CN111323547A - 一种gis气室分解物检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种GIS气室分解物检测装置，其包括本体、检测管安装座、控制单元、气体流量计、气压计、排气电磁阀、检测管电磁阀，在控制单元控制下完成待测气体的检测操作，精度有了大幅提升，排气、多种气体检测无缝衔接连续进行，效率大大提高。在气源一侧还设有减压阀，待测气体气压波动大幅降低，气体流量计第二口一侧还设有温度计用于实时检测气体温度，得出的数据更为精准。本体内设有尾气过滤区，用于吸收和过滤尾气，可以减少对员工健康的损害以及待测气体的流失。设有观察窗的立方体结构的本体，方便搬运、存放，工作人员透过观察窗可根据颜色变化的刻度确定气体含量，使用方便快捷。

Description

一种GIS气室分解物检测装置

技术领域

本发明涉及GIS气室放电故障诊断领域，特别是一种应用于SF₆气室放电后分解物检测的装置。

背景技术

气体绝缘金属封闭开关设备GIS(Gas Insulated Switchgear)是将断路器、隔离开关、接地开关、母线、互感器、避雷器等主要元件装入密封的金属壳体内，并充以绝缘气体作为绝缘和灭弧介质。传统的GIS设备主要以SF₆作为绝缘和灭弧介质，而新的环保型GIS亦多使用与SF₆性质接近的强电负性气体作为绝缘和灭弧介质。SF₆是一种无色、无臭、无毒、不燃的惰性气体，也是强电负性气体，其电气绝缘强度很高，在均匀电场中SF₆绝缘强度约为空气绝缘强度的2.5倍。

由于GIS内部还可能存在尖端、悬浮电位、气泡、水分等异常情况，GIS内部可能存在局部放电或严重的相间、对地放电。为了确认是否存在局部放电或GIS内部SF₆气体状况，需要检测GIS内部是否存在分解气体。在检测过程中存在较多问题，具体包括：(1)气室放电后使用电化学法测试会导致传感器受到分解气体污染，造成传感器受损或测量精度降低；(2)目前采用气体检测管检测时，装置需要复杂的操作，尤其定量控制流过气体检测管的气体体积精确度较低；(3)分解物一般是有剧毒的气体，需要妥善处理。上述操作导致GIS发生放电故障时找出故障点的效率较低。目前使用的气体检测管检测法对技术人员有较高的技术操作要求，并且操作时间长，操作繁琐，难以达到对故障检测快速响应、准确测量的要求。如何快速、精准的找出GIS发生放电故障时的故障点，以提升事故异常检查和诊断的效率以及准确性，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

申请公布号CN 109061418A公开了一种GIS放电检测装置，该装置包括设置有检测试剂的试剂管、气体管路、设置于第一气体管路用于控制所述试剂管与所述气室连通的阀门以及用于排出进入试剂管内的气体的第二气体管路。我们可以看出，该装置并未设有用于精准控制流通气体体积的装置，其检测过程人工操作过程较多，效率以及检测准确性有待提升。

发明内容

本发明提供了一种GIS气室分解物检测装置,用于提高试验的效率和准确性。

本发明采用如下技术方案：

一种GIS气室分解物检测装置，包括：本体、检测管安装座、控制单元、气体流量计、气压计、排气电磁阀、检测管电磁阀；所述检测管安装座用于安装气体检测管，所述排气电磁阀用于排空管路非检测气体，所述检测管电磁阀用于控制检测气体的流通，所述检测管电磁阀以及所述排气电磁阀均为两位两通电磁阀；所述气体流量计第一口与待测气源连通，所述气体流量计第二口与所述排气电磁阀第一口、所述检测管电磁阀第一口以及所述气压计测压口连通，所述检测管电磁阀第二口与所述检测管安装座连通，所述气体流量计、所述气压计、所述排气电磁阀以及所述检测管电磁阀分别与所述控制单元电连接；所述检测管安装座、所述控制单元、所述气体流量计、所述气压计、所述排气电磁阀以及所述检测管电磁阀均设置在本体内部。

