CN215180186U - 一种电弧下变压器绝缘油产气测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电弧下变压器绝缘油产气测试装置，所述装置包括储气设备；密封反应器；和集气袋或气体流量计；其中，在所述密封反应器的左上端面、顶端面和右上端面设置有进气管、中心口和出气管；所述进气管与储气设备连通，在所述中心口设置有电弧发生器的导电杆，所述导电杆通过中心口伸入所述反应器内，所述导电杆连接电弧控制器，所述出气管与所述集气袋或气体流量计连通。本实用新型用于研究变压器绝缘油在电弧作用下的产气特性，可得到不同温度、老化程度不同等情况下绝缘油在电弧作用下的产气速率，将集气袋导入气体红外测量等仪器可得到气体成分数值。

Description

一种电弧下变压器绝缘油产气测试装置

技术领域

本实用新型属于绝缘油特性研究领域，具体涉及一种电弧下变压器绝缘油产气测试装置。

背景技术

电力***运行中包含大量充油设备，包括套管、互感器、断路器等少油设备，这些设备在长期运行后由于超负荷运行时间长、设备制造工艺不良、运行维护不当等问题，有可能导致电气强度和机械强度降低并造成设备的绝缘老化和损坏，发生绝缘击穿进而引发电弧，同时绝缘变压器油长时间使用后的老化也会导致其品质劣化，绝缘性降低。此时电弧携带的能量可能会引燃变压器油，造成少油设备的起火甚至***，损毁变压器，进而导致区域内的断电，严重威胁电网的安全运行。因此，电力***中变压器油的点燃特性和点燃过程研究，对于少油设备的安全运行和保护措施制定具有重要意义。

由于少油设备内部始终处于封闭环境，当引发电弧时，会对填充的变压器绝缘油造成影响，电弧的能量可能会使长链的绝缘油裂解产生小分子的烃类物质，如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等，这些小分子的物质以气态的形式存在，普遍具有较低的闪点。同时这些物质由于浮力的作用，可能会在少油设备的顶部、拐角处形成可燃混合气泡，一旦少油设备由于故障进入了空气，就可能会点燃混合气体，从而造成***事故。

周远翔等研究了交直流复合电压下变压器油中电弧放电及产气特性([1]周远翔等.交直流复合电压下变压器油中电弧放电及产气特性[J].高电压技术,2011,37(07):1584-1589.)，但是其使用的实验装置是放置于空气中的，与少油设备真实工作状况下的无氧空间存在差异。同时该研究仅对溶解在油中的气体进行了测试，而事实上，电弧对绝缘油作用后，会有数量可观的气体脱出漂浮到上部形成气泡，这个可燃混合气泡同样可能会被点燃造成***事故。

因此，若能设计一型装置同时满足无氧空间，并放出电弧对变压器绝缘油作用，再将产生的气体收集起来分析其中的成分，即可研究在少油设备内部电弧对变压器绝缘油的产气特性。

有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种电弧下变压器绝缘油产气测试装置，研究电弧作用下少油设备内部的产气特性，目前变电站多采用的绝缘油检测方法是通过脱气处理将溶解在绝缘油中的气体脱出，再用气相色谱法测量油中溶解的气体体积分数，而对不溶解在油中的气体并没有***的研究，因此提出本实验装置实用新型，主要目的是制造无氧空间，并收集产生的气体。

本实用新型是通过下列技术方案实现的。

本实用新型中的反应器的左上端面是指反应器的左端面的上部；反应器的右上端面是指反应器的右端面的上部。

一种电弧下变压器绝缘油产气测试装置，所述装置包括储气设备；密封反应器；和集气袋或气体流量计11；其中，在所述密封反应器的左上端面、顶端面和右上端面设置有进气管、中心口和出气管；所述进气管与储气设备连通，在所述中心口设置有电弧发生器的导电杆8，所述导电杆8通过中心口伸入所述反应器内，所述导电杆8连接电弧控制器10，所述出气管与所述集气袋或气体流量计11连通。

