CN102305869B - 用于电气设备中六氟化硫气体质量分析的仪器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于电气设备中六氟化硫气体质量分析的仪器，包括净化装置的分析机构，分析机构由进样口、温度检测支路、分解产物检测支路和纯度检测支路组成；所述进样口的出口端通过第一四通管分别连通着温度检测支路、分解产物检测支路和纯度检测支路。本发明通过一次试验可以满足SF6设备的微水检测、分解产物分析和纯度分析这三个相关标准中重要项目的检测；通过减少设备的检测试验次数，节约了试验的用气量，既节能环保又有效地保护了检测设备自身；同时，它可以被作为便携式仪器用以现场带电检测工作流程，规避停电检修所造成的影响，也可以被作为试验室仪器用以离线试验分析采用。
Description
技术领域
本发明属于电气设备中六氟化硫(SF6)气体质量分析技术领域，具体涉及用于电气设备中SF6气体质量综合检测与分析装置。
背景技术
纯净的六氟化硫(SF6)气体在常温常压下为无色、无臭、无毒、不可燃烧的气体，具有优异的绝缘特性和灭弧能力，是一种理想的绝缘介质。但在电弧、火花放电、高温等因素作用下，SF6气体易电离分解，其分解产物与电气设备中的水分、氧气发生反应，主要生成SO2、H2S、CO、HF等物质，以及SF4、SOF2、SF2、SO2F2等毒性和腐蚀性极强的物质，这些物质腐蚀电气设备，降低设备绝缘能力，也危害人体健康。通过检测SF6气体的分解物质，可以判断电气设备的潜在故障或故障位置。SF6气体检测分析目前国内采用电气试验，一般在停电状态下进行或取气回到试验室内进行：现场停电检测时，试验周期越长，停电检修造成的影响范围就会越大；取气回到试验室分析，取气环节影响条件过多，容易受到其他不确定因素的干扰，不能反应出电气设备内部即时的SF6气体质量状况。
中华人民共和国国家标准及电力行业相关标准中，规定了SF6气体的质量的三个重要指标分别是湿度、SF6纯度、SF6气体分解产物(目前主要测量SO2、H2S、CO)。国内用于SF6气体质量分析的仪器，大多采用单纯度分析或者单分解产物分析的流程。采用既能对SF6气体纯度进行测量，又可以分析SF6气体分解产物，还可以测量SF6气体中微量水分含量的仪器，国内未见相关报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：设计一种新的检测仪器，该仪器可以实现电气设备中SF6气体质量的带电检测和离线实验室分析；一次试验即可以满足相关标准中规定的三个重要检测项目的要求，即可实现SF6气体中微量水的含量测定、SF6气体的纯度分析和SF6气体中的硫化物和可水解的氟化物检测。重要的是节约了试验的用气量，更节能环保。
具体的设计方案如下：
用于电气设备中六氟化硫气体质量分析的仪器包括净化装置40，还包括分析机构。分析机构由进样口1、温度检测支路、分解产物检测支路的纯度检测支路组成；所述进样口1的出口端通过第一四通管分别连通着温度检测支路、分解产物检测支路和纯度检测支路；
所述温度检测支路上依次串联着第一针型阀2和第一流量计3，第一流量计3的出口端连通着第二四通管18的第一端口，第一流量计3的出口处设有湿度传感器4；
所述分解产物检测支路上依次串联着第二针型阀13、第二流量计14和第一电磁阀15，第一电磁阀15的入口上设有空气泵21，第一电磁阀15的出口处并联连通着三条检测分路的入口，三条检测分路的出口并联连通着第二四通管的第二端口；所述三条检测分路分别为硫化氢检测分路、一氧化碳检测分路和二氧化硫检测分路；硫化氢检测分路上依次串联着第二电磁阀5和硫化氢检测器6；一氧化碳检测分路上依次串联着第三电磁阀11和一氧化碳检测器12；二氧化硫检测分路上依次串联着第四电磁阀16和二氧化硫检测器17；
由依次串联的稀释进样口7、第四针型阀8、第五电磁阀9、第四流量计10组成超浓度辅助测量支路，其中第三流量计10的出口与第一电磁阀15的出口并联；
