CN106338511A - 一种自动试验变压器用绝缘纸酸值装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自动试验变压器用绝缘纸酸值装置及方法，该装置包括控制模块、分光光度仪及AD转换器；分光光度仪输出经AD转换器与控制模块连接；分光光度仪的暗盒上放置有盛放待测绝缘纸样萃取酸显色溶液的比色皿。根据变压器用绝缘纸所含低分子水溶性酸，其不同酸值在加入特定显色剂时会显示出不同颜色波长的原理，通过分光光度仪检测出这些波长，然后再通过AD转换器将这些波长电信号转换为数字信号传送给控制模块，由控制模块对波长信号进行自动分析计算后，得出试验值，对超出设置值的，能根据超出程度分别发出轻度老化、中度老化或严重老化的报警。本发明除加入极少量的显色剂外无其它任何化学试剂，具有高效、简单、环保等的显著优点。
Description
技术领域
本发明涉及变压器绝缘纸中酸值测定装置，特别是一种自动试验变压器用绝缘纸酸值装置及方法。
背景技术
变压器用绝缘纸是保证变压器安全运行的最重要因素，绝缘纸长期浸渍在变压器油中，对变压器绕组、引线起到固定、绝缘和保护作用，绝缘纸质量是变压器内部所用材料的短板，正常运行的变压器，其机械和电气寿命可达70-80年以上，但由于绝缘纸质量一般只能保证20多年，使得变压器整体使用寿命取决于绝缘纸，也只有20多年。绝缘纸主要成分是木质纤维素，在长期电场运行和浸渍在变压器油中环境运行等综合因素的影响，纤维素会发生高温降解、氧化分解和酸催化水解等作用，产生甲酸、乙酸和乙酰丙酸等小分子酸，这些老化所产生的甲酸、乙酸和乙酰丙酸等低分子水溶性有机酸的总和称为绝缘纸的酸值，绝大多数小分子酸被吸附在绝缘纸中，且极易溶于水，随着这些小分子酸的不断增加，会不断加剧对绝缘纸产生老化破坏作用，形成恶性循环，因此需对变压器绝缘纸进行取样分析实验，对纸样品中所酸值进行测定，以知道绝缘纸老化程度和范围，对老化严重的绝缘纸要提前预警，并采取局部或全部更换、修复的处理方法，保证变压器安全运行。图1-3为变压器示意图，其中1为变压器；2为高压套管；3为绝缘油；4为变压器绕组；5为绝缘纸；6为变压器铁芯；7为紧固件；8为高压引线绝缘纸；9为变压器绕组高压引线。传统绝缘纸酸值试验是采用将绝缘纸样萃取液酸进行以酚酞为指示剂的经典化学酸碱滴定方法，传统变压器绝缘纸酸值试验测定过程见图4 A-D，传统变压器绝缘纸酸值试验测定，需预先选用优级纯基准试剂配制标准KOH碱液，然后再用标准KOH碱液来滴定绝缘纸样萃取液酸，整个实验过程繁琐复杂、耗工耗时，药品试剂较多，且不环保，急需一种能准确、简捷、快速的测定方法，图中10为标准酸值绝缘纸样；11为三角烧瓶；12为标准酸值绝缘纸样萃取酸溶液；13为滴管；14为酚酞指示剂；15为碱式滴定管；21为标准浓度KOH溶液。
发明内容
本发明的目的是提供一种自动试验变压器用绝缘纸酸值装置及方法。
本发明采用以下技术方案实现：一种自动试验变压器用绝缘纸酸值装置，其包括预先存储有系列已知酸值的标准绝缘纸样的控制模块、分光光度仪及AD转换器；所述分光光度仪输出与AD转换器连接；所述AD转换器经光纤与控制模块连接；所述分光光度仪的暗盒上放置有盛放待测绝缘纸样萃取酸显色溶液的比色皿。
进一步的，还包括与所述控制模块连接的记录仪、报警器。
本发明还提供一种自动试验变压器用绝缘纸酸值的方法，其包括以下步骤：S1：对已知不同酸值系列标准绝缘纸对应的系列标准波长进行测定，并将测定结果存储于所述控制模块中；S2：并根据绝缘纸酸值含量要求分别设置绝缘纸轻度老化、中度老化和严重老化的报警值,并将系列标准绝缘纸标准酸值与对应标准波长关系，以及绝缘纸轻度老化、中度老化和严重老化的报警值预先存储于所述控制模块中；S3：对待测绝缘纸样酸值测定；S4：所述控制模块根据预先存储的数据，在对待测绝缘纸萃取酸显色溶液的波长数字信号进行自动分析计算后，得出酸值，同时根据酸值含量，分别发出正常、轻度老化、中度老化或严重老化的报警警示。
