CN111208394A - 一种四通道在线监测绝缘气体分解产物的装置和方法 - Google Patents

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李金旭
李海洋
侯可勇
蒋吉春
吴称心
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Abstract

本发明公开了一种四通道在线监测绝缘气体分解产物的装置和方法，包括开关阀、减压阀、两通高压电磁阀、四路切换阀、针阀、气体采样袋和质谱仪器。该装置和方法可以实现对电气设备内部绝缘气体分解产物的实时在线监测，结合质谱检测仪器对分解物组分进行定性和定量分析，再结合行业标准给出监测结果判断是否满足设备运行指标。该装置内含四个监测通道，能够实现不同点位不同相位的实时监测，有助于电气设备故障的早期预警和筛查。

Description

一种四通道在线监测绝缘气体分解产物的装置和方法
技术领域
本发明专利主要应用于电气设备内部绝缘气体分解产物的实时在线监测，具体来说就是利用该装置和方法对电气设备内部绝缘气体分解产物进行定性和定量分析给出设备的运行状况，对设备的早期故障具有预警和筛查的意义。
背景技术
六氟化硫(SF6)绝缘电气设备(GIS)具有安装快速、占地空间小、可靠性高、检修周期长、维护工作量小等特点。随着电力工业的发展，SF6电气设备逐渐取代传统的充油设备，根据国家电网的统计，截止到2015年底72.5kV及以上电压等级断路器设备无油化率已达到99.5％，成为本世纪高压电气设备发展的主流，对电网的安全稳定和经济运行起到了关键作用。由于设备内部绝缘材料的老化，以及设备在设计、制造、安装和运行维护等方面可能存在的绝缘缺陷，导致设备内部发生局部放电甚至电弧放电引发电力事故，严重威胁电网安全。因此通过检测SF6气体分解产物及时发现SF6电气设备内部绝缘缺陷对设备故障进行定位，能够有效地预防重大事故发生避免放电故障带来的重大经济损失，对保障电气设备和电网的安全运行具有重要意义。
目前国内外已有将气体分析检测技术用于电气设备的运行维护，但均是测试某种单一组分的含量的变化，没有进行有关故障性质和气体杂质变化情况之间关系的研究。对于六氟化硫变压器的运行状况尚没有成熟的监督方法和具体的监督指标，其原因在于六氟化硫变压器的运行情况和故障种类更为复杂和多样。国内应用于六氟化硫气体的分析研究也仅限于电极模拟放电、采样技术改进或者是离线检测的方法，并没有针对设备进行有关的研究。就目前来看，在此方面的分析技术、资料和经验等还是比较缺乏的。
本专利中采用质谱仪器对绝缘气体的分解产物进行检测，可以实现分解产物实时在线的高灵敏全谱解析，同时具有分析速度快、气体消耗量小的优点，从而保证电气设备安全、可靠、稳定的运行，为系统安全运行保驾护航。
发明内容
本发明主要应用于电气设备内部绝缘气体分解产物的实时在线监测，采用的技术方案如下：
一种四通道在线监测绝缘气体分解产物的装置和方法，从左到右依次包括开关阀、减压阀、两通高压电磁阀、四路切换阀、针阀、气体采样袋和质谱仪器。电气设备取气口与开关阀、减压阀、电磁阀依次连接，并且与四路切换阀中的一路连接，四路切换阀的公共出口端与针阀入口相连，针阀出口通过三通接头分别连接质谱仪器的进样口和两通电磁阀的一端，两通电磁阀的另一端与气体采样袋相连。电气设备为六氟化硫(SF6)绝缘电气设备(GIS)，四路绝缘气体为分别由电气设备的四个取气口流出的绝缘气体；电气设备取气口与球阀一接口相连。
所述装置的监测方法，对四通道中的1通道进行绝缘气体采集，首先打开与电气设备取气口连接的开关阀，使设备内部的绝缘气体进入装置；当气体流经减压阀时，手动调节旋钮将气体压力降至合适的范围内；打开通道上的电磁阀，并将SD型端封流路高压选择阀设置在为通道1的模式，绝缘气体经过四通阀进入针阀，手动调节针阀旋钮将绝缘气体流速固定，针阀出口端的气体分为两部分，一部分通过质谱仪器的进样口进行分析，另一部分通过电磁阀进入气体采样袋。
所述的监测方法，绝缘气体通过质谱仪器分析完毕后，会将分析结果会根据用户的需要选择本地保存或者是上传至服务器方便随时随地查看监测结果；对于分析结果异常的情况会通过质谱仪器内部的电路模块直接发送到用户的手机，提醒用户及时进行处理。
所述的监测方法，气体采样袋内的样品需要在固定时间内进行回收处理后再利用同时也可以防止污染空气。
所述的监测方法，绝缘气体分解物实时在线监测包括预冲洗和采样两个过程，对通道1进行绝缘气体采集，打开开关阀、电磁阀以及与气体采样袋连接的电磁阀，质谱仪器的进样口保持打开的状态，预冲洗的时间可以根据实际情况进行设定，气主要目的是防止管路中的空气和不同通道之间的干扰；通道1分析完毕之后关闭电磁阀同时设置SD型端封流路高压选择阀的其他通道进行检测；每个通道的采样时间和重复次数可以根据需要并通过采集软件进行设置；不同通道之间检测的时间间隔也可以根据需要进行设定；气体采样袋前端设置的电磁阀可以防止返气。
该装置和方法可以实现电气设备内部绝缘气体分解产物的实时在线监测，四通道的采样点可以覆盖设备不同点位、不同相位的监测。采用毛细管的进样方式有效减小了气体的消耗量，后端设置了用于回收处理的气体采样袋，防止对环境产生污染。监测结果出现异常时，设备内部会通过电路模块向用户发送消息，提示用户尽快处理。对于有效发现和诊断设备内部早期故障，提高设备可靠性具有重要的意义。
附图说明
图1为一种四通道在线监测绝缘气体分解产物的装置和方法示意图。
1—开关阀、2—减压阀、3—电磁阀、4—SD型端封流路高压选择阀、5—针阀、6—气体采样袋、7—质谱仪器。
具体实施方式
本发明专利从左到右依次包括开关阀、减压阀、两通高压电磁阀、SD型端封流路高压选择阀、针阀、气体采样袋和质谱仪器。电气设备取气口与开关阀、减压阀、电磁阀依次连接，并且与SD型端封流路高压选择阀中的一路连接，SD型端封流路高压选择阀的公共出口端与针阀入口相连，针阀出口通过三通接头分别连接质谱进样口和两通电磁阀的一端，两通电磁阀的另一端与气体采样袋相连。
以四通道中的一个通道为例，首先打开与电气设备取气口连接的开关阀，使设备内部的绝缘气体进入装置。当气体流经减压阀时，手动调节旋钮将气体压力降至合适的范围内。打开通道上的电磁阀，并将SD型端封流路高压选择阀设置在为通道1的模式，绝缘气体经过SD型端封流路高压选择阀进入针阀，手动调节针阀旋钮将绝缘气体流速固定，针阀出口端的气体分为两部分，一部分通过质谱仪器的进样口进行分析，另一部分通过电磁阀进入气体采样袋。绝缘气体通过质谱仪器分析完毕后，会将分析结果会根据用户的需要选择本地保存或者是上次至服务器方便随时随地查看监测结果。对于分析结果异常的情况会通过质谱仪器内部的电路模块直接发送到用户的手机，提醒用户及时进行处理。气体采样袋内的样品需要在固定时间内进行回收处理后再利用同时也可以防止污染空气。
绝缘气体分解物实时在线监测包括预冲洗和采样两个过程，以通道1为例，打开开关阀、电磁阀以及与气体采样袋连接的电磁阀，质谱仪器的进样口保持打开的状态，预冲洗的时间可以根据实际情况进行设定，气主要目的是防止管路中的空气和不同通道之间的干扰。通道1分析完毕之后关闭电磁阀同时设置四路切换阀的其他通道进行检测。每个通道的采样时间和重复次数可以根据需要并通过采集软件进行设置。不同通道之间检测的时间间隔也可以根据需要进行设定。气体采样袋前端设置的电磁阀可以防止返气。

