一种基于示踪法的隔膜式储油柜严密性检查方法

技术领域

本发明涉及隔膜式储油柜严密性检查技术领域，更具体地，涉及一种基于示踪法的隔膜式储油柜严密性检查方法。

背景技术

储油柜是大型油浸式变压器、高压电抗器的重要附件。GB/T 6451-2015《油浸式电力变压器技术参数和要求》规定，除某些特殊情况外，油浸式电力变压器应装有储油柜，其中66kV及以上变压器应采取防油老化措施以确保变压器油不与大气相接触，在设备上安装密封式储油柜即属于关键措施之一。

按照行业标准JB/T 6484-2016《变压器用储油柜》的划分，密封式储油柜可分为胶囊式、隔膜式、波纹内油式、波纹外油式等类型。隔膜式储油柜应用于在大型110千伏以上电力变压器上，其主要作用是当环境温度和变压器发生变化而使油箱内体积发生涨缩，这样的涨缩可在连到油箱顶上隔膜式储油柜内进行。隔膜式储油柜利用隔膜将大气与油隔离，防止变压器油的氧化和吸收水分，提高变压器油的绝缘性能。

隔膜式储油柜可能存在的气体泄漏点主要在隔膜本体和连接隔膜的法兰面，常见的隔膜式储油柜严密性检查方法主要包括简单观察法、正压/真空密封试验法、继电器/传感器监测法等几大类，但是，简单观察法是通过观察口观察发现泄漏，在泄漏点不大的情况下，需要较长时间、收集较多的数据信息才能发现隔膜式储油柜泄漏位置和泄漏率；正压/真空密封试验法要求变压器油箱和储油柜的结构和强度能够满足抽真空的要求才可以进行严密性检查，条件较为严苛，且只有在设备处于恒温或近似恒温的条件下才能达到较高的精度；继电器/传感器监测法是在储油柜上加装专用继电器或传感器，当储油柜的严密性遭到破坏时自动发出告警信号，但拆除回装继电器或传感器较为繁琐，且对继电器或传感器检测到的精度要求较高。

示踪法是一种为了了解被研究对象的某些不易辨认的动态过程，将一种或多种容易检测的物质作为标记物添加进去，通过追踪标记物来洞悉该过程的方法，但是，应用在隔膜式储油柜，隔膜式储油柜的主要泄漏点在隔膜本体和连接隔膜的法兰面上，由于隔膜在隔膜式储油柜内层，使用一般示踪法若隔膜本体出现泄漏时，存在多个可能的泄漏点时，精度低，难判断隔膜式储油柜的严密性。

而本发明种基于示踪法的隔膜式储油柜严密性检查方法利用示踪法，能够快速、精准判断出隔膜式储油柜的严密性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于示踪法的隔膜式储油柜严密性检查方法，能够快速、精准判断出隔膜式储油柜的严密性。

为达到上述目的，提供了一种基于示踪法的隔膜式储油柜严密性检查方法，包括隔膜本体检查试验步骤和连接隔膜的法兰面检漏步骤；

所述隔膜本体检查试验步骤包括以下步骤：

(1)关闭电力变压器，排除隔膜式储油柜内所有的变压器油；封堵气体继电器接口；使得除连接吸湿器的气路外连通隔膜式储油柜与大气外的所有阀门、管道处于封闭状态；

(2)拆除吸湿器，设置法兰和临时充排气管路安装在原来安装在吸湿器的呼吸管接口上，并分别将盛装示踪气体的示踪剂钢瓶、盛装氮气的氮气钢瓶与临时充排气管路连接；

(3)打开放气管接口阀门，通过临时充气管道向隔膜式储油柜中隔膜的上部缓慢充入氮气,充气速率应不高于200L/min，且控制隔膜的上部的气压不超过8kPa，当放气管接口的无气体排出时，停止充气；

(4)选用合适的充气接头及洁净、无污染的气路从放气管接口先后向隔膜的下部充入100L标准气体，充气过程中控制隔膜的上部的气压应不超过8kPa，充气结束后关闭放气管接口阀门并静置10min～20min；

(5)用洁净的采样管路及采样袋从放气管接口处采集隔膜下部的空气样品100mL～500mL，并对气体样品进行分析，记录示踪气体试验初始浓度C

(6)通过临时充气管路排出隔膜上部的气体，使隔膜上部的气压降至大气压或稍高于大气压，关闭临时管路的排气阀门后，等气体压力稳定后记录充示踪气体前的初始气压；

(7)通过临时充气管路向隔膜的上部充入一定量的示踪气体，至隔膜的上部的气压比初始气压高出约5kPa，然后向隔膜的上部充入高纯氮气加压至约12kPa；

(8)充气完毕后，应开始记录环境温度及隔膜上部气体压力，5h后从放气管接口采集气体样品100mL～500mL，并对气体样品进行分析，记录示踪气体浓度C1及标准气体组分浓度Cs,t；从温度计、压力计17记录中统计试验期间的平均温度T和平均压力p；