进一步地，还包括：减压阀以及温度计；所述温度计用于检测待测气体的温度，所述减压阀用于控制待测气体压力；所述气体流量计通过所述减压阀与待测气源连通，所述减压阀进气口与待测气源连通，出气口与所述气体流量计第一口连通，所述温度计设置在所述气体流量计第二口一侧。

进一步地，所述检测管安装座包括：第一安装座、第二安装座以及压紧弹簧；所述第一安装座用于连接气体检测管进气口，所述第二安装座用于连接气体检测管出气口，所述第一安装座以及所述第二安装座均为内壁附有弹性材料的刚性圆杯，杯底设有孔，弹性材料用于贴紧气体检测管，所述第一安装座以及所述第二安装座外壁下部均设有凸台，所述第一安装座的凸台上设有用于安装密封圈的环形槽，所述压紧弹簧用于压紧所述第一安装座或所述第二安装座的杯底。

进一步地，还包括排气管，所述本体内设有尾气过滤区，所述尾气过滤区设有进气口以及出气口；所述尾气过滤区进气口分别与所述气体检测管出气口以及所述排气管第二口连通，所述排气管第一口与所述排气电磁阀第二口连通。

进一步地，所述减压阀设有用于防触碰调节旋钮的锁紧装置。

进一步地，所述尾气过滤区填充吸附剂，所述吸附剂用于过滤分解气体。

进一步地，所述减压阀进气口以及所述尾气过滤区出气口均设有快插接头。

进一步地，还包括制冷片，所述制冷片设置在所述减压阀出气口一侧，所述制冷片与所述控制单元电连接。

进一步地，还包括电加热丝，所述电加热丝设置在所述减压阀出气口一侧，所述电加热丝与所述控制单元电连接。

进一步地，所述本体为正面设有玻璃观察窗的金属外壳，该外壳背面金属板可拆卸。

本发明的积极效果如下：

从上述技术方案我们可以看出，本发明采用了控制单元控制排气电磁阀、检测管电磁阀进行排空操作、流经气体检测管的气体体积操作，使得精度有了大幅提升，结论数据更可靠，排气、多种气体检测无缝衔接连续进行，效率大大提高。在气源一侧装有减压阀，待测气体气压波动幅值大幅降低，气体流量计第二口一侧装有温度计则得以实时检测气体温度，得出的数据更为精准。设有压缩弹簧的气体安装座在安装和拆卸气体检测管时很便利，快捷，无需工具，还能得到很好的密封效果。本体内设有尾气过滤区，用于吸收和尾气，可以减少对员工健康的损害以及待测气体的流失，而设置在尾气过滤区出气口的快插接头，使得回收操作更高效。减压阀出气口一侧设有制冷片以及电加热丝，检测过程更为可控，测量过程接近于理想化，结论数据更精准。气体检测管、排气电磁阀、检测管电磁阀等零部件设置在立方体结构的本体内部，除能避免重要零部件受损伤外，还方便搬运、存放，工作人员透过观察窗可观察气体检测管的显色情况，还可根据颜色变化的刻度确定气体含量，检测完毕后，拆掉背面板即可拆卸或安装气体检测管，使用方便快捷。

附图说明

图1为本发明实施方式管路结构示意图；

图2为本发明实施方式剖视结构示意图；

图3为本发明实施方式控制结构示意图。

图中：本体1、检测管安装座2、控制单元3、气体流量计4、气压计5、排气电磁阀6、检测管电磁阀7、减压阀8、温度计9、排气管10、制冷片11、电加热丝12、尾气过滤区110、第一安装座210、第二安装座220、压紧弹簧230、气体检测管500。

具体实施方式

GIS发生放电会产生SF₄、SOF₂、HF、H₂S和SO₂等成分的气体，其中H₂S和SO₂气体成分较为典型，故检测时多以这两种成分为主。用于气体检测的气体检测管为装填一定量的检测剂(即指示粉)的玻璃试管，再将玻璃管的两端密封加工而成。检测剂是将某些能与待测物质发生化学反应并可以改变颜色的化学试剂涂附于气体检测管内表面，化学试剂的选择和它在载体上的化学浓度比决定了气体检测管的物质成分和量程范围。检测空气中的有害气体,就是根据通过该管的被测样品与管内指示粉进行反应时，释出有色反应物，形成“着色层“而进行的。通常气体检测管设有刻度，检测时检测剂一旦和被检测气体反应，会出现鲜明且稳定的颜色变化层，通过该变色层与玻璃管上的刻度相对照，就可确定被检测气体的准确浓度。

