[發明專利]微型流體強制對流裝置

有效

• 申請號: 200710073179.3
• 申請日: 2007-01-31
• 公開（公告）號: CN101236140A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 秦仁炎
• 申請（專利權）人: 深圳市奧特迅傳感技術有限公司
• 主分類號: G01N1/10
• 分類號: G01N1/10;G01N1/38;B01D19/00
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司
• 代理人: 易釗

技術領域

本發明涉及對高壓電氣設備進行在線監測的技術，更具體地說，涉及一種用于高壓電氣設備的絕緣流體在設備本體內部和與之相連的外部在線監測裝置之間的強制對流裝置，它可用于變壓器等電氣設備中，確保設備內部的油樣和與之相連的閥門外側的油樣之間可實現充分對流，確保在線監測裝置結果的有效性和及時性。

背景技術

在油浸式高壓電氣設備，例如變壓器中，通常使用絕緣油作為介電和散熱介質，但絕緣油還有一個很重要的作用，就是作為故障氣體的載體。眾所周知，當高壓電氣設備內部存在不正常的過熱或局部放電時，會明顯地產生一種或多種特征氣體，這些氣體會溶解于絕緣油中，并隨著設備內部強制或自然的循環或對流而擴散到變壓器本體的各部位。因此，對絕緣油中的特征氣體的組份和含量實行在線監測(即在線油氣分離和氣體檢測)有利于及時發現這些重要設備在運行中的故障隱患，減少損失。

在運行的變壓器上安裝在線監測裝置往往比較困難，這是因為這些變壓器上通常只有一個閥門(例如放油閥)可供使用，而且不同變壓器所使用的閥門種類不同、大小不同；另外有的閥門上的油管較長，即閥門離變壓器主油箱的距離較遠，閥門處的油樣對流較差，不能真正代表變壓器本體油中的氣體濃度，因此會影響在線監測的監測結果。

在美國專利US5,773,709中公開了一種利用智能溫度變化進行強制熱對流的方法和裝置。這種方法和裝置的優點是無需油泵，因此可靠性好；但缺點是當被監測設備本體如變壓器主油箱與氣體監測裝置的距離較長時，例如當距離大于油管或閥門直徑的6倍時，油樣的對流就差強人意，也就是說在這種情況下會產生兩個問題：第一是氣體監測裝置附近的油樣不均勻，第二是會延長氣體監測裝置的響應時間。

解決絕緣油對流的另一種方法是使用油泵，在美國專利US6391096B1和中國專利ZL200410030892.6中，公開了非常相似的利用外置油泵進行強制循環和利用中空纖維進行脫氣的方法和裝置。這種裝置的缺點之一是需要變壓器的兩個閥門，即獨立的油樣進口和出口，實際使用會受到限制；二是分離后的氣體存在于中空纖維中，必須用氣泵和復雜的管路轉移至獨立的氣體檢測單元中，因此系統的可靠性受到影響。

在美國專利US5070738中公開了一種只需要一個閥門就能進行強制油樣循環的方法和裝置，其中使用了可移動空心滑桿、滑桿外套管、以及用于滑桿動態密封的密封圈。其中移動空心滑桿作為油樣進口，滑桿外套管作為油樣出口，當閥門打開時，有動態密封的移動滑桿頂端(即進口)在外力的推動下可穿過閥門到達主油箱內部，使用獨立的外置油泵可在主油箱內部和閥門外側形成循環。但這種方法仍然存在兩個問題，一是該裝置中的移動滑桿只能穿過直通式閥門(即當閥門打開時，在閥門兩側無阻礙)，如圖1中的閥門32a即為直通式閥門；但對于變壓器常用的非直通式閥門(又稱截止閥)則不適用，如圖2中的閥門32b即為非直通式閥門，當閥門打開時，閥門兩側通過一個“Z”型的彎道連通；二是由于其中使用分離式外接油泵，即獨立于變壓器閥門的油泵，仍然會受閥門、管線、接頭和油泵本身可靠性的限制。

此外，上述外置油泵的方案不僅安裝復雜，而且安裝后管線還受外部惡劣環境如環境溫度變化影響，例如當環境溫度較低時，必須在管線內部或外部附加加熱器，以防止低溫時高粘度的油損壞油泵。

發明內容

為解決現有技術的上述缺陷，本發明要提供一種可靠性好、簡單實用的微型流體強制對流裝置，使得電氣設備內部油樣和與之相連的閥門外側的油樣之間可實現充分對流，從而確保安裝于閥門外側的在線監測裝置所采集的特征參數具有充分的代表性，同時減少檢測所需的響應時間。

本發明提供的微型流體強制對流裝置中，包括可與電氣設備的閥門直接連接的一體化接頭，其中，所述一體化接頭中設有與所述閥門的出口相通的對流腔，在所述對流腔的正上方設有排氣/放油單元；所述一體化接頭中設有與所述對流腔相通、用于裝設氣體檢測單元的檢測腔，在所述對流腔與檢測腔之間設有油氣分離膜；在所述對流腔中設有可驅使絕緣油經所述閥門在所述電氣設備的油箱與所述一體化接頭的對流腔之間強制對流的對流驅動單元。以變壓器為例，其油箱中含故障氣體的絕緣油在強制對流作用下，到達油氣分離膜的對流腔一側，故障氣體分子再通過溶解、擴散和脫附到達油氣分離膜的另一側，即檢測腔一側，再通過氣體擴散到達氣體檢測單元，產生可測電信號或光信號變化，相關的信號度與氣體濃度有直接的關系。