进一步地，所述的储气设备为气瓶1，所述气瓶1上自带截止阀2；所述的气瓶1为惰性气体气瓶；优选地，所述的惰性气体为氮气、氦气或氩气。

进一步地，所述的惰性气体的气压为0.01-0.1MPa。

进一步地，所述的反应器为具有三通出口的玻璃管3，其左上端面、顶端面和右上端面分别设置有进气管、上端管口和出气管；所述反应器的中心口为上端管口；其中，所述进气管上设置有进气阀4，所述出气管上设置有出气阀5；优选地，所述进气阀4与所述截止阀2通过软管连接。

进一步地，所述玻璃管3中填充变压器绝缘油6；优选地，控制导电杆8的电弧端距离液面为1-10mm。

进一步地，控制导电杆8的电弧端距离液面为2mm。

进一步地，所述玻璃管3中填充变压器绝缘油6的体积为100-200ml。

进一步地，所述玻璃管3的外壁环绕加热膜12。

进一步地，所述变压器绝缘油6的填充高度不超过所述玻璃管3上的进气管口和出气管口。

进一步地，在导电杆8与玻璃管3的上端管口部位设置气封膜7。其可通过裁剪气球的下半部分制作而成，实验时，将气封膜套在导电杆8的合适部位，并将其开口部分套在玻璃管3的管口处，上端用气密性好的电工胶带缠绕。

特别地，本实用新型通过如下实现：

一种电弧下变压器绝缘油产气测试装置，该实验装置包括气瓶1、截止阀2、玻璃管3、进气阀4、出气阀5、绝缘油6、气封膜7、导电杆8、电弧9、电弧控制器10、集气袋或气体流量计11、加热膜12。实验装置的主体为具有三通出口的玻璃管3。所述玻璃管3为特制玻璃管，制作过程可通过在Schlenk反应管上加入另一侧的通气管获得。特制玻璃管3其中一侧通气管设置进气阀4，另一侧通气管设置出气阀5，阀门部位均涂抹真空脂以保证其气密性。玻璃管的上端管口部位外径为19-25mm，通气管的外径为5-10mm。本实用新型用于研究变压器绝缘油在电弧作用下的产气特性，可得到不同温度、老化程度不同等情况下绝缘油在电弧作用下的产气速率，将集气袋导入气体红外测量等仪器可得到气体成分数值。

进一步地，气瓶上自带的截止阀2可控制其开关和气压，气压为0.01-0.1MPa。进气阀4通过截止阀2接入气瓶1，气瓶1为惰性气体气瓶。所述惰性气体可选自氮气、氦气或氩气中的一种。

进一步地，出气阀5可接入集气袋或者气体流量计11。集气袋的作用是收集实验中产生的气体，后送入气体红外分析装置或GC-MASS气相色谱-质谱进行气体组成成分分析。气体流量计则是用来测量产气速率。

进一步地，玻璃管3中填充待测的变压器绝缘油6。根据玻璃管3的大小，可填充的绝缘油的体积为100-200ml。并通过玻璃管外壁环绕的加热膜12控制油温。油温可通过便携式测温计连接热电偶进行测量。

进一步地，变压器绝缘油的填充高度不得超过进气阀和出气阀5所在通气管的出口，以防止形成液封，导致气体无法通过。

进一步地，玻璃管上端管口伸入电弧发生器的导电杆8，并控制导电杆8的电弧端距离液面为2mm左右。具体操作时，导电杆8可固定在铁架台上进行位置调整。

进一步地，为了保证装置的气密性，在导电杆8与玻璃管3的上端管口部位设置气封膜7。其可通过裁剪气球的下半部分制作而成，实验时，将气封膜套在导电杆的合适部位，并将其开口部分套在玻璃管3的管口处，上端用气密性好的电工胶带缠绕。

