，取油口连接件3有三个通道，三个通道在取油口连接件3的内部相互连通；三个通道分别在取油口连接件的外表面形成第一接口、第二接口和第三接口。
38.参照图3所示，工质相变泵1的内部空间被隔板13分为储油箱14和工质相变箱15，在远离工质相变箱15的储油箱14一端设置第一装配接口11。工质相变箱为可折叠伸缩工质箱且工作时保持整体密闭。储油箱14位于左侧，用于临时存储少量绝缘油；工质相变箱15位于右侧，用于存放相变工质，相变工质能在液态和气态之间进行相变。当外界环境温度变化，密闭的工质相变箱5随着工质的体积膨胀或收缩而展开扩张或折叠收缩，从而实现绝缘油的排出或流入，可以安装在已有的在线监测装置上，通过工质相变提供油循环动力，让溶解气体随绝缘油较快的流动至检测点处。工质相变泵1内部与油接触的区域、部件都不应与绝缘油发生反应，以保证气体监测的准确性。
39.图6为本实用新型一较优实施例中绝热隔板与可折叠伸缩工质箱的结构图。在一优选实施例中，还可以设置绝热隔板13，绝热隔板13设置于工质相变箱15的一端面，并位于储油箱14和工质相变箱15之间。参照图6所示，绝热隔板13与可折叠伸缩工质箱15左端面相连，采用绝热材质，减弱左右两侧的热量交换。可折叠伸缩工质箱15整体成“灯笼”造型，其可依据相变工质的体积变化而进行折叠收缩或展开扩张，连接推动左侧绝热隔板完成移
动。
40.本实施例中，相变工质放置于可折叠伸缩工质箱15内，可折叠伸缩工质箱15整体密闭，从根本上起到了密封效果，避免了绝缘油和相变工质的流通。而可折叠伸缩工质箱15整体成“灯笼”造型，可依据其内部工质的体积、压力变化进行折叠收缩或展开扩张，连接推动左侧绝热隔板完成注油、排油的循环。整个装置无需外加电源驱动，无需考虑电气隔离问题，便于安装，主要控制好外界温度环境即可实现整个装置的控制。
41.参照图5所示，取油口连接件3的内部设有第一通道、第二通道和第三通道，三个通道在取油口连接件3的内部相互连通；第一通道从内部贯穿取油口连接件3，其中一端外露于取油口连接件3的外表面一部分，该部分形成取油器端口34，另一端在取油口连接件3的外表面形成第一接口31，第一接口31通过连接部件2与第一装配接口11连接，用于绝缘油的输送；第二通道和第三通道的一端均与第一通道连通，另一端分别在取油口连接件3的外表面形成第二接口32和第三接口33。
42.本实用新型上述实施例，由相变工质泵1内的工质在受热汽化体积膨胀、遇冷液化体积收缩的特性进行绝缘油的循环，工质相变泵作为现有在线监测系统的物理外延，可改善绝缘油循环死区，提高原有监测系统的时效性和准确性；同时无源的工质相变泵仅仅依据外界温度变化，工质可在液—气态来回转化，通过工质体积的膨胀和收缩完成注油、排油的循环过程。可改善绝缘油流动特性，让溶解气体随绝缘油较快的流动至检测点处，将会显著的提高互感器故障监测系统的检测速度和准度。
43.参照图1-3所示，在一优选实施例中，工质相变泵1可以优选采用中空的圆柱体，圆柱体的一端封闭即图中所示的右端部，工质相变泵1的另一端即图中左端部开有第一装配接口11。在一些优选实施例中，工质相变泵1的外表面设有换热翅片12，具体的，换热翅片12可以呈圆环形，多个换热翅片12环形安装在圆柱体的工质相变泵1的外表面上，用于增益内部工质与外界环境的热交换。
44.具体的，如图3所示，第一装配接口11的形状可以为圆柱体，与整体的工质循环泵1同轴，其与连接部件2通过螺纹和密封胶垫进行；多个换热翅片12在腔体外侧等距排列，与工质循环泵1同轴。
