一种除水装置及其应用的制作方法

本发明属于变压器，尤其涉及一种除水装置及其应用，具体为一种用于变压器油纸绝缘系统的除水材料及除水装置。

背景技术：

1、变压器是输电系统最重要的设备之一，是电网中能量转换和传输的核心。油纸绝缘系统是变压器的主绝缘系统，为绝缘油与绝缘纸混合的两相复合绝缘系统。在运行过程中，长期受到热、水分、氧气、电场、机械力等应力的作用而发生老化，导致其绝缘性能和机械性能下降，且这种变化通常是不可逆的，而水分是导致油纸绝缘老化的重要因素，会对绝缘纸的机械强度和电气强度造成严重破坏。绝缘纸的机械寿命会随着水分含量的增加迅速减小，热老化速度也将成倍增加。此外，水分还是油、纸纤维素等高分子材料化学降解反应的催化剂，对材料降解老化产生不可逆的加速作用。

2、去除水分是修复变压器绝缘系统和延长变压器使用寿命最有效的方法。目前国内处理变压器油中含水含气量超标的方法，主要是将变压器退出运行，设备停电后，使用真空滤油机对变压器进行脱水脱气处理。500kv变压器，采用停电真空滤油将变压器油过滤一遍需要8h左右；在投运前需要静置72h方可送电，累计停电时间长于80h。若脱气效果不好时，需要进行两至三遍过滤，停电时间更长，维护工作量大，停电检修难，检修耗时长。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种除水装置及其应用，本发明提供的除水装置具有较好的滤水性能。

2、本发明提供了一种除水装置，包括：

3、控制单元；

4、依次连通的进油阀、油滤器、除水过滤器组、流量计、油泵和出油阀；

5、所述流量计和油泵分别与控制单元连接。

6、在本发明的实施例中，控制单元用于控制流量计和油泵，通过控制单元可以控制流量计的流量以及流量计、油泵的开启或关闭，流量计与油泵分别与控制单元进行电连接。

7、在本发明的实施例中，对进油阀没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的可用于控制油品进入的阀门的即可，进油阀用于使含有水分的变压器油进入到油滤器中。

8、在本发明的实施例中，对于油滤器没有特殊的限制，采用本领域熟知的能够用于去除油中杂质的油滤器即可，油滤器用于去除含有水分的变压器油中的杂质，避免杂质进入除水过滤器组影响其滤水效果；油滤器可采用本领域熟知的油滤器产品。

9、在本发明的实施例中，对于流量计没有特殊的限制，采用本领域熟知的可以用于测量油品流量的流量计即可，流量计可以用于检测过滤后的变压器油在除水装置中的流速，并控制变压器油运动的流速，防止流速过低或过高对除水产生不利的影响，流量计的流速可以控制在2.5～3升/分钟。

10、在本发明的实施例中，对于油泵没有特殊的限制，采用本领域熟知的能够用于运输油品的泵体即可，油泵用于将含有水分的变压器油输送至进油阀中依次进行过滤除水。

11、在本发明的实施例中，对于出油阀没有特殊的限制，采用本领域熟知的能够用于控制油品流出的阀门即可，出油阀用于将过滤除水后的变压器油放出使其回到变压器油箱中。

12、在本发明的实施例中，油滤器和进油阀之间设置有排气阀，排气阀用于在除水之前去除除水装置中的气体，避免除水过程中空气混入变压器油中造成油品老化，在进行变压器油除水之前，先打开排气阀，关闭出油阀，略微打开进油阀，打开油泵，通过排气阀排出除水装置中的气体。

13、在本发明的实施例中，油滤器和排气阀之间设置有第一微水传感器，第一微水传感器和控制单元连接，与控制单元进行电连接，通过控制单元控制第一微水传感器开启或关闭，第一微水传感器可以用于检测除水装置中未进行除水时变压器油中的水分含量，若变压器油中的水分含量很低或没有可以不对变压器油进行除水，避免在无需滤水时造成装置空转，提高装置的使用寿命并节约能源；对第一微水传感器没有特殊的限制，采用本领域熟知的可用于检测水分含量的传感器即可，采用本领域熟知的微水传感器产品即可。

14、在本发明的实施例中，出油阀和油泵之间设置有第二微水传感器，第二微水传感器和控制单元连接，与控制单元进行电连接，控制单元能够控制第二微水传感器的开启或关闭，第二微水传感器用于检测除水后的变压器油中的水分含量，通过比较第一微水传感器和第二微水传感器的检测数值，可以判断除水过滤器组是否正常工作，如第一微水传感器和第二微水传感器的检测数值差值较大，则可以判断除水过滤器组功能正常，正常工作；若第一微水传感器和第二微水传感器的检测数值相差较小，则可以判断除水过滤器组功能不正常，需要更换除水材料或除水滤芯；第一微水传感器和第二微水传感器的检测数值相差不低于1ppm，则可以判断除水过滤器组功能正常；对第二微水传感器没有特殊的限制，采用本领域数值的能够用于检测油品中水分含量的传感器即可，采用本领域熟知的微水传感器产品即可。

