CN104076102A - 移动式绝缘油中溶解气体分析仪及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于高压电力充油设备绝缘油中溶解气体分析的检测方法，采用单柱分离、自动进样、程控切换、单检测器分析的仪器系统。检测器为特制的半导体可燃气体检测器。分析系统中设置一个六通阀和定量取样环作为进样机构，用于实现取样和进样的功能。具体方法和分析过程为：基线状态时，定量环一端通过一个电磁阀连接待测量的样品气，另一端连接微型真空泵和电磁阀，载气经色谱柱直接到达检测器。进样状态时，先对取样定量环抽真空，待真空度达到10KPa时，关闭真空泵端电磁阀，打开样品气端电磁阀。然后转动六通阀，定量取样环接入载气回路，并接入色谱柱的前端。H2，CO，CH4，C2H4，C2H6，C2H2在经色谱柱分离后流入检测器检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种微量混合气体检测设备和检测技术类，特别是一种用于高电压等级充油电气设备绝缘油中溶解气体分析的检测方法。
背景技术
目前，国内输变电单位对高压充油电气设备进行检修时，需要对绝缘油中溶解气体进行分析，现阶段一般采用的实验室色谱分析，此方法同时也是检修单位对电力设备是否退出运行的依据。现阶段国内电力充油设备专用气相色谱仪普遍采用手动注射器取样、双柱并连、分流进样、三检测器同时检测的检测系统。检测器通常采用1热导检测器+两氢离子火焰检测器。
以上仪器系统在实验室应用中获得了很大的成功，但由于电力系统的发展趋势是现场检测、状态检修、数字化变电站等，发展适于现场应用的车载式色谱技术是电力检修发展的方向。然而，如果将上述手动取样、三柱并连、分流进样，三检测器同时检测的分析技术仪器搬到车上，则存在诸多问题。由于上述分析系统采用三个检测器（1个热导+两个氢离子火焰检测器）同步分析的技术，其中氢离子检测器需要氢气点火，氢气本身属于危险气体，氢气瓶随车随时移动存在极大的危险隐患，更不能随便带到变电站现场等重要场所。另外，虽然热导检测器对氢气组分有较好的检测灵敏度，但对其气体组分的灵敏度很差，不满足现场检测的要求。
为了解决上述问题，如何在简化系统结构、降低硬件成本的基础上提出一种抗震动性能好，能够随车移动，且重复性、准确性和灵敏度符合电力行业标准和中国国家标准，满足现场检测要求，适合于电力部门大规模推广的检测方法就成为电力科研工作者的一个课题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的是克服上述三检测器分析系统的气源多、硬件结构复杂、自动化程度不高、体积庞大、质量重等缺点，提供一种单一载气（99.999%的高纯空气）、自动进样、单检测器分析的绝缘油中溶解气体分析法，即一种硬件结构简单，自动化程度高，体积小、重量轻，抗震性能好，能够随车移动，重复性、准确性和灵敏度满足要求，有利于电力行业进行规模推广的分析检测方法。
本发明的另一目的在于提供一种能够安全可靠的运行在变电站现场，能够在变压器不停电的情况下对变压器绝缘油进行油中溶解气体分析，以提高绝缘油分析的效率和分析结果的准确性，从而及时发现变压器存在的潜伏性故障。
这种用于高压电力充油设备绝缘油中溶解气体分析的检测方法，包括手提式便携机箱，机箱内设置样气取样进样机构、混合气分离机构、混合气检测机构，样气取样进样机构、混合气分离机构、混合气检测机构之间通过3mm不锈钢管连接，混合气分离机构将样气进样机构送入的绝缘油中的混合气H2、CO、CH4、C2H4、C2H6、C2H2依次分离，并按照顺序进入混合气检测机构，混合气检测机构将各气体浓度信号转变为电压信号，从而检测出六种气体的含量。
进一步，所述自动取样进样机构能同时实现自动取样和切换，分析过程为：基线状态时，定量环一端通过一个电磁阀连接待测量的样品气，另一端连接微型真空泵和电磁阀，载气经色谱柱直接到达检测器，进样状态时，先对取样定量环抽真空，待真空度达到10Kpa时，关闭真空泵端电磁阀，打开样品气端电磁阀，然后转动六通阀，定量取样环接入载气回路，并接入色谱柱的前端。H2，CO，CH4，C2H4，C2H6，C2H2在经色谱柱分离后流入检测器检测。
进一步，所述检测器系统采用特制半导体气敏检测器，单检测器能实现对绝缘油中H2，CO，CH4，C2H4，C2H6，C2H2六组分的检测。
进一步，所述自动取样进样机构前端设有样气隔断电磁阀，后端设有微型真空泵和抽真空电磁阀，从而实现真空压力差法进样。
进一步，所述混合气分离机构采用外径2mm的不锈钢填充柱，填料为混合填料，填料组分为60-80目Propak-N+60-80目的HeyeSep Q，两者按2:1的比例填充，长度6米。
根据以上技术方案的这种用于充油电气设备绝缘油中溶解气体分析的检测方法，跟目前现有的方法相比，有以下的优点：
