CN107748039B - 基于氦示踪的gis设备气体泄漏快速不停电定量检测方法 - Google Patents

基于氦示踪的gis设备气体泄漏快速不停电定量检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于氦示踪的GIS设备气体泄漏快速不停电定量检测方法，包括以下具体步骤：在GIS气室中充入一定量氦气至氦气体积百分数为τ；标定所使用的真空氦质谱仪的示数与氦气气体泄露率之间的关系；开启真空氦质谱仪进行检漏工作；使用真空氦质谱仪探头沿被检设备表面移动；根据仪器响应时间及探头移动速度寻找可疑漏点，将探头依次停留在可疑漏点处及附近不同位置；探头吸入口对准泄漏点，测定泄漏点的氦气泄露率，记录趋于平稳后的示数，取平均值；推算绝缘气体的泄露率；本发明可以在不进行包扎的情况下进行泄露率的定量检测，缩短了定量泄漏检测所需的时间，解决了目前GIS设备气体泄漏定量检测需要进行局部包扎的问题。

Description

基于氦示踪的GIS设备气体泄漏快速不停电定量检测方法
技术领域
本发明提供一种基于氦示踪的GIS设备气体泄漏定量检测方法，特别是一种利用真空氦质谱仪在不停电、无局部包扎情况下直接进行气体泄漏率快速测定的方法。
背景技术
随着电网电压等级的不断提升，电网的不断加强，SF6气体或SF6/N2混合气体绝缘电气设备运行数量不断增长。由于GIS设备运行时，绝缘气体处于正压状态，气体泄漏问题导致的绝缘性能下降给设备的运行带来了安全隐患，气体泄漏速率的定量检测对于保障电网安全稳定运行具有重要意义。
目前GIS设备气体泄漏率的定量检测一般基于定量检漏仪SF6气体的含量检测，且在进行投运设备的定量检漏工作时，通常需结合包扎法，现场包扎工作力量大，且部分部位包扎难度大，包扎完成后需等待24小时才可以进行检漏工作【佟智勇，2010，SF6开关设备检漏及漏点处理现场实践】。
因此，发展一种速度快、精度、无需包扎的气体泄漏率测定方法将对现场定量检漏工作提供极大的帮助。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于氦示踪的GIS设备气体泄漏快速不停电定量检测方法，用于解决低漏率难以测量及需要使用包扎法的问题。
本发明的技术方案：一种基于氦示踪的GIS设备气体泄漏快速不停电定量检测方法，包括以下具体步骤：
S1、检漏工作前，在GIS设备气室中充入一定量氦气至氦气体积百分数为τ值，氦气体积百分数为τ值的计算方法如下：
Figure GDA0001977093960000021
P1为测得的气室内气体压力值，ΔP为充入氦气后气室内氦气的分压，P1+ΔP为充入一定量氦气后气室内气体压力值；
S2、标定所使用的真空氦质谱仪的示数与氦气气体泄漏率之间的关系：
Q-Q0＝kF
其中，Q为真空氦质谱仪示数，k为斜率，F为气体泄漏率，Q0为真空氦质谱仪测量空气时的示数，Q-Q0为真空质谱仪在大气背景下调零后示数；
S3、开启真空氦质谱仪进行检漏工作，使用真空氦质谱仪的吸枪探头对空气进行检测，待真空氦质谱仪示数稳定后，调零；
S4、使用真空氦质谱仪探头以20mm/s的速度沿被检设备表面移动，观察氦质谱仪示数，当示数变大时，停止移动；
S5、根据仪器响应时间及探头移动速度寻找可疑漏点，将探头依次停留在可疑漏点处及附近不同位置，出现示数变大幅度最显著处可确定为漏气点；
S6、探头吸入口对准泄漏点，测定泄漏点的氦气泄漏率，记录趋于平稳后的示数，取平均值ave(Q-Q0)；
S7、推算绝缘气体的泄漏率ave(F):
Figure GDA0001977093960000031
所述步骤S2中斜率k为4.05×10-6。
本发明的技术效果：本发明可以在不进行包扎的情况下进行泄漏率的定量检测，缩短了定量泄漏检测所需的时间，解决了目前GIS设备气体泄漏定量检测需要进行局部包扎的问题，可以为气体绝缘设备的泄漏率检测和运行状态评估提供重要支持。
附图说明
图1是本发明的整体流程图；
图2是真空氦质谱仪的示数与氦气泄漏率的标准曲线图；
图3是案例1实验室检测试验氦质谱示数随时间变化曲线；
图4是案例2现场检测试验氦质谱示数随时间变化曲线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
S1、检漏工作前，在GIS气室充气口连接一高精度电子压力表，测得气室内气体压力为P1，ΔP为充入氦气后气室内氦气的分压，充入一定量氦气至压力表示数为P1+ΔP，则氦气体积百分数τ为
Figure GDA0001977093960000041
S2、使用动态配气仪，通过设置不同的气体流速，配制以六氟化硫为背景气体的不同浓度的氦气，动态配气仪出气口连接可调节流速的标准泄漏发生仪，调节标准泄漏发生仪的流速，流速范围为0.03～20mL.min-1，产生的氦气绝对泄漏速率范围为0.00064～0.52mL.min-1。用真空氦质谱仪吸枪探头对准泄漏孔观察氦质谱仪示数大小，记录下稳定后氦质谱仪示数以对真空氦质谱仪进行标定，标定数据如下表所示：
Figure GDA0001977093960000042