所述纯度检测支路上依次串联着第一压力传感器19、第三针型阀20、第三流量计22，第二流量计22的出口连接着自带定量管的六通阀30第三端口，自带定量管的六通阀30的第四端口分别与硫化氢检测器6的出口、一氧化碳检测器12的出口、二氧化硫检测器17的出口并联后连通着第二四通管18的第二端口；
第二四通管18的第三端口依次连通着单向阀24和色谱柱31，色谱柱31的出口连通着自带定量管的六通阀30第六端口，自带定量管的六通阀30第一端口依次连通着第五流量计28、第二压力传感器27、第五针型阀26、稳压阀25、传感器转换器36和氦气瓶39，形成纯度检测时的载气回路；稳压阀25的进口和传感器转换器36的出口之间串联着载气开关33，传感器转换器36上分别设有低压传感器34和高压传感器35，氦气瓶39的进口上串联着充气开关38和充气口37；第四流量计28的出口和自带定量管的六通阀30第一端口之间串联着第一热导检测器29；色谱柱31的出口和单向阀24的进口之间串联着第二热导检测器32；
所述六通阀30的第2端口和第5端口并联着定量管23；
第二四通管18的第四端口连通着净化装置40的进口。
所述硫化氢检测器6为电化学传感器。
所述一氧化碳检测器12为电化学传感器。
所述二氧化硫检测器17为电化学传感器。
所述空气泵21为12V空气泵。
本发明的有益技术效果是：采用一个检测流程多种用途并联独立气体取样的设计，最大限度地保证了单个检测项目的要求，通过一次试验可以满足SF6设备的微水检测、分解产物分析和纯度分析这三个相关标准中重要检测项目的需要；配备的尾气处理装置，避免有毒气体直接排入大气，保护了环境和操作人员的人身安全；通过减少设备的检测试验次数，节约了试验的用气量，既节能环保又有效地保护了检测设备自身；同时，它可以被作为便携式仪器用以现场带电检测工作流程，规避停电检修所造成的影响，也可以被作为试验室仪器用以离线试验分析采用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中序号：进样口1、第一针型阀2、第一流量计3、湿度传感器4、第二电磁阀5、硫化氢检测器6、稀释进样口7、第四针型阀8、第五电磁阀9、第四流量计10、第三电磁阀11、一氧化碳检测器12、第二针型阀13、第二流量计14、第一电磁阀15、第四电磁阀16、二氧化硫检测器17、第二四通管18、第一压力传感器19、第三针型阀20、空气泵21、第三流量计22、定量管23、单向阀24、稳压阀25、第五针型阀26、第二压力传感器27、第五流量计28、第一热导检测器29、自带定量管的六通阀30、色谱柱31、第二热导检测器32、载气开关33、带低压传感器34、高压传感器35、传感器转换器36、充气口37、充气开关38、氦气瓶39、净化装置40、排空口41。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。
实施例：
参见图1，用于电气设备中六氟化硫气体质量分析的仪器包括净化装置40和分析机构。分析机构由进样口1、温度检测支路、分解产物检测支路和纯度检测支路组成；所述进样口1的出口端通过第一四通管分别连通着温度检测支路、分解产物检测支路和纯度检测支路。
所述温度检测支路上依次串联着第一针型阀2和第一流量计3，第一流量计3的出口端连通着第二四通管18的第一端口，第一流量计3的出口处设有湿度传感器4。
所述分解产物检测支路上依次串联着第二针型阀13、第二流量计14和第一电磁阀15，第一电磁阀15的入口上设有空气泵21，空气泵21为12V空气泵。第一电磁阀15的出口处并联连通着三条检测分路的入口，三条检测分路的出口并联连通着第二四通管的第二端口；所述三条检测分路分别为硫化氢检测分路、一氧化碳检测分路和二氧化硫检测分路；硫化氢检测分路上依次串联着第二电磁阀5和硫化氢检测器6，硫化氢检测器6为电化学传感器。英国Alphsense公司生产的A1型；一氧化碳检测分路上依次串联着第三电磁阀11和一氧化碳检测器12，一氧化碳检测器12为电化学传感器。英国Alphsense公司生产的Ax型；二氧化硫检测分路上依次串联着第四电磁阀16和二氧化硫检测器17，二氧化硫检测器17为电化学传感器。英国Alphsense公司生产的AF型。