15、在本发明的实施例中，油滤器和第一微水传感器之间设置有第一压力传感器，第一压力传感器和控制单元连接，与控制单元进行电连接，通过控制单元控制第一压力传感器的开启或关闭；对第一压力传感器没有特殊的限制，采用本领域熟知的可用于检测压力的传感器即可，采用本领域熟知的压力传感器产品即可。

16、在本发明的实施例中，油泵和第二微水传感器之间设置有第二压力传感器，第二压力传感器和控制单元连接，与控制单元进行电连接，控制单元可以控制第二压力传感器开启或关闭；第二压力传感器用于检测除水后的变压器油在除水装置中的压力值，第二压力传感器和第一压力传感器配合用于监测除水装置的油路堵塞程度；以除水装置第一次正常运行时第一压力传感器和第二压力传感器压力差值的30％作为运行监测定值，当二者的压力差值低于监测定值时，说明除水装置的油路有堵塞现象，需要及时清理油路；对第二压力传感器没有特殊的限制，采用本领域熟知的可用于检测压力的传感器即可，采用本领域熟知的压力传感器产品即可。

17、在本发明的实施例中，油滤器和排气阀之间设置有第一温度传感器，第一温度传感器和控制单元连接，也可以在油滤器和第一压力传感器之间设置第一温度传感器，第一温度传感器可以与控制电源进行电连接，通过控制单元控制第一温度传感器的开启或关闭；第一温度传感器用于检测变压器油箱的顶部油温，若含有水分的变压器油的温度过高可以对变压器油箱进行降温处理，避免进入除水装置中的含有水分的变压器油的温度过高导致变压器油内部结构高温变性或者受损；第一温度传感器的检测温度高于80℃时，则需要告警并对变压器油箱进行降温处理；对第一温度传感器没有特殊的限制，采用本领域熟知的可用于温度检测的传感器即可，可采用本领域熟知的温度传感器产品。

18、在本发明的实施例中，油泵和出油阀之间设置有第二温度传感器，第二温度传感器和控制单元连接，可以在油泵和第二压力传感器之间设置第二温度传感器，第二温度传感器可以与控制单元进行电连接，通过控制单元开启或关闭第二温度传感器；第二温度传感器用于检测变压器的底部油温，第二温度传感器的检测温度不应超过80℃；可以将第一温度传感器和第二温度传感器检测得到的数值进行比较，正常情况下应该第一温度传感器的检测数值高于第二温度传感器的检测数值，若出现第一温度传感器的检测数值低于第二温度传感器的检测数值，则可以判断除水装置异常，需要检查除水装置是否有问题，使滤水正常进行；对第二温度传感器没有特殊的限制，采用本领域熟知的可用于检测温度的传感器即可，可以采用本领域熟知的温度传感器产品。

19、在本发明的实施例中，可以在出油阀和第二温度传感器之间设置节流阀，节流阀用于控制除水后的变压器油的出油速度，出油速度可以控制在2.5～3升/分钟；对节流阀没有特殊的限制，采用本领域熟知的可以控制油体流速的阀门即可。

20、在本发明的实施例中，对于除水过滤器组没有特殊的限制，采用本领域熟知的能够用于过滤除水的设备即可，除水过滤器组可采用本领域熟知的除水过滤器产品。

21、在本发明的实施例中，除水过滤器组可以包括依次串联的第一除水过滤器、第二除水过滤器和第三除水过滤器，第一除水过滤器的进口与油滤器(出口)连通，第三除水过滤器的出口与流量计(进口)连通。

22、在本发明的实施例中，除水过滤器组内设置有除水材料，如第一除水过滤器、第二除水过滤器和第三除水过滤器内均设置有除水材料。

23、在本发明的实施例中，除水材料的主要成分可以为碱金属硅铝酸钠，具有均一的孔径和极大的比表面积，分子直径小于分子筛晶体孔穴直径的物质可以被分子筛吸附，否则将被排斥；除水材料为一种4a分子筛结构，孔径选自0.42～0.47nm，分子式可以选自na2o·al2o3·2.0sio2·4.5h2o；其中氧化硅和氧化铝的摩尔比可以选自2:1；堆积密度可以≥660gl-1；压碎强度可以选自20～80n，如40n、60n；磨损率可以选自0.2～0.4，如0.3；平均静态吸附容量可以≥22.0％。