Figure GDA0001977093960000051
标准曲线如图2所示，确定真空氦质谱仪示数与氦气气体泄漏率之间的关系：
Q-Q0＝kF
其中，Q为真空氦质谱仪示数，k为斜率，F为气体泄漏率，Q0为真空氦质谱仪测量空气时的示数，Q-Q0为在大气背景下调零后示数；
S3、开启真空氦质谱仪进行检漏工作，使用真空氦质谱仪的吸枪探头对空气进行检测，待真空氦质谱仪示数稳定后，调零；
S4、使用真空氦质谱仪探头以20mm.s-1的速度沿被检设备表面移动，观察氦质谱仪示数，当示数变大时，停止移动；
S5、根据仪器响应时间及探头移动速度寻找可疑漏点，将探头依次停留在可疑漏点处及附近不同位置，出现示数变大幅度最显著处可确定为漏气点；
S5、探头吸入口对准泄漏点，测定泄漏点的氦气泄漏率，记录趋于平稳后的示数，取平均值ave(Q-Q0)；
S6、推算绝缘气体的泄漏率ave(F):
Figure GDA0001977093960000061
通过在实验室及现场进行试验，我们测定了两台GIS设备三处泄漏点的气体泄漏率。
案例1：实验室试验
某实验室试验GIS设备内充有六氟化硫/氦气混合气体，气室体积为102.7L。氦气体积百分数为此时气室中氦气体积百分数为2.25％。利用已标定的真空氦质谱仪进行检漏工作，用探头确定最大漏点后，探头吸气口对准漏点处，记录真空氦质谱仪示数趋于稳定后示数为ave(Q-Q0)＝3.95×10-11Pa.m3.s-1。
根据该真空氦质谱仪校准曲线
Q-Q0＝4.05×10-6×F
得氦气绝对泄漏率ave(F)＝9.73×10-6mL.min-1，
则氦气年泄漏率Fyr＝0.0051L.yr-1。
由于氦气在气室内体积百分数为2.25％，得
六氟化硫每秒泄漏率为F(SF6)＝7.05mL.s-1，
年泄漏率F(SF6)yr＝0.22L.yr-1，相对年泄漏率为0.045％。
案例2：现场试验
某变电站备用110kV母线气室已确定发生泄漏，已知气室体积为71.8L，补充入六氟化硫气体至450.3kPa(表压)后，继续充入氦气至表压463.3kPa(表压)，此时气室中氦气体积百分数为2.31％。14小时后，利用已标定的真空氦质谱仪进行检漏工作，用探头寻找漏点并确定最大漏点后，探头吸气口对准漏点处，记录真空氦质谱仪示数趋于稳定后示数，移开探头后再次对准泄漏点记录真空氦质谱仪示数，分别求取两次检测期间的平均值，并最终求得两次示数平均值的平均值ave(Q-Q0)＝4.27×10-7Pa.m3.s-1。
根据该真空氦质谱仪校准曲线
Q-Q0＝4.05×10-6×F
得氦气绝对泄漏率ave(F)＝0.105mL.min-1，年泄漏率Fyr＝55.27L.yr-1。
由于氦气在气室内体积百分数为2.31％，得
六氟化硫年泄漏率F(SF6)yr＝2339L.yr-1，相对年泄漏率为586％，泄漏极其严重。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于氦示踪的GIS设备气体泄漏快速不停电定量检测方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
S1、检漏工作前，在GIS设备气室中充入一定量氦气至氦气体积百分数为τ值，氦气体积百分数为τ值的计算方法如下：
Figure FDA0002177629780000011
P1为测得的气室内气体压力值，ΔP为充入氦气后气室内氦气的分压，P1+ΔP为充入一定量氦气后气室内气体压力值；
S2、使用动态配气仪，通过设置不同的气体流速，配制以六氟化硫为背景气体的不同浓度的氦气，动态配气仪出气口连接可调节流速的标准泄漏发生仪，调节标准泄漏发生仪的流速，流速范围为0.03～20mL.min-1，产生的氦气绝对泄漏速率范围为0.00064～0.52mL.min-1，用真空氦质谱仪吸枪探头对准泄漏孔观察氦质谱仪示数大小，记录下稳定后氦质谱仪示数以对真空氦质谱仪进行标定，标定所使用的真空氦质谱仪的示数与氦气气体泄漏率之间的关系：
Q-Q0＝kF
其中，Q为真空氦质谱仪示数，k为斜率，F为气体泄漏率，Q0为真空氦质谱仪测量空气时的示数，Q-Q0为真空质谱仪在大气背景下调零后示数；
S3、开启真空氦质谱仪进行检漏工作，使用真空氦质谱仪的吸枪探头对空气进行检测，待真空氦质谱仪示数稳定后，调零；
S4、使用真空氦质谱仪探头以20mm/s的速度沿被检设备表面移动，观察氦质谱仪示数，当示数变大时，停止移动；
S5、根据仪器响应时间及探头移动速度寻找可疑漏点，将探头依次停留在可疑漏点处及附近不同位置，出现示数变大幅度最显著处可确定为漏气点；
S6、探头吸入口对准泄漏点，测定泄漏点的氦气泄漏率，记录趋于平稳后的示数，取平均值ave(Q-Q0)；
S7、推算绝缘气体的泄漏率ave(F):
Figure FDA0002177629780000021
2.根据权利要求1所述的一种基于氦示踪的GIS设备气体泄漏快速不停电定量检测方法，其特征在于，所述步骤S2中斜率k为4.05×10-6。
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