由依次串联的稀释进样口7、第四针型阀8、第五电磁阀9、第四流量计10组成超浓度辅助测量支路，其中第四流量计10的出口与第一电磁阀15的出口并联。
所述纯度检测支路上依次串联着第一压力传感器19、第三针型阀20、第三流量计22，第三流量计22的出口连接着自带定量管的六通阀30的第三端口，自带定量管的六通阀30的第四端口分别与硫化氢检测器6的出口、一氧化碳检测器12的出口、二氧化硫检测器17的出口并联后连通着第二四通管18的第二端口。
第二四通管18的第三端口依次连通着单向阀24和色谱柱31，色谱柱31的出口连通着自带定量管的六通阀30第六端口，自带定量管的六通阀30第一端口依次连通着第五流量计28、第二压力传感器27、第五针型阀26、稳压阀25、传感器转换器36和氦气瓶39，形成纯度检测时的载气回路；稳压阀25的进口和传感器转换器36的出口之间串联着载气开关33，传感器转换器36上分别设有低压传感器34和高压传感器35，氦气瓶39的进口上串联着充气开关38和充气口37；第五流量计28的出口和自带定量管的六通阀30第一端口之间串联着第一热导检测器29；色谱柱31的出口和单向阀24的进口之间串联着第二热导检测器32。
自带定量管的六通阀30的第2端口和第5端口并联着定量管23；
第二四通管18的第四端口连通着净化装置40的进口。
工作时，该装置的进样口1连接到需要检测的SF6电气设备上即可。分别经并联的湿度、纯度、分解产物三路各自独立、互不影响的检测气路后，一次性完成、并得到上述三个检测气路的测量结果。并将检测后的尾气经过净化后排入大气中，做到无害化排放；分解产物检测时的超浓度辅助测量回路，在采样的被测量气体中分解产物浓度超标时动作，确保测量能够成功、仪器本身不受损害；纯度检测时的载气回路作为纯度检测时的辅助回路。
具体工作过程如下：
1、湿度检测功能
被检测电气设备中的SF6气体通过进样口1后，依次流经第一针型阀2、第一流量计3和湿度传感器4，即可进行湿度检测。检测结束后的废气流经第二四通管18进入净化装置40净化后由排空口41排空，完成本次湿度检测。
2、纯度检测功能
被检测电气设备中的SF6气体通过进样口1后，依次经第一压力传感器19、第三针型阀20和第三流量计22，自带定量管23的六通阀30的第三接口和第四接口后，流经第二四通管18进入净化装置40净化后由排空口41排空，为本次纯度检测；
纯度检测时的载气回路的工作流程如下：进样前，将氦气调整到合适的流速，均匀通过自带定量管的六通阀30和第一热导检测器29、第二热导检测器32。样品气体均匀流入后定量管23，吹扫气体由第二四通管18经净化装置40净化处理后由排空口41排空，即完成一次定量吹扫过程。定量吹扫稳定以后，切换色谱柱工作状态，此时载气系统将定量后的样品气带入自带定量管的六通阀30带入色谱柱31，经过色谱分离以后进入第二热导检测器32，根据各种成分的保留时间不同，测算各组分的浓度。进样后的样品气经四通阀18后，经过净化装置40净化处理后由排空口41排空，完成本次纯度检测过程。
3、分解产物检测功能
被检测电气设备中的SF6气体通过进样口1后，依次经第二针型阀13、第二流量计14和第一电磁阀15，再经并联的三条检测分路，即第二电磁阀5和硫化氢检测器6、第三电磁阀11和一氧化碳检测器12、第四电磁阀16和二氧化硫检测器17会合后，即可进行分解产物H2S、CO、和SO2的检测，检测结束后的废气经第二四通管18后流入净化装置40净化后由排空口41排空，完成本次分解产物检测过程。
4、分解产物超浓度时的检测功能
(1) 分解产物超浓度时的检测
当对故障气体或分解产物检测时的浓度超标时(比如SO2浓度超过30 μL/L时)，自动切断第一电磁阀15，截断分解产物进气回路，启动辅助测量回路：将稀释气通过稀释进样口7、第四针型阀8、第五电磁阀9、第四流量计10的末端与第一电磁阀15的末端并联，起到稀释原有采样气的作用。稀释气配比合适后，再打开第一电磁阀15，用稀释气稀释样气混合进样的方式检测分解产物，并通过换算得出各分解产物的数值；
