CN111398484B - 用于检测变压器油溶解气中sf6的气相色谱仪 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种用于检测变压器油溶解气中SF6的气相色谱仪,其特征在于:所述的气相色谱仪包括载气系统、进样系统、切换阀系统、色谱柱系统、检测系统和放空针阀,所述的载气系统包括三路载气,所述的进样系统包括进样器,所述的切换阀系统包括两个六通阀,所述的色谱柱系统包括两根色谱柱,所述的检测系统包括氦离子化检测器,所述的放空针阀包括两个针阀。本发明充分考虑杂质干扰和检测灵敏度问题,通过对各部件的连接结构优化设计,不仅实现了对变压器油溶解气中ppb级别的SF6的检测,同时实现了SF6、CO2和C2完全分离和出峰,提升了对变压器绝缘状况的在线监测水平。
Description
技术领域
本发明涉及一种气相色谱分析设备,特别是公开一种用于检测变压器油溶解气中SF6的气相色谱仪,不仅利用氦离子化检测器的高灵敏度实现变压器油溶解气中ppb级别的SF6的检测,同时还解决了CO2和C2对SF6的干扰问题,实现了SF6、CO2和C2完全分离和出峰。
背景技术
随着电力的发展,不仅出现了以六氟化硫SF6为绝缘介质的GIS、断路器、流变、压变、变压器,而且也出现了以六氟化硫为绝缘的变压器套管,如果套管和主变之间的密封件破损,压力高的六氟化硫气体将进入变压器本体中,导致变压器的瓦斯动作,甚至喷油的现象,严重影响设备的正常运行。这种情况需要通过检测变压器绝缘油中的六氟化硫含量来监督套管和主体的密封性。另外,变压器分接开关和本体的密封不严,导致色谱数据异常的绝缘油向本体渗透,严重影响了变压器绝缘油中溶解气体组分的检测和监督,现有技术中部分单位尝试通过在开关室的绝缘油中添加一定的六氟化硫气体作为示踪气体,用以监督分接开关与本体的密封性。所以对绝缘油中溶解六氟化硫气体含量的检测对于监督套管、开关与本体密封件的密封性有十分重要的作用。
传统检测SF6气体的手段中,一般采用热导检测器,对于SF6的检测限在1ppm左右,对于此检测限以下的SF6达不到监测目的,而且传统方法没有考虑SF6和C2以及CO2的分离干扰问题,这对判断检测结果会造成较大困扰。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术的缺陷,设计一种用于检测变压器油溶解气中SF6的气相色谱仪,采用氦离子化检测器和专用色谱柱,不仅实现变压器油溶解气中ppb级别的SF6的检测,同时还解决了CO2和C2等对SF6的干扰问题。
本发明是这样实现的:一种用于检测变压器油溶解气中SF6的气相色谱仪,其特征在于:所述的气相色谱仪包括载气系统、进样系统、切换阀系统、色谱柱系统、检测系统和放空针阀,所述的载气系统包括第一载气、第二载气和第三载气,所述的进样系统包括进样器,所述的切换阀系统包括第一六通阀和第二六通阀,所述的色谱柱系统包括第一色谱柱和第二色谱柱,所述的检测系统包括氦离子化检测器,所述的放空针阀包括第一针阀和第二针阀;所述的第一载气的输入管路顺序连接进样器和第一六通阀的①号接口,所述的第二载气输入管路与第一六通阀的④号接口连接,所述的第一色谱柱设于第一六通阀的③号接口与第一六通阀的⑥号接口之间的连接管路上,所述的第一六通阀的⑤号接口处设有第一针阀;所述的第二色谱柱设于第一六通阀的②号接口与第二六通阀的①号接口之间的连接管路上,所述的氦离子化检测器与第二六通的②号接口连接,所述第二六通阀的③号接口与第二六通阀的⑤号接口通过管路连接,所述的第三载气的输入管路与第二六通阀的④号接口连接,所述第二六通阀的⑥号接口设有第二针阀。
所述的第一色谱柱采用Porapak Q+Porapak N柱,长度2m,口径3mm,内填担体60-80目,其中Porapak Q 1.3m、Porapak N 0.7m;所述的第二色谱柱采用Porapak P+PorapakT柱长度2m,口径3mm,内填担体60-80目,其中Porapak P 1.5m、Porapak T 0.5m。
所述气相色谱仪的进样气路路径为:采用进样针通过进样口进入进样器中的样品由第一载气带着顺序经第一六通阀的①号接口、第一六通阀的⑥号接口进入第一色谱柱预分离为CO2之前的组分、CO2至C2的组分及C2之后组分,其中CO2之前的组分顺序经第一六通阀的③号接口、第一六通阀的②号接口、第二色谱柱、第二六通阀上的①号接口、第二六通阀上的⑥号接口、第二针阀进行放空。
