Устройство для отбора пробы диэлектрической жидкости для хроматографического анализа

 

Изобретение относится к области контроля за состоянием масла во вводах силовых высоковольтных трансформаторов и представляет собой устройство для отбора пробы трансформаторного масла для хроматографического анализа. Устройство включает в себя вентиль ввода, расположенный в непосредственной близости от ввода. Новой является конструкция, состоящая из трубы, установленной в вентиль ввода, имеющая длину и диаметр, определяемые соотношением: L x S ≅ 3 x V_шпр, где L - длина трубы, S - внутреннее сечение дополнительной трубы, V_шпр - объем шприца для отбора пробы, а также включающая в себя вентиль отбора пробы, установленный на другом конце трубы. Изобретение позволяет взятие пробы без отключения напряжения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области контроля за состоянием масла во вводах силовых трансформаторов и представляет собой устройство для отбора пробы трансформаторного масла для хроматографического анализа.

Известно устройство для отбора пробы масла из трансформаторов [1], представляющее собой шланг с зажимом, подсоединяемый к вентилю маслоотборного штуцера трансформатора. Для отбора проб масла к вентилю маслоотборного штуцера подсоединяют резиновый шланг. Осторожно открывают вентиль и сливают 1-2 л масла (для промывки отверстия штуцера и шланга), причем перед окончанием слива свободный конец шланга приподнимают вверх для удаления пузырьков воздуха. Для прекращения слива масла перекрывают конец шланга с помощью зажима. Вводят иглу шприца в шланг и заполняют шприц маслом под давлением. Для отбора используют иглу с большим внутренним диаметром. После заполнения шприца маслом снимают зажим и масло из шприца выдавливают в шланг. Перекрывают шланг зажимом и снова заполняют шприц маслом. Процедуру промывки шприца повторяют три-четыре раза. Окончательно отбирают пробу в шприц. Сменяют иглу с большим внутренним диаметром на иглу с малым внутренним диаметром и, держа шприц иглой вверх, выдавливают 1-2 мл масла из шприца. Вводят иглу в резиновую пробку и закрывают вентиль.

Такое устройство неудобно в эксплуатации. Оператору приходится возить с собой резиновый шланг, каждый раз подсоединяемый к вентилю маслоотборного штуцера до начала отбора пробы масла. При промывке отверстия штуцера и шланга, а также шприца сливается достаточно много дорогостоящего масла, руки оператора могут оказаться в масле. Кроме того, не предусмотрена система сбора сливаемого масла, что может привести к попаданию сливаемого масла в грунт (нарушается экология). При промывке шприца конец шланга несколько раз приходится приподнимать и перекрывать посредством зажима, что создает неудобства в работе.

Известно также маслоотборное устройство [2] ввода трансформатора, представляющее собой переходник вентиля ввода, расположенный непосредственно около ввода и герметично соединенный с трубкой. Последняя расположена внутри ввода и опущена в изоляционное масло. Однако такое устройство неудобно в эксплуатации, так как требует отключения высоковольтного напряжения, подаваемого на ввод, до начала процесса отбора пробы. Кроме того, переходник вентиля ввода расположен на высоте нескольких метров, что создает дополнительное неудобство.

Задача изобретения - создание устройства для отбора трансформаторного масла, позволяющего осуществить отбор проб без отключения высоковольтного напряжения, удобного в эксплуатации, отвечающего экологическим требованиям и с содержанием растворенных газов в отобранной пробе соответствующим содержанию газов в самом вводе.

Задача решается тем, что в устройстве для отбора проб диэлектрической жидкости, включающем вентиль ввода, установлена труба, имеющая длину и диаметр, определяемые соотношением L·S≅S·V_шпр, (1) где L - длина трубы, S - внутреннее сечение дополнительной трубы, V_шпр - объем шприца для отбора пробы, а на другом конце трубы установлен вентиль отбора проб.

В вентиле для отбора проб размещен наконечник с конусом, соответствующим конусу шприца для отбора пробы и отверстием в боковой стенке, а на наконечнике с возможностью поворота вокруг оси установлена втулка с отверстием, соосным отверстию в боковой стенке наконечника, и с отводом, при этом конус наконечника прикрыт подпружиненным колпачком с гайкой, кроме того на втулке размещена предохранительная крышка.

Кроме того, целесообразно конец трубы с вентилем и размещенным в нем наконечником устанавливать вертикально так, чтобы конус наконечника был направлен вверх.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид, а на фиг.2 - наконечник устройства для отбора проб масла.

