CN103543283B - 一种gis设备内部的氟化氢气体检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种GIS设备内部的氟化氢气体检测装置，包括检测系统和中央处理系统，检测系统包括采样装置以及F离子测量器，采样装置包括进气管道、进样阀、流量计、氟离子吸收器和吸收液供给装置，氟离子吸收器包括壳体、压力传感器、设置在壳体底部的进气口和出液口，进气管道与壳体的进气口连接，进样阀和流量计依次设置在进气管道上，吸收液供给装置的出液端于壳体顶部与氟离子吸收室连通，F离子测量器包括水槽和氟离子选择电极，氟离子吸收室的出液口伸入水槽内，而氟离子选择电极与中央处理系统连接。本发明还公开了采用上述装置定量检测GIS设备内部的氟化氢气体的方法。本发明对GIS设备内部的氟化氢气体的测量灵敏度高，取样量少，不会影响GIS设备的正常运作。
Description
技术领域
本发明涉及一种六氟化硫(SF6)电气设备中特征气体组分检测领域，尤其涉及一种GIS设备内部的氟化氢气体检测装置。本发明还涉及采用该检测装置检测GIS设备内部的氟化氢气体的方法。
背景技术
自上世纪70年代以来，以六氟化硫（SF6）气体作为绝缘介质的电气设备已成为电力系统的主要设备，有效地提高了电力生产运行的安全经济性。GIS（气体绝缘开关设备）就是一种以SF6作为绝缘介质的组合电气设备。
由于设计、工艺、材质、安装或维护方面的不足，GIS设备内部可能存在绝缘缺陷，给电力安全生产造成很大隐患。如何尽早发现SF6电气设备中潜在的缺陷或故障从而降低安全风险一直是电力从业人员的重点研究课题之一。现有研究表明，通过检测SO2、SO2F2、HF、CF4等特征气体组分可对设备内部缺陷或故障进行有效诊断，因为SF6电气设备在发热、融解时会产生下述化学反应：
2SF6＋6H2O→2SO2＋12HF＋O2
在拉弧、连续拉弧时会产生下述化学反应：
SF6＋CU→SF4＋CUF2
SF4＋H2O→SOF2＋2HF
SOF2＋H2O→SO2＋2HF
在众多特征气体中，氟化氢HF气体往往最早出现，且产生量最大，是一种可供选择的重要特征气体。但由于HF气体非常活泼，极易被设备内部的吸附剂吸附或与设备内壁等材料发生反应，造成浓度快速降低，给其准确检测带来很大难度。因此，提供一种HF气体在线检测装置和方法，对HF进行实时、快速、准确地检测，成为目前亟需解决的重要问题。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种GIS设备内部的氟化氢气体检测装置。该装置可对GIS设备内部的气体的测量灵敏度高，取样量少，不会影响GIS设备内部SF6的量。
本发明的目的之二在于提供采用上述装置定量检测GIS设备内部的氟化氢气体的方法。
本发明的第一个目的通过以下技术方案来实现：一种GIS设备内部的氟化氢气体检测装置，包括检测系统和中央处理系统，所述检测系统包括采样装置以及与中央处理系统连接的F离子测量器，所述采样装置包括进气管道、进样阀、流量计、氟离子吸收器和吸收液供给装置，所述氟离子吸收器具有容纳气体和吸收液的吸收腔室的壳体、设置在壳体底部的进气口和出液口、以及用于检测吸收腔室内压力变化的压力传感器，所述进气管道与壳体的进气口连接，所述进样阀和流量计依次设置在进气管道上，所述吸收液供给装置的出液端于壳体顶部与氟离子吸收室连通，在检测时向氟离子吸收室内提供定量吸收液，所述F离子测量器包括水槽和氟离子选择电极，所述氟离子吸收室的出液口伸入水槽内，用于将含有氟离子的吸收液排至水槽中，而所述氟离子选择电极与中央处理系统连接，打开进样阀向氟离子吸收器通入定量的气体，至压力传感器稳定后，将吸收液排至水槽，氟离子选择电极检测溶液中的氟离子浓度，并将检测信息传送至中央处理系统进行处理，获得单位气体体积中HF气体含量，最终获得GIS设备内部的气体HF气体含量。