所述气相色谱仪的检测气路路径为:进样工作完成后切换第二六通阀,由第一色谱柱流出的CO2至C2组分顺序经第一六通阀的③号接口和第一六通阀的②号接口进入第二色谱柱,在CO2至C2的组分已经完全进入第二色谱柱时切换第一六通阀,顺序由第一六通阀的④号接口、第一六通阀的③号接口接入的第二载气反吹C2之后的杂质顺序经第一色谱柱、第一六通阀的⑥号接口、第一六通阀的⑤号接口由第一针阀进行排空,而由第二色谱柱流出的杂质CO2、SF6、C2H4、C2H2和C2H6分别依次进入氦离子化检测器进行检测,得到了色谱出峰谱图。
本发明的有益效果是:和现有技术的热导检测器检测技术比较,本发明不仅利用氦离子化检测器的高灵敏度实现大大提高油中溶解的SF6的检测灵敏度,对变压器油溶解气中ppb级别的SF6的检测,同时还配备的双色谱柱系统解决了现有技术中CO2和C2等对SF6的干扰问题,实现了SF6、CO2和C2完全分离和出峰,提升了对变压器绝缘状况的在线监测水平。
附图说明
图1是本发明的气相色谱仪的初始状态结构示意简图。
图2是本发明的气相色谱仪在SF6出峰时的流程示意简图。
图3是本发明的气相色谱仪进行反吹C3和C3+时的流程示意简图。
图4是实施例1的色谱出峰的标气谱图。
图中:1、第一六通阀; 2、第二六通阀; 3、进样器; 4、氦离子化检测器; 5、第一载气; 6、第二载气; 7、第三载气; 8、第一针阀; 9、第二针阀; 10、第一色谱柱; 11、第二色谱柱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1:
根据附图1,本发明为一种用于检测变压器油溶解气中SF6的气相色谱仪,包括载气系统、进样系统、切换阀系统、色谱柱系统、检测系统和放空针阀,所述的载气系统包括第一载气5、第二载气6和第三载气7,所述的进样系统包括进样器3,所述的切换阀系统包括第一六通阀1和第二六通阀2,所述的色谱柱系统包括第一色谱柱10和第二色谱柱11,所述的检测系统包括氦离子化检测器4,所述的放空针阀包括第一针阀8和第二针阀9。
所述的第一载气5的输入管路顺序连接进样器3和第一六通阀1的①号接口,所述的第二载气6输入管路与第一六通阀1的④号接口连接,所述的第一色谱柱10设于第一六通阀1的③号接口与第一六通阀1的⑥号接口之间的连接管路上,所述的第一六通阀1的⑤号接口处设有第一针阀8。本发明此气路流程设计是考虑了C3等杂质对下次分析的干扰问题,采用所述的第一色谱柱10作为预分离柱,实现反吹C3的功能,也同时提升了本发明对SF6和CO2、C2的分离效果。
所述的第二色谱柱11设于第一六通阀1的②号接口与第二六通阀2的①号接口之间的连接管路上,所述的氦离子化检测器4与第二六通阀2的②号接口连接,所述第二六通阀2的③号接口与第二六通阀2的⑤号接口通过管路连接,所述的第三载气7的输入管路与第二六通阀2的④号接口连接,所述第二六通阀2的⑥号接口设有第二针阀9。本发明此气路流程设计是考虑了大量O2和N2底气对氦离子化检测器4的负载的影响问题,采用对O2和N2进行排空的气路流程设计,使得大含量O2和N2由第二针阀9进行排空,不会进入氦离子化检测器4。
所述的第一色谱柱10采用Porapak Q+Porapak N柱,长度2m,口径3mm,内填担体60-80目,其中Porapak Q 1.3m、Porapak N 0.7m。所述的第二色谱柱11采用Porapak P+Porapak T柱长度2m,口径3mm,内填担体60-80目,其中Porapak P 1.5m、Porapak T 0.5m。本发明的双色谱柱结构设计实现了CO2、SF6、C2H4、C2H2和C2H6的完全分离,防止杂质间的相互干扰。本发明采用了氦离子化检测器,使得本发明实现了非常低的检出限,可以达到10ppb级别,大大提升了检测效果。
本发明对变压器油溶解气中SF6的检测具体步骤如下:
A. 样品采用进样针通过进样口进入进样器3中,第一载气5带着进样器3中的样品通过第一六通阀1进入第一色谱柱10进行预分离,分离为CO2之前的组分、CO2至C2的组分、C2之后组分,此时的气路流程如图1所示。其中CO2之前的组分通过第二六通阀2上的第二针阀9进行放空,这目的是为了放空N2等不需要的杂质组分,因为N2含量较大时可能会使得氦离子化检测器4发生过载,所以需进行放空处理。