Устройство для отбора пробы диэлектрической жидкости для хроматографического анализа устанавливается на вводе 1 трансформатора 2 и состоит из трубы 3, установленной в вентиле 4 ввода 1, на другом конце которой установлен вентиль отбора проб 5, закрепленный на опоре 6 (см. фиг.1). Длина трубы выбирается такой, чтобы вентиль отбора проб 5 был расположен от поверхности земли примерно на высоте 1 м. В вентиле 5 (см. фиг.2) размещен наконечник 7 с конусом 8, соответствующим конусу шприца для отбора проб. В боковой стенке наконечника 7 выполнено также отверстие 9. Направление отверстия 9 отмечено на верхней части наконечника 7 (метка 1). На наконечнике 7 установлена втулка 10 с отверстием 11, штуцером 12 и отводом 13. Направление горизонтальной части отверстия 11 отмечено на верхней горизонтальной поверхности втулки 10 (метка 2). Отверстие 9 и горизонтальная часть отверстия 11 выполнены соосными. Втулка 10 имеет возможность поворачиваться вокруг оси. Гайка 14 предотвращает случайное выпадение втулки 10 с наконечника 7. Конусная часть наконечника 7 плотно закрывается колпачком 15, притягиваемым к гайке 14 посредством пружин 16. Весь описанный узел прикрывается предохранительной крышкой 17.

Устройство для отбора проб работает следующим образом. Перед отбором пробы снимают предохранительную крышку 17 и колпачок 15. Убеждаются в том, что угол между направлениями метки 1 на наконечнике 7 и метки 2 на втулке 10 составлял примерно 90^o. Внутреннюю полость наконечника 7, включая ее конусную часть до верху заполняют диэлектрической жидкостью. (Это можно сделать слегка приоткрыв вентиль 5 или же с помощью вспомогательного шприца с иголкой, содержащего диэлектрическую жидкость). При этом благодаря тому, что открытая часть наконечника 7 направлена вверх, пузыри воздуха всплывают. Полость наконечника будет полностью заполнена жидкостью и не будет содержать воздушных пузырей. Поршень шприца для отбора пробы переводят в нажатое состояние (положение 1), при этом воздухом наполнена только конусная часть шприца. Конусную часть шприца для отбора пробы направляют вверх и доверху заполняют ее диэлектрической жидкостью. Для этого можно использовать вспомогательный шприц с иглой, содержащий диэлектрическую жидкость. Далее конусную часть шприца направляют вниз (благодаря силам поверхностного натяжения жидкость удерживается) и вставляют в конус 8 наконечника 7. Таким образом, достигается отсутствие пузырей воздуха во внутренней полости наконечника 7 и конусной части шприца для отбора пробы. Далее слегка приоткрывают вентиль 5. При этом шприц под действием давления во вводе постепенно наполняется диэлектрической жидкостью, поршень шприца переходит в отжатое состояние (положение 2). Отвод 13 направляют в сосуд для сливаемой жидкости. Закрывают вентиль 5. Втулку 10 устанавливают в положение, при котором направления меток 1 и 2 совпадали. Далее поршень шприца постепенно переводят в положение 1. При этом диэлектрическая жидкость из полости шприца через отверстия 9, 11 и штуцер 12 по отводу 13 переходит в сосуд для сливаемой жидкости (на фиг.2 не показан). Таким образом, осуществляется процедура промывки шприца. Такую процедуру промывки шприца повторяют еще два раза. При этом, в соответствии (1), диэлектрическая жидкость внутренней полости трубы 3 (см. фиг. 1) полностью сливается и заменяется частью диэлектрической жидкости, находящейся в самом высоковольтном вводе. Поэтому последующая (четвертая) процедура наполнения приводит к тому, что шприц для отбора пробы будет заполнен частью диэлектрической жидкости из высоковольтного ввода. Далее закрывают вентиль 5. Конусную часть шприца с отобранной пробой направляют вверх и в нее вставляют тонкую иглу. Держа шприц иглой вверх, выдавливают 1-2 мл масла из шприца. Вводят иглу в резиновую пробку. Таким образом, завершается процедура отбора пробы.