Claims (6)

1.一种四通道在线监测绝缘气体分解产物的装置，其特征在于：
包括球阀(1)、压力值可调节的减压阀(2)、两通高压电磁阀(3)、SD型端封流路高压选择阀(4)、针阀(5)、气体采样袋(6)和质谱仪器(7)；
四路绝缘气体分别经球阀(1)、减压阀(2)、电磁阀(3)与SD型端封流路高压选择阀(4)中的一个端口相连接，SD型端封流路高压选择阀(4)的公共出口端与针阀(5)入口相连，针阀(5)出口通过三通接头分别连接质谱(7)进样口和电磁阀(3)的一端，电磁阀的另一端与气体采样袋(6)相连通。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：电气设备为六氟化硫(SF6)绝缘电气设备(GIS)，四路绝缘气体为分别由电气设备的四个取气口流出的绝缘气体；电气设备取气口与球阀(1)一接口相连。
3.一种采用权利要求1或2所述装置的监测方法，其特征在于：对四通道中的1通道进行绝缘气体采集，首先打开与电气设备取气口连接的开关阀(1)，使设备内部的绝缘气体进入装置；当气体流经减压阀(2)时，手动调节旋钮将气体压力降至合适的范围内；打开通道上的电磁阀(3)，并将SD型端封流路高压选择阀(4)设置在为通道1的模式，绝缘气体经过四通阀(4)进入针阀(5)，手动调节针阀(5)旋钮将绝缘气体流速固定，针阀(5)出口端的气体分为两部分，一部分通过质谱仪器(7)的进样口进行分析，另一部分通过电磁阀(3)进入气体采样袋(6)。
4.按照权利要求3所述的监测方法，其特征在于：绝缘气体通过质谱仪器(7)分析完毕后，会将分析结果会根据用户的需要选择本地保存或者是上传至服务器方便随时随地查看监测结果；对于分析结果异常的情况会通过质谱仪器(7)内部的电路模块直接发送到用户的手机，提醒用户及时进行处理。
5.按照权利要求3所述的监测方法，其特征在于：气体采样袋(6)内的样品需要在固定时间内进行回收处理后再利用同时也可以防止污染空气。
6.按照权利要求3所述的监测方法，其特征在于：绝缘气体分解物实时在线监测包括预冲洗和采样两个过程，对通道1进行绝缘气体采集，打开开关阀(1)、电磁阀(3)以及与气体采样袋(6)连接的电磁阀(3)，质谱仪器(7)的进样口保持打开的状态，预冲洗的时间可以根据实际情况进行设定，气主要目的是防止管路中的空气和不同通道之间的干扰；通道1分析完毕之后关闭电磁阀(3)同时设置SD型端封流路高压选择阀(4)的其他通道进行检测；每个通道的采样时间和重复次数可以根据需要并通过采集软件进行设置；不同通道之间检测的时间间隔也可以根据需要进行设定；气体采样袋(6)前端设置的电磁阀(3)可以防止返气。
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