CN107941734A - 一种具有多功能sf6检测技术的综合分析平台及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有多功能SF6检测技术的综合分析平台及方法，所述平台包括气体检测部分和气体回收部分。所述气体检测部分包括红外光源(1)、切光器(2)、切光电机(3)、测量气室(4)、检测器(5)、信号处理及输出系统(9)。所述切光电机(3)连接切光器(2)，红外光源(1)设置在切光器(2)前方，切光器(2)设置在测量气室(4)前方，测量气室(4)设置在检测器(5)前方，检测器(5)及连接信号处理及输出系统(9)。在两个气室中间设置微流红外气体传感器，通过两个气室膨胀差异检测气体浓度，气体检测管路与气体回收管路一体化优化设计，自动定量检测和回收。
Description
技术领域
本发明涉及SF6检测技术领域，特别涉及一种具有多功能SF6检测技术的综合分析平台及方法。
背景技术
以SF6气体当绝缘介质的电气设备简称为SF6电气设备，其包括断路器、隔离刀闸、接地刀闸、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线、套管和变压器等。由于SF6气体无毒、不燃、不爆，不仅具有稳定的化学性能，而且具有优异的电气性能；因此，自上世纪80年代后得到广泛的应用；近十年来用SF6气体作绝缘的全密封组合电器，简称为GIS、HGIS，在电力系统得到大量应用，为电力生产的安全经济运行发挥了积极的作用，据不完全统计，全国SF6电气设备达数十万台，已成为电力系统的主要设备，其质量直接影响电力生产的安全经济运行。(现在新建变电站除非变压器用油绝缘、其他几乎都是SF6气体绝缘)。
虽然SF6气体和内部的固体绝缘材料具有很好的化学稳定性和优异的电气性能，但由于设计、材质、工艺和运行维护等存在一些盲目性，使设备内部可能存在一些缺陷，而目前的常规试验方法难以检出局部的绝缘隐患，设备投运后,故障区域的SF6气体和固体绝缘材料在热和电的作用下不断分解，绝缘性能逐渐下降，直至酿成事故,严重影响了电力生产的安全运行。从近年来SF6电气设备事故统计资料得知，我国每年发生数十起故障，绝缘故障约占60％，其中固体绝缘材质不良引起的故障占80％，固体绝缘事故破坏性大，造成的损失严重，因此，尽早检出固体绝缘隐患是提高SF6电气设备安全运行的重要措施。在对大量设备事故调查后得知，不少事故从绝缘下降到引起电晕至电孤放电，都有一段时间的积累过程，因此，若缺陷能在电晕或火花放电之前检出，就有可能避免事故的发生。
SF6气体裂解的特征组分；H2S是环氧树脂裂解的特征组分；CO、H2是聚脂乙烯、聚四氟乙烯、绝缘纸和漆裂解的特征组分；CF4是聚四氟乙烯裂解的特征组分。因此通过这些分解产物的测试，可以及时检出设备内部缺陷。聚四氟乙烯是灭弧室、压缩气缸和互感器内部的主要绝缘材料，其分解温度在400℃左右，主要产生CF4。
由于设计、材质、工艺和运行维护等存在一些盲目性，使设备内部可能存在一些缺陷，而目前的试验方法又难以检出局部的绝缘隐患，设备投运后,故障区域的SF6气体和固体绝缘材料在热和电的作用下不断分解，绝缘性能逐渐下降，直至酿成事故,严重影响了电力生产的安全运行。
同时，由于SF6气体的温室效应系数是CO2的23000倍，DL/T1205-2013《SF6电气设备分解产物试验方法》和国网Q/GDW1896-2013《SF6气体分解产物检测技术现场应用导则》都要求应尽量减少SF6气体排放，做好回收利用。
发明内容
为了解决背景技术中所述问题，本发明提供一种具有多功能SF6检测技术的综合分析平台及方法，在两个气室中间设置微流红外气体传感器，通过两个气室膨胀差异检测气体浓度，气体检测管路与气体回收管路一体化优化设计，自动定量检测和回收。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种具有多功能SF6检测技术的综合分析平台，所述平台包括气体检测部分。
所述气体检测部分包括红外光源(1)、切光器(2)、切光电机(3)、测量气室(4)、检测器(5)、信号处理及输出系统(9)。
所述切光电机(3)连接切光器(2)，红外光源(1)设置在切光器(2)前方，切光器(2)设置在测量气室(4)前方，测量气室(4)设置在检测器(5)前方，检测器(5)及连接信号处理及输出系统(9)。
所述检测器由前气室、后气室和微流传感器(6)构成，前气室与后气室连通，在前气室与后气室的连通通道上设置微流传感器(6)，微流传感器(6)连接信号处理及输出系统(9)。
所述气体检测部分包括多组测量气室和检测器，沿光的传播方向依次前后布置。
具有多功能SF6检测技术的综合分析平台所实施的综合分析方法，步骤如下：