(2) 分解产物超浓度时的管路清洗
测试完成后，关闭第一电磁阀15，将稀释气通过稀释进样口7、第四针型阀8、第五电磁阀9、第四流量计10，再流经并联的三条检测分路，即第二电磁阀5和硫化氢检测器6、第三电磁阀11和一氧化碳检测器12、第四电磁阀16和二氧化硫检测器17会合后，经第二四通管18后，经过净化装置40净化处理后由排空口41排空一段时间，完成清洗过程，达到保护分解产物检测探头的作用。
Claims (5)
1.用于电气设备中六氟化硫气体质量分析的仪器，包括净化装置（40），其特征在于：还包括分析机构，分析机构由进样口（1）、温度检测支路、分解产物检测支路和纯度检测支路组成；所述进样口（1）的出口端通过第一四通管分别连通着温度检测支路、分解产物检测支路和纯度检测支路；
所述温度检测支路上依次串联着第一针型阀（2）和第一流量计（3），第一流量计（3）的出口端连通着第二四通管（18）的第一端口，第一流量计（3）的出口处设有湿度传感器（4）；
所述分解产物检测支路上依次串联着第二针型阀（13）、第二流量计（14）和第一电磁阀（15），第一电磁阀（15）的入口上设有空气泵（21），第一电磁阀（15）的出口处并联连通着三条检测分路的入口，三条检测分路的出口并联连通着第二四通管的第二端口；所述三条检测分路分别为硫化氢检测分路、一氧化碳检测分路和二氧化硫检测分路；硫化氢检测分路上依次串联着第二电磁阀（5）和硫化氢检测器（6）；一氧化碳检测分路上依次串联着第三电磁阀（11）和一氧化碳检测器（12）；二氧化硫检测分路上依次串联着第四电磁阀（16）和二氧化硫检测器（17）；
由依次串联的稀释进样口（7）、第四针型阀（8）、第五电磁阀（9）、第四流量计（10）组成超浓度辅助测量支路，其中第三流量计（10）的出口与第一电磁阀（15）的出口并联；所述纯度检测支路上依次串联着第一压力传感器（19）、第三针型阀（20）、第三流量计（22），第二流量计（22）的出口连接着自带定量管的六通阀（30）第三端口，自带定量管的六通阀（30）的第四端口分别与硫化氢检测器（6）的出口、一氧化碳检测器（12）的出口、二氧化硫检测器（17）的出口并联后连通着第二四通管（18）的第二端口；
第二四通管（18）的第三端口依次连通着单向阀（24）和色谱柱（31），色谱柱（31）的出口连通着自带定量管的六通阀（30）第六端口，自带定量管的六通阀（30）第一端口依次连通着第五流量计（28）、第二压力传感器（27）、第五针型阀（26）、稳压阀（25）、传感器转换器（36）和氦气瓶（39），形成纯度检测时的载气回路；稳压阀（25）的进口和传感器转换器（36）的出口之间串联着载气开关（33），传感器转换器（36）上分别设有低压传感器（34）和高压传感器（35），氦气瓶（39）的进口上串联着充气开关（38）和充气口（37）；第四流量计（28）的出口和自带定量管的六通阀（30）第一端口之间串联着第一热导检测器（29）；色谱柱（31）的出口和单向阀（24）的进口之间串联着第二热导检测器（32）；
所述六通阀（30）的第2端口和第5端口并联着定量管（23）；
第二四通管（18）的第四端口连通着净化装置（40）的进口。
2.根据权利要求1所述的用于电气设备中六氟化硫气体质量分析的仪器，其特征在于：所述硫化氢检测器（6）为电化学传感器。
3.根据权利要求1所述的用于电气设备中六氟化硫气体质量分析的仪器，其特征在于：所述一氧化碳检测器（12）为电化学传感器。
4.根据权利要求1所述的用于电气设备中六氟化硫气体质量分析的仪器，其特征在于：所述二氧化硫检测器（17）为电化学传感器。
5.根据权利要求1所述的用于电气设备中六氟化硫气体质量分析的仪器，其特征在于：所述空气泵（21）为12V空气泵。
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