如图1所示,一种GIS气室分解物检测装置，包括：本体1、检测管安装座2、控制单元3、气体流量计4、气压计5、排气电磁阀6、检测管电磁阀7；为了提高检测效率，我们设置了两组气体检测管500，分别用于检测H₂S和SO₂。检测管安装座2、控制单元3、气体流量计4、气压计5、排气电磁阀6、检测管电磁阀7以及气体检测管500均设置在本体1内部。

如图2所示，气体检测管500安装于检测管安装座2上，检测管安装座2设有进气口以及出气口，分别用于连接气体检测管的进气口以及排气口。气体流量计4用于计量流过气体的流量，该气体流量计4第一口与待测气源连通，第二口与排气电磁阀6第一口、检测管电磁阀7第一口以及气压计5测压口连通。检测管电磁阀7以及排气电磁阀6均为两位两通阀，排气电磁阀6用于排空管路中的残余气体，检测管电磁阀7用于控制待测气体流通总体积，该检测管电磁阀7第二口与检测管安装座2进气口连通。

如图3所示，气体流量计4、气压计5、排气电磁阀6以及检测管电磁阀7分别与控制单元3电连接；使用时，首先将H₂S及SO₂气体检测管500安装好，然后气体流量计4连接GIS气体测量孔，打开控制单元3的控制开关，根据环境温度计的读数在控制单元设定好当前环境温度，打开GIS气体测量阀门，本装置开始工作，排气电磁阀6打开，两个检测管电磁阀7均处于关闭状态，将管路中的残余气体排出后，控制单元3控制与H₂S气体检测管500连通的检测管电磁阀7打开，与SO2连通的检测管电磁阀7以及排气电磁阀6均关闭，检测是否存在H₂S及其含量；然后，控制单元3控制与SO2连通的检测管电磁阀7打开，与H2S连通的检测管电磁阀7以及排气管电磁阀6均关闭，检测是否存在SO₂气体及其含量，检测结束后所有电磁阀均关闭。检测管电磁阀7关闭时机，控制单元3结合气体流量计4、气压计5以及预先设定的环境温度设定做出决策。以某型H₂S气体检测管500所需通过的气体总量为20℃下100mL举例，控制单元3综合气体流量计4、气压计5、环境温度根据如下公式折算到20℃的气体体积：

式中，V为20℃时的气体体积，V(t)为待测气体在t时刻的流速，S为气体流量计4截面的面积，P(t)为t时刻气压计5从气体流量计4截面的测得的压力，T0为当前环境温度，T为0℃对应的热力学温度。控制单元3每隔一个时间片段如100毫秒，获取一次当前的气压以及流速，然后测算当期时间片段的气体体积，然后再和之前统计的气体体积做累加，从而实现上述的积分效果，当气体体积达到技术要求后检测管电磁阀7关闭，状态切换。

最后通过气体检测管500颜色是否发生变化来判断是否有分解气体，根据颜色变化的刻度确定气体含量。

我们可以看出，采用控制单元3控制排空操作、流经气体检测管500的气体体积操作，精度有了大幅提升，数据更可靠，排气、多种气体检测无缝衔接连续进行，效率大大提高，实施例仅以装有两个气体检测管500的装置举例，装有更少或更多气体检测管500的装置均被认为本发明构思下的智力劳动成果。

进一步地，为了稳定进气压力以及提供更为精准的气体温度信息，一种GIS气室分解物检测装置还包括：减压阀8以及温度计9；温度计9用于检测待测气体的温度，减压阀8用于控制待测气体的压力；气体流量计4通过减压阀8与待测气源连通，减压阀8进气口设有快插接头，其通过该快插接头与待测气源连通，出气口与气体流量计4第一口连通，温度计9设置在气体流量计4第二口一侧，减压阀8还设有用于锁定调节旋钮的紧定螺钉。使用时，因为有温度计9的存在，控制单元3打开开关后不必再设定环境温度，在排气过程根据气压计5的读数通过减压阀8将出气气压调整到一个合理且稳定的范围，此时我们拧紧紧定螺钉防止误触碰，我们可以看出，装有减压阀8以后气体在某一时间片段内的波动幅值大幅降低，装有温度计9则得以实时检测气体温度，相比较环境温度来说，得出的数据更为精准更可靠。