进一步地，导电杆8连接在电弧控制器10上，可通过调整输入电压以控制产生的电弧9的电弧能量。

本实用新型电弧下变压器绝缘油产气测试装置的组装方法的步骤如下：

第一步：将玻璃管3固定在铁架台上，填充适量的待测绝缘油6；

第二步：将进气阀4与截止阀2通过软管连接，打开截止阀，调整至合适的气压；

第三步：根据实验需要，将出气阀5与集气袋或气体流量计11连接；

第四步：将加热膜12缠绕在玻璃管3上，使绝缘油6加热至合适的油温。

第五步：将导电杆8伸入玻璃管3的上端管口中，并调整至合适的位置，使导电杆8的电弧端与绝缘油液面距离2mm。

第六步：将预先套在导电杆8上的气封膜7下端套在玻璃管3的上端口处，再用气密电工胶将气封膜7的上部缠绕保证密封。

第七步：将导电杆8连接到电弧控制器10，调整输入电压，开始实验。

本实用新型电弧下变压器绝缘油产气测试装置的使用方法如下：

第一步：装置组装好后，开启进气阀4和出气阀5，将玻璃管中原本存有的空气吹扫入集气袋中，保证玻璃管3中为无氧环境，吹扫时间约为3-5min，后关闭进气阀4和出气阀5，取下集气袋，换用实验用集气袋或气体流量计11；

第二步：通过电弧控制器10开启电弧9，通过玻璃管3观察产生的气体情况，根据输入电压的不同，在30-100s电弧后，绝缘油的气体形成较浓的油雾，关闭电弧9；

第三步：开启进气阀4和出气阀5，将产生的气体吹扫入集气袋中。

第四步：重复第三步数次后，集气袋充满。取下集气袋，从玻璃管3的管口处解除气封膜，更换其他待测绝缘油6，进行其他工况的实验。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型可使绝缘油在无氧环境中被电弧作用，从而还原少油设备内部封闭环境的真实情况。

2、本实用新型通过气密性设计，可收集变压器绝缘油在被电弧作用后产生的气体，从而研究其气体成分，寻找可能的***特征气体，为变电站火灾***事故的防治措施提供参考。

3、本实用新型操作简单，材料易得，可短时间内采集到不同工况下变压器绝缘油在电弧作用下产生的气体。

附图说明

图1为一种用于电弧作用下绝缘油产气测试装置结构示意图；

图中：1为气瓶、2为截止阀、3为玻璃管、4为进气阀、5为出气阀、6为绝缘油、7为气封膜、8为导电杆、9为电弧、10为电弧控制器、11为集气袋或气体流量计、12为加热膜。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本实用新型。

实施例1

如图1所示，本实用新型一种用于电弧作用下绝缘油产气测试装置，包括气瓶1、截止阀2、玻璃管3、进气阀4、出气阀5、绝缘油6、气封膜7、导电杆8、电弧9、电弧控制器10、集气袋或气体流量计11、加热膜12。实验装置的主体为具有三通出口的玻璃管3。所述玻璃管3为特制玻璃管，制作过程可通过在Schlenk反应管上加入另一侧的通气管获得。玻璃管3其中一侧通气管设置进气阀4，另一侧通气管设置出气阀5，阀门部位均涂抹真空脂以保证其气密性。玻璃管的上端管口部位外径为25mm，通气管的外径为5mm。

气瓶1上自带的截止阀2可控制其开关和气压，气压为0.02MPa。进气阀4通过截止阀2接入气瓶1，所述进气阀4与所述截止阀2通过软管连接。气瓶1为惰性气体气瓶。所述惰性气体为氮气。

出气阀5接入集气袋。集气袋的作用是收集实验中产生的气体，后送入美国MKS公司生产的MultiGas 6030型傅利叶变换红外光谱分析仪进行气体组成成分分析。

玻璃管3中填充待测的变压器绝缘油6。根据玻璃管3的大小，填充的绝缘油的体积为200ml。并通过玻璃管外壁环绕的加热膜12控制油温为20℃，油温可通过便携式测温计连接热电偶，放置于绝缘油上表面中心处进行测量。

变压器绝缘油的填充高度不得超过进气阀4和出气阀5所在通气管的出口，以防止形成液封，导致气体无法通过。

玻璃管3上端管口伸入电弧发生器的导电杆8，并控制导电杆8的电弧端距离液面为2mm。具体操作时，导电杆8可固定在铁架台上进行位置调整。

为了保证装置的气密性，在导电杆8与玻璃管3的上端管口部位设置气封膜7。其可通过裁剪气球的下半部分制作而成，实验时，将气封膜套在导电杆的合适部位，并将其开口部分套在玻璃管3的管口处，上端用气密性好的电工胶带缠绕。