本发明所述吸收液供给装置包括吸收液储液箱、计量泵和吸收腔室内的喷头，所述的吸收液储液箱的出液口通过管道和计量泵与吸收腔室内的喷头连接，计量泵将定量的吸收液送入壳体的吸收腔室内，经喷头喷洒与气体充分接触，吸收其中的HF气体。
所述氟离子吸收器还包括吸收液循环喷洒装置，该吸收液循环喷洒装置包括设置在壳体外的循环泵和设置在壳体的吸收腔室内顶部的喷头，所述循环泵的进液端通过管道与壳体的吸收腔室的底部连通，所述循环泵的出液端通过管道与喷头连接，用于将壳体的吸收腔室内的吸收液循环送至顶部喷洒以充分吸收气体中的HF气体。
本发明还包括减压阀和节流阀，所述减压阀、进样阀、节流阀和流量计按气体流动方向依次安装在进气管道上。
本发明所述水槽底部设有排水口，排水口上设有排水电磁阀。
本发明还包括废水收集器，所述水槽的排水口与废水收集器连接，收集从水槽排出的废水。
本发明的第二个目的是通过以下技术方案实现：一种采用上述装置定量检测GIS设备内部的氟化氢气体的方法，包括以下步骤：
(1) 中央处理系统发出指令，开启进样阀、节流阀，向氟离子吸收器进气，至压力传感器稳定后，关闭进样阀；
(2) 在进气过程中，启动吸收液供给装置向氟离子吸收器内供给定量的吸收液，进入氟离子吸收器内的气体与吸收液接触，吸收HF气体；
(3) 将吸收了HF气体的吸收液排至F离子测量器中，检测吸收液中的氟离子浓度，并将检测信息传送至中央处理系统进行处理，获得单位气体体积中HF气体含量，最终获得GIS设备内部的气体HF气体含量。
本发明所述步骤(2)为：在进气过程中，启动吸收液供给装置向氟离子吸收器内供给定量的吸收液，并启动吸收液循环喷洒装置，将氟离子吸收器内的吸收液循环送至顶部喷洒以充分吸收气体中的HF气体。
本发明中所述吸收液为TISAB溶液，TISAB特点是对氟离子选择电极较佳的试剂，酸度条件为pH5-5.5，pH＜5时会发生弱酸配位反应，会影响电极对氟离子测量的灵敏度。若pH偏碱会严重影响测量结果。使分析结果偏高。TISAB中有氢氧化钠，会与HF反应生成F－，用氟离子选择电极测量。具体地，本发明所述TISAB溶液制备为：称取58g氯化钠，4g柠檬酸三钠溶于500ml水中，加入57ml冰乙酸，用5mol/L氢氧化钠调节pH5-5.5后，用水稀泽至1000ml。
本发明所述吸收液的每次用量为30-50ml。
本发明的检测方法为间歇性检测，每24小时检测一次，每次向氟离子吸收器通入的气体的量为30ml。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1) 本发明提供的氟化氢气体检测装置结构简单，可间歇地对电气设备中的气体的HF含量进行检测，取气量少，对设备中SF6的量没有显著影响，不影响电力主设备的正常运行，测量稳定、可靠、精确度高，HF气体检测精度为0.01 ppm。
(2) 本发明提供的检测方法为间歇式测量，每24h取气一次，取气量30ml，每次吸收液用量30~50ml，可以排放或收集，不影响环境。
附图说明
图1是本发明氟化氢气体检测装置结构图，
图中：1.减压阀，2.进气电磁阀，3.节流阀，4.流量计，5. 氟离子吸收器，6. 压力传感器，7.循环泵，8.排水电磁阀，9.水槽，10.氟离子选择电极，11.排水电磁阀，12.废水收集器，13.吸收液储液箱，14.计量泵，15进气管道。
具体实施方式