24、在本发明的实施例中，除水材料的制备方法可以包括：

25、将硅酸钠、铝酸钠和水、助剂混合，得到浆料；

26、将所述浆料进行多晶化处理后干燥，得到中间产物；

27、将所述中间产物和模板剂混合、干燥脱水，得到多孔体；

28、将所述多孔体及逆行烧结，得到分子筛除水材料。

29、在本发明的实施例中，水可以选自纯水；硅酸钠、铝酸钠和水的质量比可以选自(2～4)：(1～3)：(4～6)，如3：2：5；可以先将硅酸钠、铝酸钠和水混合后放入配有搅拌器的反应釜中再加入助剂，助剂可以选自naoh(氢氧化钠)；硅酸钠和助剂的质量比可以选自(7～9)：(1～3)，如8：2；混合可以在搅拌的条件下进行，搅拌的时间可以选自20～30分钟，如25分钟。

30、在本发明的实施例中，多晶化处理可以将浆料在加热域内进行，多晶化处理的温度可以选自75～85℃，如80℃；时间可以选自1～2小时，如1.5小时；多晶化处理后干燥的温度可以选自130～150℃，如140℃；干燥的时间可以选自3～4小时，如3.5个小时。

31、在本发明的实施例中，模板剂可以选自十六烷基三甲基溴化铵；中间产物和模板剂的质量比可以选自(95～99)：(1～5)，如97：3；干燥脱水在烘箱中进行，反复转动烘箱进行干燥脱水；干燥脱水的温度可以选自130～150℃，如140℃；干燥的时间可以选自0～1小时，如0.5个小时。

32、在本发明的实施例中，烧结可以在烧结窑中进行，烧结的温度可以选自550～600℃，如560℃、570℃、580℃、590℃；烧结的时间可以选自2～4小时，如3小时，得到具有规则大小、孔径和隙度的分子筛。

33、在本发明的实施例中，4a分子筛除水材料分子尺寸小，可为操纵提供特别的可能性以及适应多功能化的空间，这种级别的材料滤水性能高，可以更好的除水滤水。

34、本发明提供了一种用于变压器油纸绝缘系统的除水材料，其滤水性能好。本发明还提供了一种用于变压器油纸绝缘系统的除水装置，能够实时保持变压器绝缘材料的干燥水平，为用户提供了一种安全、可靠的变压器在线干燥除水装置，且无需停电。

35、在本发明的实施例中，除水过滤器组或除水过滤器与油滤器和/或流量计的接口可以采用快速安装的法兰接口，可以方便取下并替换上新装的除水材料或再生除水材料的除水过滤器组或除水过滤器。

36、在本发明的实施例中，除水过滤器组或除水过滤器还可以设置有加热功能，能够实现除水材料的在线再生，监测到第一微水传感器和第二微水传感器的检测差值很小时(如小于1ppm)，说明除水效果已大大降低除水材料含水饱和，可以关闭进油阀和出油阀，启动除水过滤器组或除水过滤器的加热装置，并打开排气阀门，进行除水材料再生处理，除水材料再生后，排气并关闭排气阀门，打开进油阀和出油阀，进行变压器油循环除水。

37、在本发明的实施例中，除水装置的结构示意图如图1所示，包括：进油阀1，油滤器2，第一除水过滤器3，第二除水过滤器4，第三除水过滤器5，流量计6，油泵7，出油阀8，控制单元9，排气阀10，第一微水传感器11，第二微水传感器12，第一压力传感器13，第二压力传感器14，第一温度传感器15，第二温度传感器16，节流阀17，油箱18。

38、本发明提供了一种除水方法，包括：采用上述技术方案所述的除水装置对变压器油进行除水。

39、在本发明的实施例中，除水装置在使用时，打开进油阀和出油阀，再通过控制单元打开流量计和油泵，通过油泵将变压器油箱中的含有水分的油泵出从进油阀进入，含有水分的油经过油滤器，除去油中含有的一些杂质，避免杂质进入除水过滤器组影响其滤水效果，同时也延长除水过滤器组的使用寿命；经过油滤器的含有水分的油再进入除水过滤器组，通过除水过滤器组中的除水材料即可除去油中水分，然后通过出油阀回到变压器油箱中；在整个滤水过程中可以通过流量计检测流速，控制整个滤水速度，避免速度过慢效率低，无法到达滤水效果，也避免流速过快无法将油中的水分尽可能的除去，此外还可以通过流量计观察装置是否正常运行，确保滤水正常进行。

40、本发明提供了一种变压器油纸绝缘系统，包括：上述技术方案所述的除水装置。

41、本发明提供的用于变压器油纸绝缘系统的除水装置安全、可靠，其能够实时保持变压器绝缘材料的干燥水平，延长变压器的使用寿命，且使用时无需停电，大大降低了检修难度，节约检修时间，由以前的定检变为现在的实时在线监测与除水，避免由于检修带来的设备二次伤害，有力保证了设备可靠性，还可以及时排查因变压器含水量过大导致的故障。