Представим, что условие (1) не выполняется, а справедливо следующее соотношение: L·S>>3·V_шпр, (2) В этом случае, после трехкратной промывки шприца, последний повторно наполняется частью диэлектрической жидкости из соединительной трубы 3, находящейся в начальный момент времени на некотором расстоянии L₁± Δ L от вентиля ввода 4 (см. фиг. 1). Из условия (2) следует, что Δ L << L₁, L₁≈L(L₁<L). Таким образом, при выполнении условия (2) проба диэлектрической жидкости будет взята не из высоковольтного ввода, а из объема соединительной трубы, находящейся, в среднем, на расстоянии L₁ от вентиля ввода.

Далее представим, что во вводе, например, в результате частичных разрядов, произошло разложение диэлектрической жидкости с образованием газов (водорода, метана, ацетилена,...). Очевидно, что в соединительной трубе отсутствуют конвективные движения жидкости. Поэтому образовавшиеся газы могут попасть в любую точку соединительной трубы 3 только за счет диффузии. Очевидно, что коэффициент диффузии для молекулы водорода больше коэффициента диффузии любого другого газа, образующегося в результате разложения диэлектрической жидкости. Оценим характерное время τ за которое молекулы водорода за счет диффузии пройдут расстояние L₁. Для этого воспользуемся следующей известной формулой Эйнштейна: L²₁ = Dτ (3), где D - коэффициент диффузии водорода в диэлектрической жидкости. Измеренный нами коэффициент диффузии водорода в трансформаторном масле марки ГК составил 10^-3 см²/с. Следовательно, при L₁≈L = 300 см характерное время диффузии водорода по соединительной трубе составляет около 3 лет! На практике L может составить 900 см. При этом τ доходит до 25 лет! Это означает, что проба диэлектрической жидкости, взятая на анализ практически из любой части соединительной трубы 3, не позволяет судить о содержании растворенных газов в самом вводе. Поэтому при отборе пробы диэлектрической жидкости из ввода с помощью соединительной трубы вначале необходимо слить весь объем столба жидкости от вентиля отбора проб 5 до вентиля ввода 4 (см. фиг. 1). Очевидно, что в случае условия (2) приходится слить большое количество жидкости, что крайне нежелательно. Оптимальным является условия (1), когда при трехкратной промывке шприца для отбора пробы масла, жидкость в соединительной трубе полностью заменяется жидкостью из вывода. При этом четвертый раз шприц для отбора пробы заполняется частью жидкости, первоначально находившейся во вводе. Эта часть жидкости является корректно взятой пробой, а содержание растворимых в ней газов позволяет судить о состоянии высоковольтного ввода.

Предложенная конструкция позволяет осуществлять корректный отбор проб из высоковольтных вводов трансформаторов без отключения напряжения. Процесс отбора пробы удобен, гигиеничен и максимально упрощен. При промывке шприца для отбора пробы предотвращается попадание сливаемой жидкости в грунт.

Источники информации 1. Методические указания по подготовке и проведению хроматографического анализа газов, растворенных в масле сливных трансформаторов. РД 34.46.303-89. Министерство энергетики и электрификации СССР. Главное научно-техническое управление энергетики и электрификации. СПО "Союзтехэнерго" М. 1990. (с. 6). Всего страниц 58.

2 Герметичные высоковольтные вводы класса напряжения 750 кВ и 500 кВ с протяжкой кабеля типа: ГБМТП/0-30 750/1000-Т1 ГБМТП/0-30 500/1000-Т1 ГБМТП/0-30 500/1600-Т1
ГБМТПУ/0-30 500/2000-Т1
Инструкция по эксплуатации N ОШЦ.463.036 (прототип).

Формула изобретения

1. Устройство для отбора пробы диэлектрической жидкости для хроматографического анализа, включающее вентиль ввода, отличающееся тем, что в вентиле ввода установлена соединительная труба, имеющая длину и диаметр, определяемую соотношением
L x S ≅ 3 x V_шпр,
где L - длина трубы;
S - внутреннее сечение дополнительной трубы;
V_шпр - объем шприца для отбора пробы диэлектрической жидкости, находящейся во вводе, при трехкратной промывке шприца,
а на конце трубы установлен вентиль отбора проб.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в наконечнике вентиля отбора проб выполнен конус, соответствующий конусу шприца для отбора пробы, и отверстие в его боковой стенке, на наконечнике установлена с возможностью поворота вокруг своей оси втулка с отверстием, соосным отверстию в боковой стенке наконечника, и с отводом, при этом конус наконечника прикрыт подпружиненным колпачком с гайкой, кроме того, на втулке размещена предохранительная крышка.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что конец соединительной трубы с вентилем и размещенным в нем наконечником установлен вертикально так, что конус наконечника направлен вверх.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2