下面列举一部分具体实例对本发明进行说明，有必要在此指出的是以下具体实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表对本发明保护范围的限制。其他人根据本发明做出的一些非本质的修改和调整仍属于本发明的保护范围。
实施例一：检测装置
如图1，一种氟化氢气体检测装置为本发明的一个实施例，由检测系统和中央处理系统构成。包括检测系统、中央处理系统和废水收集器12，其中，检测系统包括采样装置以及与中央处理系统连接的F离子测量器。采样装置包括进气管道15、减压阀1、进样电磁阀2、节流阀3、流量计4、氟离子吸收器5和吸收液供给装置，减压阀1、进样电磁阀2、节流阀3和流量计4按气体流动方向依次安装在进气管道15上。氟离子吸收器具有容纳气体和吸收液的吸收腔室的壳体、设置在壳体底部的进气口和出液口、以及用于检测吸收腔室内压力变化的压力传感器6，进气管道15与壳体的进气口连接，吸收液供给装置的出液端于壳体顶部与氟离子吸收室连通，在检测时向氟离子吸收室内提供定量吸收液，F离子测量器包括水槽9和氟离子选择电极10，水槽9底部设有排水口，排水口上设有排水电磁阀8。壳体的出液口伸入水槽9内，用于将含有氟离子的吸收液排至水槽9中，而氟离子选择电极10与中央处理系统连接，水槽9的排水口经排水电磁阀与废水收集器12连接，收集从水槽排出的废水。
吸收液供给装置包括吸收液储液箱13、计量泵14和吸收腔室内的喷头(图中未示出)，吸收液储液箱13的出液口通过管道和计量泵14与吸收腔室内的喷头连接，用于将定量的吸收液送入壳体的吸收腔室内，并经喷头喷洒与气体充分接触，吸收其中的HF气体。
氟离子吸收器还包括吸收液循环喷洒装置，该吸收液循环喷洒装置包括设置在壳体外的循环泵7和设置在壳体的吸收腔室顶部的喷头(图中未示出)，循环泵7的进液端通过管道与壳体的吸收腔室的底部连通，循环泵7的出液端通过管道与喷头连接，用于将壳体的吸收腔室内的吸收液循环送至顶部喷洒以充分吸收气体中的HF气体。
打开进样电磁阀2向氟离子吸收器5通入定量的气体，至压力传感器6稳定后，将吸收液排至水槽9，氟离子选择电极检测溶液中的氟离子浓度，并将检测信息传送至中央处理系统进行处理，获得单位气体体积中HF气体含量，最终获得GIS设备内部的气体HF气体含量。
实施例二：检测方法
(1) 中央处理系统接发出指令，开启进样电磁阀、节流阀，向氟离子吸收器进气，至压力传感器稳定后，关闭进样电磁阀；
(2) 在进气过程中，启动吸收液供给装置向氟离子吸收器内供给30-50ml吸收液，并启动吸收液循环喷洒装置，将氟离子吸收器内的吸收液循环送至顶部喷洒以充分吸收气体中的HF气体；吸收液为TISAB溶液，TISAB特点是对氟离子选择电极较佳的试剂，酸度条件为pH5-5.5，pH＜5时会发生弱酸配位反应，会影响电极对氟离子测量的灵敏度。若pH偏碱会严重影响测量结果。使分析结果偏高。TISAB中有氢氧化钠，会与HF反应生成F－，用氟离子选择电极测量。具体地，本发明所述TISAB溶液制备为：称取58g氯化钠，4g柠檬酸三钠溶于500ml水中，加入57ml冰乙酸，用5mol/L氢氧化钠调节pH5-5.5后，用水稀泽至1000ml。
(3) 将氟离子吸收器内的吸收了HF气体的吸收液排至F离子测量器中，检测吸收液中的氟离子浓度，并将检测信息传送至中央处理系统进行处理，获得单位气体体积中HF气体含量，最终获得GIS设备内部的气体HF气体含量。
本发明的检测方法为间歇性检测，每24小时检测一次，每次向氟离子吸收器通入的气体的量为30ml。
本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述。本发明的上述实施例和试验例都只能认为是对本发明的说明而不是限制，因此凡是依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (2)