第一，采用半导体色谱检测器，由背景技术的叙述所知，目前国内现有分析系统普遍采用“1个热导+两个氢离子火焰检测器”同时分析的技术，其中氢离子检测器需要氢气点火，氢气本身属于危险气体，氢气瓶随车随时移动存在极大的危险隐患，更不能随便带到变电站现场等重要场所。另外，虽然热导检测器对氢气组分有较好的检测灵敏度，但对其气体组分的灵敏度很差，不满足现场检测的要求。
第二，采用自动取样及自动进样的方式，传统的分析方法由于采用三检测器结构，样品气进样方式一般为“手动分流”进样，由于步骤繁多，对操作人员有较高的要求，不同人员手法不同可导致测量结果的差异，本发明采用压力差法自动取样，六通阀自动进样，所有的动作均是通过计算机程序进行控制，提高了仪器的自动化水平，保证了进样的重复性。
第三，采用单复合填料色谱柱进行分离，传统的分离六组分的色谱柱一般至少需要采用两根色谱柱，本发明采用复合填料色谱柱的方式，一根色谱柱即可实现六组分的分离，大大简化了系统结构，提高了集成度。
附图说明。
图1为本发明的总体结构框图。
图2为本发明的基线状态及自动取样流程图。
图3为进样状态及进样气路流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的移动式绝缘油中溶解气体分析仪及检测方法,包括箱体1，箱体1内设置自动取样进样机构3、样气分离机构4和半导体检测机构2，自动取样进样机构3包括六通阀5、电磁阀6，真空泵7、定量管8，混合气体分离机构主要包括色谱柱9及辅助的管道和保温棉，混合气检测机构主要包括半导体检测器10及辅助的管道。
如图2所示，基线状态时，载气通过六通阀5直接进入到色谱柱9，色谱柱9的另一端通过辅助管道连接到半导体检测器10的输入端，半导体检测器的输出端直接放空，此时打开电磁阀6，真空泵7对定量管8抽真空，让后关闭电磁阀6，样气在压力差的作用下进入到定量管8中，取样动作完成，等待基线平稳后进样。
如图3所示，进样状态时，转动六通阀5，则载气经过定量管8时将样品气带入到色谱柱9中，H2，CO，CH4，C2H4，C2H6，C2H2依次通过色谱柱9进行分离，其中载气为99.999的高纯空气，色谱柱9料组分为60-80目Propak-N+60-80目的HeyeSep Q，两者按2:1的比例填充，长度6米，分离后的样品气依次流入半导体检测器10中进行检测，并以电信号的形式输出色谱峰，并最终检测出七种气体的含量。
根据以上技术方案的这种用于高电压等级充油电气设备绝缘油中溶解气体分析的移动式气相色谱检测方法,不仅符合国内电力行业对充油电气设备绝缘油检测实验室的检测标准，同时对各组分气体，尤其是H2、C2H2具有优异的灵敏度，在提高绝缘油检测分析仪整机可靠性、测量数据的重复性和准确性的同时简化了硬件结构，缩小了体积，提高了自动化水平和整机性能，并同时降低了成本，整机可以随车移动，适合于智能变电站状态检修项目中的现场检测，能够进行大规模的推广和应用，此检测方法不仅为电力行业的状态监测技术提供了有力的技术支持，同时也由于具有优良的性价比而为输变电企业提高综合经济效益提供了技术保障。
需要指出的是根据本发明的具体实施方式所做出的任何变形，均不脱离本发明的精神以及权利要求记载的范围。
Claims (5)
1.一种用于高压电力充油设备绝缘油中溶解气体分析的检测方法，其特征在于：包括手提式便携机箱，机箱内设置自动取样进样机构、混合气分离机构、混合气检测机构，自动取样进样机构、混合气分离机构、混合气检测机构之间通过3mm不锈钢管连接，混合气分离机构将自动取样进样机构送入的绝缘油中的混合气H2、CO、CH4、C2H4、C2H6、C2H2依次分离，并按照顺序进入混合气检测机构，混合气检测机构将各气体浓度信号转变为电压信号。
2.如权利要求1所述的绝缘油中溶解气体分析的检测方法，其特征在于：所述混合气体检测机构采用特制半导体气敏检测器，单检测器能实现对绝缘油中H2，CO，CH4，C2H4，C2H6，C2H2六组分的检测。
3.如权利要求2所述的绝缘油中溶解气体分析的检测方法，其特征在于：样气取样进样机构能同时实现自动取样和切换，分析过程为：基线状态时，定量环一端通过一个电磁阀连接待测量的样品气，另一端连接微型真空泵和电磁阀，载气经色谱柱直接到达检测器，进样状态时，先对取样定量环抽真空，待真空度达到10Kpa时，关闭真空泵端电磁阀，打开样品气端电磁阀，然后转动六通阀，定量取样环接入载气回路，并接入色谱柱的前端，H2，CO，CH4，C2H4，C2H6，C2H2在经色谱柱分离后流入检测器检测。
4.如权利要求3所述的绝缘油中溶解气体分析的检测方法，其特征在于：样气取进样机构前端设有样气隔断电磁阀，后端设有微型真空泵和抽真空电磁阀，从而实现真空压力差法进样。
5.如权利要求4所述的绝缘油中溶解气体分析的检测方法，其特征在于：混合气分离机构采用外径2mm的不锈钢色谱柱，填料为混合填料，填料组分为60-80目Propak-N+60-80目的HeyeSep Q，两者按2:1的比例填充，长度6米。
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