在本方案的一个具体实施例中,所述检测管安装座2包括：第一安装座210、第二安装座220以及压紧弹簧230；

第一安装座210用于密封气体检测管500进气口，第二安装座220用于密封气体检测管500出气口，第一安装座210以及第二安装座220均为底部开孔的不锈钢圆杯，不锈钢圆杯底部开有孔，圆杯内壁附有用于贴紧气体检测管500的硅胶，第一安装座210以及第二安装座220外壁下部均设有凸台，第一安装座210的凸台上设有用于安装O形圈的环形槽，压紧弹簧230压紧第一安装座210的杯底。

安装气体检测管500时，检测管进气口插入第一安装座210的内壁，继续向上顶，压缩弹簧230继续压缩，然后检测管出气口对准第二安装座220的内壁插入，缓慢释放气体检测管500即安装到位；拆卸气体检测管500时，按住第二安装座220，将气体检测管500向上顶，压缩弹簧230压缩，气体检测管500出气口脱出，再手动按住第一安装座210，使之保持不动，向下再拔出气体检测管500进气口，最后释放第一安装座210，气体检测管500顺利拆下。我们可以看出，设有压缩弹簧230的气体安装座2在安装和拆卸气体检测管500时很便利，快捷，无需工具，还能得到很好的密封效果。

进一步地，还包括排气管10，本体内1设有尾气过滤区110，尾气过滤区110设有进气口以及出气口；尾气过滤区110进气口与气体检测管500出气口以及排气管10第二口连通，排气管10第一口与排气电磁阀6第二口连通，尾气过滤区110出气口设有快插接头，用于连接待测气体回收管路，尾气过滤区110内部填充吸附剂，吸附剂用于过滤分解气体。我们可以看出，通过设置用于减少有害气体排放并且能回收检测气体的排气管10以及尾气过滤区110，可以减少对员工健康的损害以及待测气体的流失，是非常值得推崇的做法，而设置在尾气过滤区110出气口的快插接头，使得回收操作更高效。

进一步地，还包括制冷片11以及电加热丝12，制冷片11以及电加热丝12均设置在减压阀8出气口一侧，制冷片11以及电加热丝12分别与控制单元3电连接；使用时，打开控制单元3的控制开关后，我们根据气体检测管500的要求在控制单元3设定好温度，排气过程控制单元会根据温度计9的反馈数值，控制制冷片11或电加热丝12冷却或加热待测气体，直到待测气体温度在合理的范围区间，例如20℃±1°，控制单元3切换状态，停止排气过程，开始检测气体过程。我们可以看出有制冷片11以及电加热丝12的存在，反应过程更为可控，数据接近于理想化，数据更精准。

在本方案的一个具体实施例中，本体1为正面设有玻璃观察窗的不锈钢或铝合金外壳，外壳为立方体结构，外形尺寸：长122mm，高266mm，厚64mm，外壳共从上到下分为四个部分，第一部分内置有减压阀8和流量计4，该部分尺寸为长100mm，高30mm，厚64mm；第二部分内置压紧弹簧230、排气电磁阀6以及检测管电磁阀7，该部分尺寸为长122mm，高30mm，厚64mm，第三部分设置有排气管10、气体检测管500以及检测管安装座2，正面为玻璃观察窗，该观察窗玻璃为防爆玻璃，可直接观察比色管的颜色变化，背面为可拆卸的金属板，用来更换气体检测管500，尺寸为长122mm，高176mm，厚64mm；第四部分为尾气过滤区110，内部填充吸附剂，尺寸为长122mm，高30mm，厚64mm。气体检测管500、排气电磁阀6、检测管电磁阀7等零部件设置在立方体结构的本体1内部，除能避免重要零部件受损伤外，还方便搬运、存放，工作人员透过观察窗可观察气体检测管500的显色情况，还可根据颜色变化的刻度确定气体含量，检测完毕后，拆掉背面板即可拆卸或安装气体检测管500，使用方便快捷。