1.一种GIS设备内部的氟化氢气体检测装置，其特征在于，包括检测系统和中央处理系统，所述检测系统包括采样装置以及与中央处理系统连接的F离子测量器，所述采样装置包括进气管道、进样阀、流量计、氟离子吸收器和吸收液供给装置，所述氟离子吸收器具有容纳气体和吸收液的吸收腔室的壳体、设置在壳体底部的进气口和出液口、用于检测吸收腔室内压力变化的压力传感器、以及吸收液循环喷洒装置，所述吸收液循环喷洒装置包括设置在壳体外的循环泵和设置在壳体的吸收腔室内顶部的喷头，所述循环泵的进液端通过管道与壳体的吸收腔室的底部连通，所述循环泵的出液端通过管道与喷头连接，用于将壳体的吸收腔室内的吸收液循环送至顶部喷洒以充分吸收气体中的HF气体;所述进气管道与壳体的进气口连接，所述进样阀和流量计依次设置在进气管道上，所述吸收液供给装置的出液端于壳体顶部与氟离子吸收室连通，在检测时向氟离子吸收室内提供定量吸收液，所述F离子测量器包括水槽和氟离子选择电极，所述氟离子吸收室的出液口伸入水槽内，用于将含有氟离子的吸收液排至水槽中，而所述氟离子选择电极与中央处理系统连接，将检测信息传送至中央处理系统进行处理。
2.根据权利要求1所述GIS设备内部的氟化氢气体检测装置，其特征在于，所述吸收液供给装置包括吸收液储液箱、计量泵和吸收腔室内的喷头，所述的吸收液储液箱的出液口通过管道和计量泵与吸收腔室内的喷头连接，所述计量泵将定量的吸收液送入壳体的吸收腔室内，经喷头喷洒与气体充分接触，吸收其中的HF气体。
3. 根据权利要求1或2所述GIS设备内部的氟化氢气体检测装置，其特征在于，还包括减压阀和节流阀，所述减压阀、进样阀、节流阀和流量计按气体流动方向依次安装在进气管道上。
4. 根据权利要求3所述GIS设备内部的氟化氢气体检测装置，其特征在于，还包括废水收集器，所述水槽底部设有排水口，该排水口与废水收集器连接，以收集从水槽排出的废水。
5.采用权利要求1~4任一项所述的装置定量检测GIS设备内部的氟化氢气体的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1) 中央处理系统接发出指令，每24小时检测一次，开启进样阀、节流阀，向氟离子吸收器定量进气30ml，至压力传感器稳定后，关闭进样阀；
(2) 在进气过程中，启动吸收液供给装置向氟离子吸收器内供给30-50ml吸收液，进入氟离子吸收器内的气体与吸收液接触，吸收HF气体；
(3) 将氟离子吸收器内的吸收了HF气体的吸收液排至F离子测量器中，检测吸收液中的氟离子浓度，并将检测信息传送至中央处理系统进行处理，获得单位气体体积中HF气体含量，最终获得GIS设备内部的气体HF气体含量。
6.根据权利要求5所述的定量检测GIS设备内部的氟化氢气体的方法，其特征在于，所述步骤(2)为：在进气过程中，启动吸收液供给装置向氟离子吸收器内供给定量的吸收液，并启动吸收液循环喷洒装置，将氟离子吸收器内的吸收液循环送至顶部喷洒以充分吸收气体中的HF气体。
7.根据权利要求5或6所述的定量检测GIS设备内部的氟化氢气体的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的吸收液为TISAB溶液。
8.根据权利要求7所述的定量检测GIS设备内部的氟化氢气体的方法，其特征在于，所述TISAB溶液制备为：称取58g氯化钠，4g柠檬酸三钠溶于500ml水中，加入57ml冰乙酸，用5mol/L氢氧化钠调节pH5-5.5后，用水稀泽至1000ml。
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