进一步的，所述S1包括以下步骤：S11：准备好若干份已知不同酸值的系列标准绝缘纸1g绝缘纸样，并分别放入各自对应的250ml三角烧瓶中，再分别加入50ml蒸馏水，加热至40℃温度并保持，同时轻轻摇匀5分钟，充分萃取绝缘纸样中的酸；S12：分别用A移液管从各三角烧瓶下层萃取酸溶液中抽取10.0mL于各自相应的20ml试管中；S13：在各萃取酸溶液20ml试管中，加入2滴～3滴溴甲酚绿显色剂，充分摇匀，成为标准绝缘纸萃取酸显色溶液；S14：再用B移液管分别从各已加入显色剂的20ml试管中吸取5ml标准绝缘纸萃取酸显色溶液，加至各自对应的5ml比色皿内；S15：将比色皿装入分光光度仪的暗盒内；S16：开启分光光度仪，并调校稳定后开始对装入暗盒比色皿内的萃取酸显色溶液进行波长测定，逐个完成以上系列标准绝缘纸萃取酸显色溶液波长测定；S17：测定完成后分光光度仪将所测定的波长电信号自动传送给AD转换器；S18： AD转换器将由分光光度仪传送来的波长电信号进行放大，并转换为数字信号后传输至控制模块。
进一步的，S3包括以下步骤：S31：对从变压器内取出的绝缘纸样按要求处理后，进行绝缘纸萃取液酸值测定；S32： 称取1g待测绝缘纸纸样，并放入250ml三角烧瓶中，加入50ml蒸馏水，加热至40℃温度并保持，同时轻轻摇匀5分钟，充分萃取绝缘纸样中的酸；S33：用A移液管从三角烧瓶下层萃取酸溶液中抽取10.0mL于20ml试管中；S34：在萃取酸溶液20ml试管中，加入2滴～3滴溴甲酚绿显色剂至20ml试管中，摇匀；S35：再用B移液管从已加入显色剂的20ml试管中吸取5ml萃取酸显色溶液，加至5ml比色皿内；S36：将比色皿装入分光光度仪的暗盒内；S37：开启分光光度仪，并调校稳定后开始对装入暗盒比色皿内的待测绝缘纸萃取酸显色溶液进行显色波长测定；S38：通过分光光度仪测出待测绝缘纸萃取酸显色溶液的波长597-492nm之间的一个值，由控制模块自动测算出待测绝缘纸的酸值。
与现有技术相比，本发明根据变压器用绝缘纸所含酸绝大多数为低分子水溶性酸，其酸值含量与萃取水溶液PH值能呈现一定对应关系的原理，通过在一定条件下预先准确测定系列已知绝缘纸酸值和相应萃取酸显色溶液的显色波长，并在控制模块中预先存储酸值与萃取酸显色溶液显色波长的对应关系，在对未知绝缘纸的酸值测定中，只需简单的测定其萃取酸显色溶液的显色波长，通过控制模块预先存储列绝缘纸酸值和相应萃取酸显色溶液的显色波长，反向得到绝缘纸的准确酸值，与传统变压器绝缘纸酸值试验测定相比，无需重复配制酸、碱标准溶液，也无需重复进行酸碱滴定，具有高效、简捷、快速、节能环保等显著优点。
附图说明
图1是变压器内部浸泡绝缘油时示意图；
图2是变压器内部高压线圈、铁芯、高压引线、绝缘纸示意图；
图3是变压器内部高压线圈、铁芯、高压引线及绝缘纸侧视示意图；
图4是本发明实施例的变压器用绝缘纸酸值的传统酸碱滴定试验工作过程示意图；
图5是本发明实施例的已知不同酸值系列标准绝缘纸萃取酸显色溶液制备试验工作过程示意图；
图6是本发明实施例的绝缘纸萃取酸显色溶液波长测定试验工作过程示意图；
图7是本发明实施例的待测绝缘纸萃取酸显色溶液制备试验工作过程示意图。
图示：
1-变压器；2-高压套管；3-绝缘油；4-变压器绕组；5-绝缘纸；6-变压器铁芯；7-紧固件；8-高压引线绝缘纸；9-变压器绕组高压引线；10-标准酸值绝缘纸样；11-三角烧瓶；12-标准酸值绝缘纸样萃取酸溶液；13-滴管；14-酚酞指示剂；15-碱式滴定管；16-移液管；17-试管；18-溴甲酚绿显色剂；19-标准酸值绝缘纸样萃取酸显色溶液；20-待测绝缘纸样；21-标准浓度KOH溶液；22-待测绝缘纸样萃取酸溶液；23-待测绝缘纸样萃取酸显色溶液；24-比色皿；25-B移液管；26-分光光度仪暗盒。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