首先，红外光源发出的红外光，经过切光器进入测量气室；由于SO2、NO、CO、CO2、CF4等异种原子构成的分子对红外光具有吸收特性，若测量气室中存在上述气体，则进入测量气室的部分红外光会被吸收，未被吸收的红外光进入检测器；
检测器由前气室、后气室、微流传感器组成，前、后气室充满待测组分的气体，在红外光的作用下，检测器前、后气室中的气体发生膨胀；由于存在膨胀差异，会导致前、后气室之间产生微小的流量；微流传感器检测到该流量后，会产生一个交流电压信号，经信号处理及输出系统后得到气体的浓度。
所述平台还包括气体回收部分，所述气体回收部分包括三套压力传感器、流量调节阀、储气瓶、压力泵及气体净化装置，三套的压力传感器实时监控入口进气口压力及检测气室的进、出口工作压力，流量调节阀安装于检测气室进气管路端，储气瓶安装于检测气室排气管路端，压力泵及气体净化装置连接于储气瓶出口管路中。
所述的气体回收部分的控制方法为，在气体检测前通过压力泵对系统内的气室管路抽真空，检测时样气保存在储气瓶，由压力传感器监测检测气室工作压力，一个检测周期可以测3个循环，测试结束，由压力泵把储气瓶中的样气经气体净化后对外部储气装置进行回收，有必要时可能把样气进行回充。
所述的流量调节阀采用电子比例阀自动控制流量，在气体检测时进行定量检测和回收。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的一种具有多功能SF6检测技术的综合分析平台，在两个气室中间设置微流红外气体传感器，通过两个气室膨胀差异检测气体浓度，本发明配备分解物SO2、HF、H2S、CO、CF4检测，可以及时检出设备内部各种缺陷，能及时检出灭弧系统的缺陷，准确地诊断设备内部的故障。
2、本发明的一种具有多功能SF6检测技术的综合分析平台，气体检测管路与气体回收管路一体化设计，自动定量检测，优化气路系统，实现气体回收。
3、由于检测气体流量将影响仪器稳定性和检测精度，本发明的一种具有多功能SF6检测技术的综合分析平台选用高性能电子比例阀自动控制流量，比目前检测仪都采用的针型阀调节，不仅操作不方便，而且流量突变将损坏电化学传感器。不仅有效保护传感器，提高了检测精度，而且降低SF6样气排放量。
附图说明
图1为本发明的一种具有多功能SF6检测技术的综合分析平台的气体检测部分结构图；
图2为本发明的一种具有多功能SF6检测技术的综合分析平台的气体检测及回收部分工艺图；
图3为本发明的一种具有多功能SF6检测技术的综合分析平台的用于镜面法水分检测的露点变送器结构原理图。
其中：1-红外光源 2-切光器 3-切光电机 4-测量气室 5-检测器 6-微流传感器7-第 2组测量气室 8-第2组检测器 9-信号处理及输出系统 10-散热器 11-制冷片 12-PT100+镜面 13-光学对管。
具体实施方式
以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。
一种具有多功能SF6检测技术的综合分析平台及方法，所述平台包括气体检测部分。
如图1所示，一种具有多功能SF6检测技术的综合分析平台，所述平台包括气体检测部分。
所述气体检测部分包括红外光源(1)、切光器(2)、切光电机(3)、测量气室(4)、检测器(5)、信号处理及输出系统(9)。
所述切光电机(3)连接切光器(2)，红外光源(1)设置在切光器(2)前方，切光器(2)设置在测量气室(4)前方，测量气室(4)设置在检测器(5)前方，检测器(5)及连接信号处理及输出系统(9)。
所述检测器由前气室、后气室和微流传感器(6)构成，前气室与后气室连通，在前气室与后气室的连通通道上设置微流传感器(6)，微流传感器(6)连接信号处理及输出系统(9)。
所述气体检测部分包括多组测量气室和检测器，沿光的传播方向依次前后布置。如图1中的第2组测量气室(7)和检测器(8)。
具有多功能SF6检测技术的综合分析平台所实施的综合分析方法，步骤如下：
首先，红外光源发出的红外光，经过切光器进入测量气室；由于SO2、NO、CO、CO2、CF4等异种原子构成的分子对红外光具有吸收特性，若测量气室中存在上述气体，则进入测量气室的部分红外光会被吸收，未被吸收的红外光进入检测器；
检测器由前气室、后气室、微流传感器组成，前、后气室充满待测组分的气体，在红外光的作用下，检测器前、后气室中的气体发生膨胀；由于存在膨胀差异，会导致前、后气室之间产生微小的流量；微流传感器检测到该流量后，会产生一个交流电压信号，经信号处理及输出系统后得到气体的浓度。
所述的信号处理及输出系统(9)接收微流传感器信号，通过信号处理，最终得出各分解物气体的浓度，信号处理及输出系统(9)可以为PLC、工控机，也可以设计为单片机内核的控制器。