导电杆8连接在电弧控制器10上，可通过调整输入电压以控制产生的电弧9的电弧能量。

本实施例电弧下变压器绝缘油产气测试装置的组装方法的步骤如下：

第一步：将玻璃管3固定在铁架台上，填充200ml的待测绝缘油6；

第二步：将进气阀4与截止阀2通过软管连接，打开截止阀，调整气压至0.02MPa；

第三步：根据实验需要，将出气阀5与集气袋或气体流量计11连接；

第四步：将加热膜12通过聚酰亚胺胶带缠绕在玻璃管3上，使绝缘油6加热至20℃。

第五步：将导电杆8伸入玻璃管3的上端管口中，并调整至合适的位置，使导电杆8的电弧端与绝缘油液面距离2mm。

第六步：将预先套在导电杆8上的气封膜7下端套在玻璃管3的上端口处，再用气密电工胶将气封膜7的上部缠绕保证密封。

第七步：将导电杆8连接到电弧控制器10，调整输入电压，开始实验。

本实施例电弧下变压器绝缘油产气测试装置的使用方法如下：

第一步：装置组装好后，开启进气阀4和出气阀5，将玻璃管中原本存有的空气吹扫入集气袋中，保证玻璃管3中为无氧环境，吹扫时间约为1min，后关闭进气阀4和出气阀5，取下集气袋，换用实验用集气袋或气体流量计11；

第二步：通过电弧控制器10开启电弧9，通过玻璃管3观察产生的气体情况，在绝缘油的气体形成较浓的油雾后，关闭电弧9；

第三步：开启进气阀4和出气阀5，吹扫惰性气体3s将产生的气体吹扫入集气袋中。

第四步：重复第三步数次后，集气袋充满。取下集气袋，从玻璃管3的管口处解除气封膜，更换其他待测绝缘油6，进行其他工况的实验。

实施例中共进行2种工况实验。

所述的绝缘油分别为刚出厂的绝缘油(暨阳石化集团生产的25#变压器油)和老化288h后的绝缘油。老化288h后的绝缘油通过以下方法制得：将刚出厂的绝缘油(暨阳石化集团生产的25#变压器油)在常压、温度为90℃和相对湿度为30％的条件下，热氧化老化288h，制得老化288h后的绝缘油。

所得的气体成分数据如表1中所示，老化288h后的绝缘油在电弧作用下产生的小分子物质如一氧化碳的成分占比增加，而大分子物质如丙烷，丙烯的成分占比减少。

表1油温20℃下本装置收集的绝缘油产生气体成分表

a刚出厂的绝缘油

实施例2

该实施例的实施方式与实施例1的实施方式相同，只是：

所述的绝缘油通过加热膜进行了加热，油温控制在90℃。

产生的气体收集后送美国MKS公司生产的MultiGas 6030型傅利叶变换红外光谱分析仪进行气体成分分析。

所得数据如表2中所示，相比较油温为20℃时的数据，油温为90℃时产生了更多的乙炔、乙烯等化学性质活泼的气体。

表2油温90℃下本装置收集的绝缘油产生气体成分表

a刚出厂的绝缘油

b老化288h后的绝缘油

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本实用新型的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时，凡依据本实用新型的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种电弧下变压器绝缘油产气测试装置，其特征在于，所述装置包括储气设备；密封反应器；和集气袋或气体流量计(11)；

其中，在所述密封反应器的左上端面、顶端面和右上端面设置有进气管、中心口和出气管；

所述进气管与储气设备连通，在所述中心口设置有电弧发生器的导电杆(8)，所述导电杆(8)通过中心口伸入所述反应器内，所述导电杆(8)连接电弧控制器(10)，所述出气管与所述集气袋或气体流量计(11)连通。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的储气设备为气瓶(1)，所述气瓶(1)上自带截止阀(2)；所述的气瓶(1)为惰性气体气瓶；所述的惰性气体为氮气、氦气或氩气。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的反应器为具有三通出口的玻璃管(3)，其左上端面、顶端面和右上端面分别设置有进气管、上端管口和出气管；所述反应器的中心口为上端管口；其中，所述进气管上设置有进气阀(4)，所述出气管上设置有出气阀(5)；所述进气阀(4)与所述截止阀(2)通过软管连接。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述玻璃管(3)的外壁环绕加热膜(12)。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，在导电杆(8)与玻璃管(3)的上端管口部位设置气封膜(7)。

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