(9)打开临时充气管路的排气阀，用隔膜上部的气体对管路冲洗3min～5min，采集隔膜上部的气体样品500mL，所采气样经稀释后用检测设备测定示踪气体的含量，记录隔膜的上部示踪气体的含量Ci；

(10)计算隔膜的下部的气体体积；

(11)计算绝对泄漏率；

(12)计算绝对泄漏率的校正值；

(13)根据校正值判断出严密性结果；所述严密性结果包括良好、合格、不合格；

所述连接隔膜的法兰面检漏步骤为，在隔膜本体检查试验步骤的步骤(8)的同时，用塑料薄膜沿着法兰面进行包扎，也静置5小时后，对塑料薄膜进行取样测试，若检测出有示踪气体或标准气体，则直接判定严密性结果为不合格。

特别的，所述示踪气体选用七氟丙烷或者四氟化碳。

特别的，所述标准气体采用五氟乙烷。

特别的，所述步骤(8)和(9)采用飞行时间质谱仪或增强型等离子体色谱仪测定示踪气体采用的气体示踪剂的浓度，飞行时间质谱仪测试条件为：电离区压力3Pa，MCP电压2850V，40张谱图累计，采样时间约100s；若气体示踪剂为七氟丙烷时，根据质荷比m/z＝151的C

特别的，所述步骤(8)采用飞行时间质谱仪测定标准气体的浓度，飞行时间质谱仪测试条件为：电离区压力3Pa，MCP电压2700V，40张谱图累计，采样时间约100s，标准气体为五氟乙烷时，根据质荷比m/z＝101的C

特别的，所述隔膜本体检查试验步骤的步骤(10)中计算隔膜的下部的气体体积所用计算式为：

式中：V为隔膜的下部气体体积，单位为m

特别的，所述隔膜本体检查试验步骤的步骤(11)中计算绝对泄漏率所用计算式为：

式中：F为绝对泄漏率，单位为Pa·m

特别的，所述隔膜本体检查试验步骤的步骤(12)中绝对泄漏率的校正值所用计算方法为为按以下计算公式换算至环境温度为20℃时以氮气为介质的校正值：

式中：F为绝对泄漏率，F′为绝对泄漏率校正值，单位为Pa·m

10

特别的，所述隔膜本体检查试验步骤的步骤(1)排除隔膜式储油柜内所有的变压器油的具体步骤为：将隔膜式储油柜内储存的变压器油排至检修用储油罐内，使得隔膜式储油柜的油位计指示刻度降至为零刻度。

本发明的有益效果如下所示：

本发明提出的一种基于示踪法的隔膜式储油柜严密性检查方法，包括隔膜本体检查试验步骤和连接隔膜的法兰面检漏步骤。隔膜本体检查试验步骤，通过在隔膜的上部缓慢充入氮气，将储油柜隔膜的下部的空气排静，然后向储油柜隔膜的下部充入标准气体；通过向隔膜的上部充入一定量的示踪气体，静置5h，采用飞行时间质谱仪或增强型等离子体色谱仪检测隔膜的上、下部示踪气体的浓度含量和隔膜下部的标准气体的浓度含量；计算隔膜的下部的气体体积；计算绝对泄漏率和绝对泄漏率的校正值。本发明根据绝对泄漏率校正值能判断出隔膜本体是否具备严密性，而连接隔膜的法兰面检漏步骤在隔膜本体检查试验步骤的步骤(8)的同时，用塑料薄膜沿着法兰面进行包扎，也静置5小时后，对塑料薄膜进行取样测试，若检测出有示踪气体或标准气体，则直接判定严密性结果为不合格，则可在进行隔膜本体检查试验步骤的时候判断隔膜式储油柜的另一个主要泄漏点，不遗漏，快速、精准判断出隔膜式储油柜的严密性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例涉及的隔膜式储油柜的结构图。

图中：1.柜体；2.视察窗；3.隔膜；4.放气塞；5.呼吸管接口；6.油位指示装置；7.放水塞；8.放气管接口；9.气体继电器接口；10.注放油管接口；11.集气盒；12.集污盒；13.气路阀门；14.氮气；15.示踪气体；16.气体流量计；17.压力计。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

