一种气液两相流带电量检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于变压器技术领域，特别涉及一种气液两相流带电量检测装置及检测方法。一种气液两相流带电量检测装置，其特征在于，包括两相流带电和检测箱体（3）、电流测试装置（5），所述两相流带电和检测箱体（3）包括相变介质入口（31）、金属箱（34）、绝缘材料（32）、若干层金属网、相变介质出口（35），所述电流测试装置（5）包括若干示波器（52）和若干取样电阻（51）；用该气液两相流带电量检测装置实现对气液两相流的总带电量进行检测，提高了油流带电的电荷收集准确性，实现了对不同大小气泡带电量的初步评估。估。估。

【技术实现步骤摘要】
一种气液两相流带电量检测装置及检测方法


[0001]本专利技术属于变压器
，特别涉及一种气液两相流带电量检测装置及检测方法。

技术介绍

[0002]两相流广泛应用于热能动力工程、核能工程、低温工程、航天领域以及变压器
中。所谓两相流，广义上讲是指一种物质或两种物质在不同状态下的滚动，其中气体和液体一起滚动称为气液两相流。在强迫油循环的大型电力变压器中，由于绝缘油进行循环冷却运动，与变压器的固体绝缘物如绝缘纸、层压板等相摩擦产生正、负电荷，同时液体沸腾运动时，气泡与液体的界面（即气泡表面）也存在电荷。这一现象在变压器内部普遍存在，通常发生在变压器油与绝缘纸之间，称为油流带电现象。油流带电引发的静电放电是威胁国内大型变压器安全运行的重要因素之一，为了准确获得油流的带电量，需要设计专门的检测系统，实现对油流流速、温度、电压的控制，并在这些因素情况下进行带电量的准确测量。因此如何准确测量带电量是检测系统的重要环节。目前国内研究人员测量油流带电倾向的方法有通常使用的方法主要由循环注入法、流下法、过滤式法。
[0003]对于相变介质在沸腾后的气液两相态与绝缘介质摩擦带电后，出现的两相流带电问题，直接采用这三种检测方法存在以下问题：1、采用循环注入法，只能获得两相流与绝缘材料摩擦的带电量，而不能获得气泡表面的电荷；2、采用流下法收集电荷，虽然可以获得全部电荷，但是装置体积小，对于需要较大液体量从而发生沸腾状态的两相流并不合适；3、过滤式法直接使用绝缘纸作为滤纸，是非常适合油流带电检测的方法，实现了带电与测量的结合，但是两相流带电的绝缘材料是印刷电路板使用的FR4材料或者绝缘子使用的环氧、陶瓷等材料，不能加工成滤纸。
[0004]针对以上问题，本专利技术设计了一种气液两相流带电量检测装置及检测方法，一方面测量绝缘材料的泄漏电流，一方面设计用于电荷收集的多层金属网实现对油流带电的准确测量。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种气液两相流带电量检测装置及检测方法， 克服高压变压器绝缘材料不适用、油流带电的电荷测量准确度低的缺陷。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种气液两相流带电量检测装置，包括两相流带电和检测箱体、电流测试装置，所述两相流带电和检测箱体包括相变介质入口、金属箱、绝缘材料、若干层金属网、相变介质出口；所述相变介质入口设置在金属箱底端，所述相变介质出口设置在金属箱顶端，所述若干层金属网为上下叠层分布设置在金属箱内，层与层存在一定间距，相邻金属网网孔
交错布置；所述绝缘材料设置在金属箱内底部，位于最下层金属网下方；从下到上依次分布的第一层金属网、第二层金属网孔径相同，第二层金属网孔径大于第三层金属网孔径，第三金属网、第四层金属网孔径相同，其余层按照上述形式依次布置；所述电流测试装置包括若干示波器和若干取样电阻，所述若干取样电阻分别通过接地线与绝缘材料、每层金属网连接；所述若干示波器与若干取样电阻并联用于测量取样电阻两端的电压；更进一步的，所述取样电阻为0.1欧姆的取样电阻。
[0007]进一步的，上述的气液两相流带电量检测装置中，所述第一层金属网、第二层金属网孔径边长为相变介质沸腾时最大气泡直径的一半，两层间距等于第一层金属网孔径边长；第三层金属网、第四层金属网孔径边长为相变介质沸腾时最大气泡直径的四分之一，两层间距等于第三层金属网孔径边长；第二层金属网与第三层金属网间距等于第二层金属网孔径边长；相邻两层金属网网孔交错布置；其余层金属网孔径边长按照逐次减半的原则递减，并根据以上规律布置。
[0008]金属网孔径逐次减半及交错布置能最大程度的捕捉气泡，从而能最大程度的捕捉气泡中的带电量，金属网层数的多少由泄漏电流量的检测结果控制，即试验时，分别测量各层金属网的泄漏电流量，直至网孔最小层在5分钟内测得的泄漏电流量小于第一层电流测量值的1/10。
[0009]进一步的，上述的气液两相流带电量检测装置中，所述气液两相流带电量检测装置还包括储液箱、冷凝器、流量计；所述储液箱与流量计、两相流带电和检测箱体、冷凝器依次连接，泠凝器另一端与储液箱连接形成循环系统。