如图2所示，所述平台还包括气体回收部分，所述气体回收部分包括三套压力传感器、流量调节阀、储气瓶、压力泵及气体净化装置，三套的压力传感器实时监控入口进气口压力及检测气室的进、出口工作压力，流量调节阀安装于检测气室进气管路端，储气瓶安装于检测气室排气管路端，压力泵及气体净化装置连接于储气瓶出口管路中。
所述的气体回收部分的控制方法为，在气体检测前通过压力泵对系统内的气室管路抽真空，检测时样气保存在储气瓶，由压力传感器监测检测气室工作压力，一个检测周期可以测3个循环，测试结束，由压力泵把储气瓶中的样气经气体净化后对外部储气装置进行回收，有必要时可能把样气进行回充。
所述的流量调节阀采用电子比例阀自动控制流量，在气体检测时进行定量检测和回收。
本发明的一种具有多功能SF6检测技术的综合分析平台还同时兼有水分、纯度检测功能，实现一机多用。目前水分检测大部分采用阻容法，其稳定性和精度不太高，本发明采用镜面法，具有稳定性好、灵敏度高，不仅用于现场检测，而且可作为其他水分仪的校验标准。如图3所示，用于镜面法水分检测的露点变送器结构原理图，其中散热器(10)为0.2A/12V，由主板供电，可控制开关；制冷片(11)引出两根线，由两组电源供电，主板PWM通知功率；PT100+镜面(12)引出四根线，由一恒流源供电，输出经放大跟随后作为镜面温度送往主板；光学对管(13)引出四根线，发光器：10～30mA恒流源电路驱动发光器，由主板DCA控制驱动电流，控制光强度；拾光器：一恒流源电路驱动的拾光器，由信号比较放大跟随后为镜面光洁度输往主板。
纯度有热导法和红外法，本发明选用热导法，具有稳定性好、灵敏度高、响应速度快、耗气量少。
本发明的一种具有多功能SF6检测技术的综合分析平台将镜面水分和分解物、纯度三种检测项目以及气体回收有机地组合在一台仪器上，一次进样同时检测分解物、水分和纯度，有效检出内部隐患，实现一机多用。
以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
Claims (7)
1.一种具有多功能SF6检测技术的综合分析平台，其特征在于，所述平台包括气体检测部分；
所述气体检测部分包括红外光源(1)、切光器(2)、切光电机(3)、测量气室(4)、检测器(5)、信号处理及输出系统(9)；
所述切光电机(3)连接切光器(2)，红外光源(1)设置在切光器(2)前方，切光器(2)设置在测量气室(4)前方，测量气室(4)设置在检测器(5)前方，检测器(5)及连接信号处理及输出系统(9)。
2.根据权利要求1所述的具有多功能SF6检测技术的综合分析平台，其特征在于，所述检测器由前气室、后气室和微流传感器(6)构成，前气室与后气室连通，在前气室与后气室的连通通道上设置微流传感器(6)，微流传感器(6)连接信号处理及输出系统(9)。
3.根据权利要求1所述的具有多功能SF6检测技术的综合分析平台，其特征在于，所述气体检测部分包括多组测量气室和检测器，沿光的传播方向依次前后布置。
4.权利要求1所述的具有多功能SF6检测技术的综合分析平台所实施的综合分析方法，其特征在于：步骤如下：
首先，红外光源发出的红外光，经过切光器进入测量气室；由于SO2、NO、CO、CO2、CF4等异种原子构成的分子对红外光具有吸收特性，若测量气室中存在上述气体，则进入测量气室的部分红外光会被吸收，未被吸收的红外光进入检测器；
检测器由前气室、后气室、微流传感器组成，前、后气室充满待测组分的气体，在红外光的作用下，检测器前、后气室中的气体发生膨胀；由于存在膨胀差异，会导致前、后气室之间产生微小的流量；微流传感器检测到该流量后，会产生一个交流电压信号，经信号处理及输出系统后得到气体的浓度。
5.根据权利要求1所述的具有多功能SF6检测技术的综合分析平台，其特征在于，所述平台还包括气体回收部分，所述气体回收部分包括三套压力传感器、流量调节阀、储气瓶、压力泵及气体净化装置，三套的压力传感器实时监控入口进气口压力及检测气室的进、出口工作压力，流量调节阀安装于检测气室进气管路端，储气瓶安装于检测气室排气管路端，压力泵及气体净化装置连接于储气瓶出口管路中。
6.根据权利要求5所述的具有多功能SF6检测技术的综合分析平台，其特征在于，所述的气体回收部分的控制方法为，在气体检测前通过压力泵对系统内的气室管路抽真空，检测时样气保存在储气瓶，由压力传感器监测检测气室工作压力，一个检测周期可以测3个循环，测试结束，由压力泵把储气瓶中的样气经气体净化后对外部储气装置进行回收，有必要时可能把样气进行回充。
7.根据权利要求5所述的具有多功能SF6检测技术的综合分析平台，其特征在于，所述的流量调节阀采用电子比例阀自动控制流量，在气体检测时进行定量检测和回收。
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