一种自动试验变压器用绝缘纸酸值装置使用方法如下：
本发明提供一种自动试验变压器用绝缘纸酸值装置，其包括预先存储有系列已知酸值的标准绝缘纸样的控制模块、分光光度仪及AD转换器；所述分光光度仪输出与AD转换器连接；所述AD转换器经光纤与控制模块连接；所述分光光度仪的暗盒上放置有盛放待测绝缘纸样萃取酸显色溶液的比色皿。
进一步的，还包括与所述控制模块连接的记录仪、报警器。
本发明还提供一种自动试验变压器用绝缘纸酸值的方法，其包括以下步骤：S1：对已知不同酸值系列标准绝缘纸对应的系列标准波长进行测定，并将测定结果存储于所述控制模块中；S2：并根据绝缘纸酸值含量要求分别设置绝缘纸轻度老化、中度老化和严重老化的报警值,并将系列标准绝缘纸标准酸值与对应标准波长关系，以及绝缘纸轻度老化、中度老化和严重老化的报警值预先存储于所述控制模块中；S3：对待测绝缘纸样酸值测定；S4：所述控制模块根据预先存储的数据，在对待测绝缘纸萃取酸显色溶液的波长数字信号进行自动分析计算后，得出酸值，同时根据酸值含量，分别发出正常、轻度老化、中度老化或严重老化的报警警示。
具体实施例参见如5-7。
其中已知不同酸值系列标准绝缘纸对应的系列标准波长测定参见图5-6，具体方法如下：
1.1准备好若干份已知不同酸值的系列标准绝缘纸1g绝缘纸样10，并分别放入各自对应的250ml三角烧瓶11中，分别加入50ml蒸馏水，加热至40℃温度并保持，同时轻轻摇匀5分钟，充分萃取标准绝缘纸样10中的酸；
1.2分别用A移液管16从各三角烧瓶11下层标准酸值绝缘纸萃取酸溶液12中抽取10.0mL于各自相应的20ml试管17中；
1.3在各萃取酸溶液20ml试管17中，加入2滴～3滴溴甲酚绿显色剂18，充分摇匀，成为标准酸值绝缘纸萃取酸显色溶液19；
1.4再用B移液管25分别从各已加入显色剂的20ml试管7中吸取5ml萃取酸显色溶液19，加至各自对应的5ml比色皿24内；
1.5将比色皿24装入分光光度仪的暗盒26内；
1.6开启分光光度仪，并调校稳定后开始对装入暗盒比色皿24内的萃取酸显色溶液19进行波长测定；
1.7测定完成后分光光度仪将所测定的波长电信号自动传送给AD转换器；
1.8 AD转换器将由分光光度仪传送来的波长电信号进行放大，并转换为数字信号后传输至控制模块；
1.9 控制模块对以上系列标准绝缘纸标准酸值和对应标准波长，并根据绝缘纸酸值含量要求分别设置绝缘纸轻度老化、中度老化和严重老化的报警值；
1.10 将系列标准绝缘纸标准酸值与对应标准波长关系，以及绝缘纸轻度老化、中度老化和严重老化的报警值存储于所述控制模块中；
2、待测绝缘纸样酸值测定与比对，见图7，图6，具体过程如下：
2.1对从变压器内取出的待测绝缘纸样20按要求处理后，进行绝缘纸萃取液酸值测定；
2.2 称取1g待测绝缘纸纸样20，并放入250ml三角烧瓶11中，加入50ml蒸馏水，加热至40℃温度并保持，同时轻轻摇匀5分钟，充分萃取待测绝缘纸样20中的酸；
2.3 用A移液管16从三角烧瓶11下层待测绝缘纸样萃取酸溶液22中抽取10.0mL于20ml试管17中；
2.4 在待测绝缘纸萃取酸溶液20ml试管17中，，加入2滴～3滴溴甲酚绿显色剂18至20ml试管17中，充分摇匀，此时待测绝缘纸萃取酸溶液22转变为待测绝缘纸萃取酸显色溶液23；
2.5 再用B移液管25从已加入显色剂的20ml试管17中吸取5ml待测绝缘纸萃取酸显色溶液23，加至5ml比色皿24内；
2.6.将比色皿24装入分光光度仪的暗盒26内；
2.7 开启分光光度仪，并调校稳定后开始对装入暗盒比色皿24内的待测绝缘纸萃取酸显色溶液23进行显色波长测定；
2.8 测出的波长由控制模块自动测算出待测绝缘纸的酸值；