[0010]进一步的，上述的气液两相流带电量检测装置中，所述金属箱外底部设置有加热器用于加热两相流介质使之沸腾。
[0011]进一步的，上述的气液两相流带电量检测装置中，所述绝缘材料为环氧树脂片或陶瓷。
[0012]进一步的，上述的气液两相流带电量检测装置中，所述若干层金属网由半径为0.05mm的细裸铜线缠绕而成。
[0013]本专利技术还提供一种应用上述的气液两相流带电量检测装置进行气液两相流带电量的检测方法，包括以下步骤：（1）通过流量计调节流速使两相流介质从储液箱中进入到两相流带电和检测箱体内，打开金属箱底部加热器使两相流介质沸腾，两相流介质沸腾后转化为气态从两相流带电和检测箱体的相变介质出口进入到冷凝器中，经冷凝器冷凝后转化为液体回到储液箱，形成循环注入系统；（2）用电流测试装置（示波器及取样电阻）测量绝缘材料和每层金属网的带电量：两相流介质沸腾时，两相流介质与绝缘材料摩擦使绝缘材料带有一定电荷；两相流介质沸腾后所产生的气泡不断上升经过金属网，金属网捕捉气泡所带电荷，直径较大的气泡无法通过第一、二层网孔而被第一、第二层金属网捕获，直径较小的气泡会通过网孔向下一层运动，交错叠加式金属网将可通过的气泡直径缩小一半，捕获更小的气泡，其余气泡再向下一层移动，孔径边长为上层一半的金属网捕捉更小的气泡，金属网依次叠放，减小孔径直至所有气泡无法通行，此时每层金属网因为捕捉气泡所带电荷都带有一定的电荷；绝缘材料的
带电量和每层金属网的带电量都使用示波器和取样电阻实现测量，即用示波器测量取样电阻两端电压，得到电压波形u(t)，然后除以电阻值得到电流波形i(t)；
[0014]（3）计算绝缘材料的带电量和全部金属网的带电量，两个带电量的总和即为两相流全部带电量值，即全部带电量值为，积分为对时间T内的电流进行积分，其中T=1ms。
[0015]与现有的技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供的气液两相流带电量检测装置，一方面在绝缘材料上检测带电量，另一方面在两相流带电和检测箱体中设置多层金属网，并对金属网进行依次交错叠放，金属网孔径按照逐次减半的原则递减直至所有气泡无法通行，能够完全捕捉到气液两相态冷却介质上所带电荷，实现对气液两相流的总带电量进行检测，提高了油流带电的电荷收集准确性，为研究抑制油流带电现象提供了准确数据，从而避免因油流带电引发变压器内部静电放电，导致扩大化突发事故的发生。
[0016]本专利技术提供的气液两相流带电量检测装置，采用不同层的金属网分别测试泄漏电流同时实现了对不同大小气泡带电量的初步评估。
附图说明
[0017]图1为本专利技术气液两相流带电量检测装置示意图。
[0018]图2为本专利技术两相流带电和检测箱体结构示意图。
[0019]图3为本专利技术金属网的布置俯视图。
[0020]图4为本专利技术电流测试装置示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气液两相流带电量检测装置，其特征在于，包括两相流带电和检测箱体（3）、电流测试装置（5），所述两相流带电和检测箱体（3）包括相变介质入口（31）、金属箱（34）、绝缘材料（32）、若干层金属网、相变介质出口（35）；所述相变介质入口（31）设置在金属箱（34）底端，所述相变介质出口（35）设置在金属箱（34）顶端，所述若干层金属网为上下叠层分布设置在金属箱（34）内，层与层存在一定间距，相邻金属网网孔交错布置；所述绝缘材料（32）设置在金属箱（34）内底部，位于最下层金属网下方；从下到上依次分布的第一层金属网（331）、第二层金属网（332）孔径相同，第二层金属网（332）孔径大于第三层金属网（333）孔径，第三金属网（333）、第四层金属网（334）孔径相同，其余层按照上述形式依次布置；所述电流测试装置（5）包括若干示波器（52）和若干取样电阻（51），所述若干取样电阻（51）分别通过接地线与绝缘材料（32）、每层金属网连接；所述示波器（52）与取样电阻（51）并联。2.根据权利要求1所述的气液两相流带电量检测装置，其特征在于，所述第一层金属网（331）、第二层金属网（332）孔径边长为相变介质沸腾时最大气泡直径的一半，两层间距等于第一层金属网（331）孔径边长；第三层金属网（333）、第四层金属网（334）孔径边长为相变介质沸腾时最大气泡直径的四分之一，两层间距等于第三层金属网（333）孔径边长；第二层金属网（332）与第三层金属网（333）间距等于第二层金属网（332）孔径边长；其余层金属网孔径边长按照逐次减半的原则递减，并根据以上规律布置。3.根据权利要求1所述的气液两相流带电量检测装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐捷，黄志都，刘鹏，崔志美，王乐，罗兵，徐永生，肖微，曾向君，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：