B. 当CO2将要由第一色谱柱10流出时,切换第二六通阀2,切换后气路流程如图2所示,CO2至C2组分由第一色谱柱10流出进入第二色谱柱11中进行进一步分离,CO2至C2组分在经过第一色谱柱10和第二色谱柱11后,再进入氦离子化检测器4。本发明设计的双色谱柱系统实现了将CO2、SF6、C2H4、C2H2和C2H6完全分离,避免了杂质间的相互干扰。
C. 切割时间关系到反吹时间的长短,若时间较晚会增加分析时间,降低分析效率,所以在上述B步骤过程中,当CO2至C2的组分已经完全进入第二色谱柱11时,即可切换第一六通阀1,使得C2之后的杂质由第一针阀8反吹排空,此气路流程如图3所示。
D. 由第二色谱柱11流出的CO2至C2组分,即杂质CO2、SF6、C2H4、C2H2和C2H6分别依次进入氦离子化检测器4进行检测,得到了色谱出峰谱图,标气谱图如图4所示。相比于传统热导检测器检测,本发明采用了氦离子化检测器的检出限可以达到10ppb,大大提高了检测精度。同时,由图4可以看出CO2、SF6、C2H4、C2H2和C2H6实现了完全分离。
E. 当第一色谱柱10中杂质完全反吹工作完成,且第二色谱柱11所需杂质完全出峰后,切换第一六通阀1和第二六通阀2回到初始状态,如图1所示,至此分析结束,完成了变压器油溶解气中SF6含量的气相色谱检测。
上述实施例是为了更好地解释本发明技术方案,而不是用于限定本技术方案。本专利的保护范围以本专利的权利要求所述范围为准,凡根据本专利所公开的技术内容作的等同置换或等效变化,皆应属于本专利的涵盖范围。
Claims (2)
1.一种用于检测变压器油溶解气中SF6的气相色谱仪,其特征在于:所述的气相色谱仪包括载气系统、进样系统、切换阀系统、色谱柱系统、检测系统和放空针阀,所述的载气系统包括第一载气、第二载气和第三载气,所述的进样系统包括进样器,所述的切换阀系统包括第一六通阀和第二六通阀,所述的色谱柱系统包括第一色谱柱和第二色谱柱,所述的检测系统包括氦离子化检测器,所述的放空针阀包括第一针阀和第二针阀;所述的第一载气的输入管路顺序连接进样器和第一六通阀的①号接口,所述的第二载气输入管路与第一六通阀的④号接口连接,所述的第一色谱柱设于第一六通阀的③号接口与第一六通阀的⑥号接口之间的连接管路上,所述的第一六通阀的⑤号接口处设有第一针阀;所述的第二色谱柱设于第一六通阀的②号接口与第二六通阀的①号接口之间的连接管路上,所述的氦离子化检测器与第二六通的②号接口连接,所述第二六通阀的③号接口与第二六通阀的⑤号接口通过管路连接,所述的第三载气的输入管路与第二六通阀的④号接口连接,所述第二六通阀的⑥号接口设有第二针阀,所述的第一色谱柱采用Porapak Q+Porapak N柱,长度2m,口径3mm,内填担体60-80目,其中Porapak Q 1.3m、Porapak N 0.7m;所述的第二色谱柱采用Porapak P+Porapak T柱长度2m,口径3mm,内填担体60-80目,其中Porapak P 1.5m、Porapak T 0.5m;所述气相色谱仪的检测气路路径为:进样工作完成后切换第二六通阀,由第一色谱柱流出的CO2至C2组分顺序经第一六通阀的③号接口和第一六通阀的②号接口进入第二色谱柱,在CO2至C2的组分已经完全进入第二色谱柱时切换第一六通阀,顺序由第一六通阀的④号接口、第一六通阀的③号接口接入的第二载气反吹C2之后的杂质顺序经第一色谱柱、第一六通阀的⑥号接口、第一六通阀的⑤号接口由第一针阀进行排空,而由第二色谱柱流出的杂质CO2、SF6、C2H4、C2H2和C2H6分别依次进入氦离子化检测器进行检测,得到了色谱出峰谱图。
2.根据权利要求 1 所述的用于检测变压器油溶解气中SF6的气相色谱仪,其特征在于所述气相色谱仪的进样气路路径为:采用进样针通过进样口进入进样器中的样品由第一载气带着顺序经第一六通阀的①号接口、第一六通阀的⑥号接口进入第一色谱柱预分离为CO2之前的组分、CO2至C2的组分及C2之后组分,其中CO2之前的组分顺序经第一六通阀的③号接口、第一六通阀的②号接口、第二色谱柱、第二六通阀上的①号接口、第二六通阀上的⑥号接口、第二针阀进行放空。
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GR01 | Patent grant | ||
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