45.图4为本实用新型一较优实施例中连接部件的透视图。参照图4所示，在一些实施例中，连接部件2设有第一螺纹端口21、第二螺纹端口22。具体的，第一螺纹端口21用于拧入工质相变泵1的第一装配接口11，形成第一密封接口；第二螺纹端口22与取油口用于拧入取油口连接件2的第一接口33，形成第二密封口。第一密封口，第二密封口和取油口在一条直线上，构成了绝缘油运输的主油路，并保证了该油路的密封性。
46.图5为本实用新型一较优实施例取油口连接件的透视图。参照图5所示，取油口连接件3内部有三个通道，对应于不同表面上开有第一接口31、第二接口32、第三接口33和取油器端口34。第一通道与取油口和工质相变泵连接，用于绝缘油的传输，第二通道安装在线监测传感器，第三通道作为新的取油口。具体的，第一接口31开在右表面，通过螺纹和密封垫圈连接连接部件2；第二接口32和第三接口33平行的开在侧面，分别通过螺纹与密封垫圈连接在线监测装置探头和互感器取油口；在取油口连接件3的左侧延伸有取油器端口34，其与第一接口31共线同轴通过这样的连接方式，可以很好保证接口的密封性。
47.本实用新型上述实施例的用于少油设备在线监测的无源油循环装置，采用工质吸
热、放热后相变产生的压力变化作为循环泵的动力来源，其热量交换对象是外界环境。整套装置无源、无需额外控制。
48.本实用新型上述的无源油循环装置使用过程中，主要包括2种状态、2个动作的周期循环，具体的：
49.状态一：环境温度低于工质沸点，相变工质箱15内的工质处于液体状态(体积收缩)，左侧油压高于右侧，此时，储油箱14内充满绝缘油，相变工质箱15处于折叠收缩状态；
50.状态二：与状态一相反，环境温度高于工质沸点，相变工质箱15内的工质处于气体状态(体积膨胀)，即相变工质箱15处于展开扩张状态，左侧油压低于右侧气压，此时，储油箱14内的绝缘油被排空。
51.动作一：环境温度升高，达到工质沸点，液态工质吸热汽化，体积膨胀，相变工质箱15处于展开扩张状态(向左端伸展)，储油箱14的绝缘油也随之排出，通过连接部件2和取油口连接件3的油路注入到互感器中，达到状态二。
52.动作二：环境温度降低，低于工质沸点，气态工质放热液化，体积收缩。相变工质箱15处于折叠收缩状态(向右端收缩)，互感器中的绝缘油重新进入储油箱14，回到状态一。
53.在一实施例中，液态工质的沸点在10℃至30℃间。当然，在其他实施例中也可以是其他沸点的液态工质。
54.本实用新型上述实施例中的无源油循环装置，由相变工质泵内的工质在受热汽化体积膨胀、遇冷液化体积收缩的特性进行绝缘油的循环，其能够利用户外环境温度的变化自动地完成不断汽化再液化的周期循环，无需电源驱动；并且作为一种物理外延，稍加改装便可与现有在线监测装置相结合。
55.本实用新型上述实施例中的循环装置可以用于油浸式电力设备。目前，取油样进行油色谱分析是应用最广泛的油浸式电流互感器状态监测手段。然而，由于油浸式电流设备体积较大，内部结构复杂，其内部绝缘油流动受阻，导致取油口处故障气体浓度远小于故障发生处。本实用新型巧妙的利用一天内外界环境温度的变化，选取沸点在环境温度变化区间内的液态工质，通过工质的不断汽化、液化带来的体积(压力)变化，驱动工质相变箱1的伸展、折叠，进而推动绝热隔板的左右移动，完成一次次排油、注油的循环，改善取油口处的绝缘油流动特性，加快故障气体扩散速度，提高在取油口处取油样离线监测或进行在线监测的时效性和准确性。本实用新型无需外加电源，以环境温度变化作为动力来源，通过装置内工质的压力变化来完成动作(详见上述状态一、状态二)。
56.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
57.以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。