如图1所示，为使用本发明一种基于示踪法的隔膜式储油柜严密性检查方法的隔膜式储油柜和使用检查方法所用到的部分工具，示踪气体15采用七氟丙烷或者四氟化碳，标准气体采用五氟乙烷，本发明实施例的严密性检查方法包括隔膜本体检查试验步骤和连接隔膜的法兰面检漏步骤；

隔膜本体检查试验步骤包括以下步骤：

(1)关闭电力变压器，排除隔膜式储油柜内所有的变压器油；封堵气体继电器接口9；使得除连接吸湿器的气路外连通隔膜式储油柜与大气外的所有阀门、管道处于封闭状态；排除隔膜式储油柜内所有的变压器油的具体步骤为：将隔膜式储油柜内储存的变压器油排至检修用储油罐内，使得隔膜式储油柜的油位计指示刻度降至为零刻度。

(2)拆除吸湿器，设置法兰和临时充排气管路安装在原来安装在吸湿器的呼吸管接口5上，并分别将盛装示踪气体15的示踪剂钢瓶、盛装氮气14的氮气钢瓶与临时充排气管路连接；

(3)打开放气管接口8阀门，通过临时充气管道向隔膜式储油柜中隔膜3的上部缓慢充入氮气14,充气速率应不高于200L/min，且控制隔膜3的上部的气压不超过8kPa，当放气管接口8无气体排出时，停止充气；

(4)选用合适的充气接头及洁净、无污染的气路从放气管接口8先后向隔膜3的下部充入100L标准气体、50L氮气14，充气过程中控制隔膜3上部的气压应不超过8kPa，充气结束后关闭放气管接口8阀门并静置10min～20min；

(5)用洁净的采样管路及采样袋从放气管接口8处采集隔膜3下部的空气样品100mL～500mL，并对气体样品进行分析，记录试验示踪气体初始浓度C

(6)通过临时充气管路排出隔膜3上部的气体，使隔膜3上部的气压降至大气压或稍高于大气压，关闭临时管路的排气阀门后，等气体压力稳定后记录充示踪气体前的初始气压；

(7)通过临时充气管路向隔膜3的上部充入一定量的示踪气体15，至隔膜3的上部的气压比初始气压高出约5kPa，然后向隔膜3的上部充入高纯氮气加压至约12kPa；

(8)充气完毕后，应开始记录环境温度及隔膜3上部气体压力，5h后从放气管接口8采集气体样品100mL～500mL，并对气体样品进行分析，记录示踪气体浓度C1＝15.0μL/L及标准气体组分浓度Cs,t＝50μL/L；从温度计、压力计17记录中统计试验期间的平均温度T＝299.9K和平均压力p＝11920Pa；步骤(8)采用飞行时间质谱仪测定标准气体的浓度，飞行时间质谱仪测试条件为：电离区压力3Pa，MCP电压2700V，40张谱图累计，采样时间约100s，标准气体为五氟乙烷时，根据质荷比m/z＝101的C

(9)打开临时充气管路的排气阀，用隔膜3上部的气体对管路冲洗3min～5min，采集隔膜3上部的气体样品500mL，所采气样经稀释后用检测设备测定示踪气体15的含量，记录隔膜3的上部示踪气体15的含量Ci＝31700μL/L；

步骤(8)和(9)采用飞行时间质谱仪或增强型等离子体色谱仪测定示踪气体15采用的气体示踪剂的浓度，飞行时间质谱仪测试条件为：电离区压力3Pa，MCP电压2850V，40张谱图累计，采样时间约100s；若气体示踪剂为七氟丙烷时，根据质荷比m/z＝151的C

(10)计算隔膜3的下部的气体体积；计算隔膜3的下部的气体体积所用计算式为：

式中：V为隔膜3的下部气体体积，单位为m

(11)计算绝对泄漏率；计算绝对泄漏率所用计算式为：

式中：F为绝对泄漏率，单位为Pa·m

(12)计算绝对泄漏率的校正值；绝对泄漏率的校正值所用计算方法为为按以下计算公式换算至环境温度为20℃时以氮气14为介质的校正值：

式中：F为绝对泄漏率，F′为绝对泄漏率校正值，单位为Pa·m

(13)根据校正值判断出严密性结果。严密性结果包括良好、合格、不合格；具体为：

按绝对泄漏率校正值F′判断出严密性结果，若校正值F′不大于5.0×10

本发明实施例的F′＝1.4×10

连接隔膜3的法兰面检漏步骤为，在隔膜本体检查试验步骤的步骤(8)的同时，用塑料薄膜沿着法兰面进行包扎，也静置5小时后，对塑料薄膜进行取样测试，若检测出有示踪气体15或标准气体，则严密性结果为不合格。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。