以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所做出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种GIS气室分解物检测装置，其特征在于，包括：本体（1）、检测管安装座（2）、控制单元（3）、气体流量计（4）、气压计（5）、排气电磁阀（6）、检测管电磁阀（7）；

所述检测管安装座（2）用于安装气体检测管（500），所述排气电磁阀（6）用于排空管路非检测气体，所述检测管电磁阀（7）用于控制检测气体的流通，所述检测管电磁阀（7）以及所述排气电磁阀（6）均为两位两通电磁阀；

所述气体流量计（4）第一口与待测气源连通，所述气体流量计（4）第二口与所述排气电磁阀（6）第一口、所述检测管电磁阀（7）第一口以及所述气压计（5）测压口连通，所述检测管电磁阀（7）第二口与所述检测管安装座（2）连通，所述气体流量计（4）、所述气压计（5）、所述排气电磁阀（6）以及所述检测管电磁阀（7）分别与所述控制单元（3）电连接；所述检测管安装座（2）、所述控制单元（3）、所述气体流量计（4）、所述气压计（5）、所述排气电磁阀（6）以及所述检测管电磁阀（7）均设置在本体（1）内部。

2.根据权利要求1所述的一种GIS气室分解物检测装置，其特征在于，还包括：减压阀（8）以及温度计（9）；

所述温度计（9）用于检测待测气体的温度，所述减压阀（8）用于控制待测气体压力；

所述气体流量计（4）通过所述减压阀（8）与待测气源连通，所述减压阀（8）进气口与待测气源连通，出气口与所述气体流量计（4）第一口连通，所述温度计（9）设置在所述气体流量计（4）第二口一侧。

3.根据权利要求2所述的一种GIS气室分解物检测装置，其特征在于，所述检测管安装座（2）包括：第一安装座（210）、第二安装座（220）以及压紧弹簧（230）；

所述第一安装座（210）用于连接气体检测管（500）进气口，所述第二安装座（220）用于连接气体检测管（500）出气口，所述第一安装座（210）以及所述第二安装座（220）均为内壁附有弹性材料的刚性圆杯，杯底设有孔，弹性材料用于贴紧气体检测管（500），所述第一安装座（210）以及所述第二安装座（220）外壁下部均设有凸台，所述第一安装座（210）的凸台上设有用于安装密封圈的环形槽，所述压紧弹簧（230）用于压紧所述第一安装座（210）或所述第二安装座（220）的杯底。

4.根据权利要求3所述的一种GIS气室分解物检测装置，其特征在于，还包括排气管（10），所述本体（1）内设有尾气过滤区（110），所述尾气过滤区（110）设有进气口以及出气口；

所述尾气过滤区（110）进气口分别与所述气体检测管（500）出气口以及所述排气管（10）第二口连通，所述排气管（10）第一口与所述排气电磁阀（6）第二口连通。

5.根据权利要求4所述的一种GIS气室分解物检测装置，其特征在于，所述减压阀（8）设有用于防触碰调节旋钮的锁紧装置。

6.根据权利要求5所述的一种GIS气室分解物检测装置，其特征在于，所述尾气过滤区（110）填充吸附剂，所述吸附剂用于过滤分解气体。

7.根据权利要求6所述的一种GIS气室分解物检测装置，其特征在于，所述减压阀（8）进气口以及所述尾气过滤区（110）出气口均设有快插接头。

8.根据权利要求7所述的一种GIS气室分解物检测装置，其特征在于，还包括制冷片（11），所述制冷片（11）设置在所述减压阀（8）出气口一侧，所述制冷片（11）与所述控制单元（3）电连接。

9.根据权利要求8所述的一种GIS气室分解物检测装置，其特征在于，还包括电加热丝（12），所述电加热丝（12）设置在所述减压阀（8）出气口一侧，所述电加热丝（12）与所述控制单元（3）电连接。

10.根据权利要求9所述的一种GIS气室分解物检测装置，其特征在于，所述本体（1）为正面设有玻璃观察窗的金属外壳，该外壳背面金属板可拆卸。

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