2.9 如测出的酸值超过设置值，控制模块根据酸值含量超过的程度，控制报警器分别发出轻度老化、中度老化或严重老化的报警警示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (5)
1.一种自动试验变压器用绝缘纸酸值装置，其特征在于：包括预先存储有系列已知酸值的标准绝缘纸样的控制模块、分光光度仪及AD转换器；所述分光光度仪输出与AD转换器连接；所述AD转换器经光纤与控制模块连接；所述分光光度仪的暗盒上放置有盛放待测绝缘纸样萃取酸显色溶液的比色皿。
2.根据权利要求1所述的自动试验变压器用绝缘纸酸值装置，其特征在于：还包括与所述控制模块连接的记录仪、报警器。
3.一种自动试验变压器用绝缘纸酸值的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：对已知不同酸值系列标准绝缘纸对应的系列标准波长进行测定，并将测定结果存储于所述控制模块中；
S2：并根据绝缘纸酸值含量要求分别设置绝缘纸轻度老化、中度老化和严重老化的报警值,并将系列标准绝缘纸标准酸值与对应标准波长关系，以及绝缘纸轻度老化、中度老化和严重老化的报警值预先存储于所述控制模块中；
S3：对待测绝缘纸样酸值测定；
S4：所述控制模块根据预先存储的数据，在对待测绝缘纸萃取酸显色溶液的波长数字信号进行自动分析计算后，得出酸值，同时根据酸值含量，分别发出正常、轻度老化、中度老化或严重老化的报警警示。
4.根据权利要求3所述的自动试验变压器用绝缘纸酸值的方法，其特征在于：所述S1包括以下步骤：
S11：准备好若干份已知不同酸值的系列标准绝缘纸1g绝缘纸样，并分别放入各自对应的250ml三角烧瓶中，再分别加入50ml蒸馏水，加热至40℃温度并保持，同时轻轻摇匀5分钟，充分萃取绝缘纸样中的酸；
S12：分别用A移液管从各三角烧瓶下层萃取酸溶液中抽取10.0mL于各自相应的20ml试管中；
S13：在各萃取酸溶液20ml试管中，加入2滴～3滴溴甲酚绿显色剂，充分摇匀，成为标准绝缘纸萃取酸显色溶液；
S14：再用B移液管分别从各已加入显色剂的20ml试管中吸取5ml标准绝缘纸萃取酸显色溶液，加至各自对应的5ml比色皿内；
S15：将比色皿装入分光光度仪的暗盒内；
S16：开启分光光度仪，并调校稳定后开始对装入暗盒比色皿内的萃取酸显色溶液进行波长测定，逐个完成以上系列标准绝缘纸萃取酸显色溶液波长测定；
S17：测定完成后分光光度仪将所测定的波长电信号自动传送给AD转换器；
S18： AD转换器将由分光光度仪传送来的波长电信号进行放大，并转换为数字信号后传输至控制模块。
5.根据权利要求3所述的自动试验变压器用绝缘纸酸值的方法，其特征在于： S3包括以下步骤：
S31：对从变压器内取出的绝缘纸样按要求处理后，进行绝缘纸萃取液酸值测定；
S32： 称取1g待测绝缘纸纸样，并放入250ml三角烧瓶中，加入50ml蒸馏水，加热至40℃温度并保持，同时轻轻摇匀5分钟，充分萃取绝缘纸样中的酸；
S33：用A移液管从三角烧瓶下层萃取酸溶液中抽取10.0mL于20ml试管中；
S34：在萃取酸溶液20ml试管中，加入2滴～3滴溴甲酚绿显色剂至20ml试管中，摇匀；
S35：再用B移液管从已加入显色剂的20ml试管中吸取5ml萃取酸显色溶液，加至5ml比色皿内；
S36：将比色皿装入分光光度仪的暗盒内；
S37：开启分光光度仪，并调校稳定后开始对装入暗盒比色皿内的待测绝缘纸萃取酸显色溶液进行显色波长测定；
S38： 通过分光光度仪测出待测绝缘纸萃取酸显色溶液的波长在597-492nm之间的一个值，由控制模块自动测算出待测绝缘纸的酸值。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170118 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |