CN111595991B - 一种六氟化硫电分解中间产物提取装置 - Google Patents
一种六氟化硫电分解中间产物提取装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于六氟化硫分解产物提取技术领域,具体涉及一种六氟化硫电分解中间产物提取装置。针对现有六氟化硫放电试验设备模拟真实放电工况,分解温度较高导致难以可靠提取六氟化硫分解过程中间产物的不足,本发明采用如下技术方案:一种六氟化硫电分解中间产物提取装置,包括:密闭的耐压罐体;与所述罐体相连通的抽真空装置;与所述罐体相连通的供气装置,用于向所述罐体内输送六氟化硫气体;设于罐体内的第一电极和第二电极;冷却装置,所述冷却组件对罐体进行冷却。本发明的有益效果是:通过增设冷却装置,降低放电温度,相比在常温或者更高温度,可以抑制中间产物的反应,从而使得六氟化硫电分解中间产物可以保存更大量和更长时间。
Description
技术领域
本发明属于六氟化硫分解产物提取技术领域,具体涉及一种六氟化硫电分解中间产物提取装置。
背景技术
气体绝缘金属封闭开关设备是至少有一部分采用高于大气压的气体作为绝缘介质的金属封闭开关设备和控制设备。GIS(GAS INSULATED SWITCHGEAR)是气体绝缘全封闭组合电器的英文简称。GIS由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等组成,这些设备或部件全部封闭在金属接地的外壳中,在其内部充有一定压力的SF6绝缘气体,故也称SF6全封闭组合电器。
六氟化硫在放电条件下会产生多种复杂产物,产物种类以及形成过程对于判断GIS设备的故障类型及强度有着重要的意义。目前研究六氟化硫放电产物的主要方式是在气体腔室内引起可控制的放电,将放电后的气体抽出,并利用化学分析手段分析气体组成。但是,现有的六氟化硫分解装置,模拟的是实际放电分解情况,由于罐内温度较高,放电过程产生的中间产物与六氟化硫、中间产物间均容易发生反应,导致不能有效提取中间产物。而放电最终产物受放电过程的随机性、不可再现性等特性影响,随机性较大,难以获得稳定可信的试验结果,因而无法用于验证六氟化硫电分解过程的机理推导。
总之,现有的六氟化硫放电试验设备仅能对六氟化硫电分解过程分解条件以及产物之间的关系进行经验性记录。
发明内容
本发明针对现有六氟化硫放电试验设备模拟真实放电工况,分解温度较高导致难以可靠提取六氟化硫分解过程中间产物的不足,提供一种六氟化硫电分解中间产物提取装置,可较好地提取六氟化硫放电过程的中间产物,获得稳定可信的试验结果。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:一种六氟化硫电分解中间产物提取装置,所述六氟化硫电分解中间产物提取装置包括:
密闭的耐压罐体;
与所述罐体相连通的抽真空装置,用于对所述罐体抽真空;
与所述罐体相连通的供气装置,用于向所述罐体内输送六氟化硫气体;
设于罐体内的第一电极和第二电极,所述第一电极和第二电极相对设置并具有放电间隙;
与所述第一电极、所述第二电极相连接的高压发生装置,用于向所述第一电极和所述第二电极之间加载高电压;
与所述罐体相连通的尾气吸收装置,用于吸收所述罐体内六氟化硫气体的电分解中间产物;
冷却装置,所述冷却装置对罐体进行冷却。
本发明的六氟化硫电分解中间产物提取装置,设有冷却装置,在放电前先对罐体进行冷却,六氟化硫在较低温度下分解,能够抑制六氟化硫分解产生的中间产物与六氟化硫发生反应和/或中间产物间发生反应,使得中间产物可以保存更大量和/或更长时间。现有的六氟化硫分解装置,均尽可能模拟实际工作情况下的分解情况,而实际工况下的温度均较高,当温度较高时,六氟化硫分解产生的中间产物间、中间产物与六氟化硫间更易发生反应,使得中间产物的存留量和存留时间更短。本发明通过降低罐体内温度,可以有效抑制反应,使得中间产物可以保存更大量和/或更长时间。
作为改进,所述第二电极为平板电极,所述冷却装置包括设于第二电极处的环状冷却管道和设于罐体上的冷却液进口和冷却液出口。
作为改进,所述提取装置还包括保护装置,所述保护装置向放电间隙处输送惰性气体。设置惰性气体保护装置,可以抑制六氟化硫分解的中间产物的反应,从而增加中间产物的存有量和/或保存时间。
作为改进,所述第一电极为中空针状电极,所述第一电极与保护装置相连通;所述第二电极为平板电极。第一电极的出气口位于放电中心,可以更好的对六氟化硫分解的中间产物进行保护隔离。在其它方案中,保护装置的出气口也可以与第一电极分开设置。
作为改进,所述第一电极具有出气孔,所述出气孔环绕第一电极尖端。
作为改进,所述高压发生装置包括设于罐体上的高压套管、穿过高压套管并伸入罐体内的高压导杆,所述高压导杆内端与第二电极相连。
作为改进,所述高压发生装置还包括用于安装第一电极的可活动的托架。
作为改进,所述托架固定于滑车上,所述滑车安装于带标尺滑轨上。
作为改进,所述冷却装置、供气装置、保护装置、尾气吸收装置的气路均由电磁阀控制。
作为改进,所述尾气吸收装置包括与罐体的尾气出口连接的多孔玻板吸收管,所述多孔玻板吸收管放置于圆柱状吸收池内,所述圆柱吸收池为不锈钢材质,所述圆柱吸收池上部通过螺纹盖密封。
作为改进,所述罐体可承受内压不小于1Mpa并保压,所述罐体可承受0.05Psi以下真空并保压;所述罐体为卧式,所述罐体具有一个轴向和多个侧向视窗,所述罐体轴侧单向开门,所述开门侧与轴向视窗侧分别位于罐体轴线两侧,所述高压发生装置设置于管体轴向中间部位且径向设置。
本发明同时提供一种六氟化硫电分解中间产物提取方法,包括以下步骤:
S1、将六氟化硫充入罐体至一定压力并保持一段时间;
S2、将罐体抽真空并保持一段时间;
S3、将六氟化硫充入罐体至一个大气压后吹扫尾气吸收池一段时间;
S4、将六氟化硫充入罐体至试验所需压力;
S5、冷却罐体至一定温度;
S6、打开高压发生装置电源,逐步升高输出电压,当出现试验指定放电状态时,充入惰性气体并打开尾气出口,保持一段时间后,将高压发生装置输出电压置0,关闭电源,继续保持惰性气体吹扫一段时间后关闭惰性气体进口,等待腔体气压降低至一定范围;
S7、吸取尾气吸收池内液体,送顶空-气相色谱-质谱检测。
本发明的六氟化硫电分解中间产物提取装置的有益效果是:通过增设冷却装置,降低放电温度,相比在常温或者更高温度,可以抑制中间产物的反应,从而使得六氟化硫电分解中间产物可以保存更大量和更长时间。
附图说明
图1是本发明的六氟化硫电分解中间产物提取装置的实施例一的结构示意图(径向观察)。
图2是图1的局部剖视图。
图3是图1的左视图的局部剖视图。
图4是图1的右视图。
图5是本发明的六氟化硫电分解中间产物提取装置的实施例一的第一电极的剖视结构示意图。
图中,1、罐体;11、尾气出口;
2、供气装置;
3、第一电极;31、外连接部;32、尖端;33、出气孔;34、连接孔;
4、第二电极;
5、高压发生装置;51、托架;52、滑车;53、标尺滑轨;
6、冷却装置;61、冷却管道;62、冷却液进口;63、冷却液出口;
7、保护装置;
8、轴向视窗;
9、轴向门。
具体实施方式
下面结合本发明创造实施例的附图,对本发明创造实施例的技术方案进行解释和说明,但下述实施例仅为本发明创造的优选实施例,并非全部。基于实施方式中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例,都属于本发明创造的保护范围。
参见图1至图5,本发明的一种六氟化硫电分解中间产物提取装置,所述六氟化硫电分解中间产物提取装置包括:
密闭的耐压罐体;
与所述罐体相连通的抽真空装置,用于对所述罐体抽真空;
与所述罐体相连通的供气装置,用于向所述罐体内输送六氟化硫气体;
设于罐体内的第一电极和第二电极,所述第一电极和第二电极相对设置并具有放电间隙;
与所述第一电极、所述第二电极相连接的高压发生装置,用于向所述第一电极和所述第二电极之间加载高电压;
与所述罐体相连通的尾气吸收装置,用于吸收所述罐体内六氟化硫气体的电分解中间产物;
冷却装置,所述冷却装置对罐体进行冷却。
本发明的六氟化硫电分解中间产物提取装置,设有冷却装置,在放电前先对罐体进行冷却,六氟化硫在较低温度下分解,能够抑制六氟化硫分解产生的中间产物与六氟化硫发生反应和/或中间产物间发生反应,使得中间产物可以保存更大量和/或更长时间。现有的六氟化硫分解装置,均尽可能模拟实际工作情况下的分解情况,而实际工况下的温度均较高,当温度较高时,六氟化硫分解产生的中间产物间、中间产物与六氟化硫间更易发生反应,使得中间产物的存留量和存留时间更短。本发明通过降低罐体内温度,可以有效抑制反应,使得中间产物可以保存更大量和/或更长时间。
六氟化硫电分解中间产物提取装置的实施例一
参见图1至图5,参见图1至图5,本发明的一种六氟化硫电分解中间产物提取装置的实施例一,所述六氟化硫电分解中间产物提取装置包括:
密闭的耐压罐体1;
与所述罐体1相连通的抽真空装置,用于对所述罐体1抽真空;
与所述罐体1相连通的供气装置2,用于向所述罐体1内输送六氟化硫气体;
设于罐体1内的第一电极3和第二电极4,所述第一电极3和第二电极4相对设置并具有放电间隙;
与所述第一电极3、所述第二电极4相连接的高压发生装置5,用于向所述第一电极3和所述第二电极4之间加载高电压;
与所述罐体1相连通的尾气吸收装置,用于吸收所述罐体1内六氟化硫气体的电分解中间产物;
冷却装置6,所述冷却装置对罐体1进行冷却。
本实施例中,所述第二电极4为平板电极,所述冷却装置6包括设于第二电极4处的环状冷却管道61和设于罐体1上的冷却液进口62和冷却液出口63。冷却管道61管道采用铜或其他具有高导热率材料,布置范围从平板电极后侧至高压套管前。
本实施例中,高压发生装置5包括高压套管和高压导杆,高压套管位于罐体1顶部视窗后,设计承受电压35kV,高压导杆经套管进入放电腔体后,与置于罐体1中央的平板电极连接。
本实施例中,所述提取装置还包括保护装置7,所述保护装置7向放电间隙处输送惰性气体。设置惰性气体保护装置7,可以抑制六氟化硫分解的中间产物的反应,从而增加中间产物的存有量和/或保存时间。
本实施例中,所述第一电极3为中空针状电极,所述第一电极3与保护装置7相连通;所述第二电极4为平板电极。第一电极3的出气口位于放电中心,可以更好的对六氟化硫分解的中间产物进行保护隔离。在其它方案中,保护装置7的出气口也可以与第一电极3分开设置。
本实施例中,所述第一电极3具有出气孔33,所述出气孔33环绕第一电极3尖端32。
本实施例中,所述第一电极3包括用于与托架51相连的外连接部31、放电尖端32、出气孔33、连接孔34,所述第一电极3通过连接孔34为螺纹孔,以与保护装置7气路相连。
本实施例中,所述高压发生装置5包括设于罐体1上的高压套管、穿过高压套管并伸入罐体1内的高压导杆,所述高压导杆内端与第二电极4相连。
本实施例中,所述高压发生装置5还包括用于安装第一电极3的可活动的托架51。托架51与第一电极3同轴设置。第一电极3可活动,通过调节第一电极3与第二电机间的放电距离,可以调节放电场强。
本实施例中,所述托架51固定于滑车52上,所述滑车52安装于带标尺滑轨53上。滑车52刻度精度0.1mm。罐体1外设有手轮。
本实施例中,所述冷却装置6、供气装置2、保护装置7、尾气吸收装置的气路均由电磁阀控制。保护装置7进气路还具有流量计,电磁阀由带延长线的控制盒控制。
本实施例中,所述尾气吸收装置包括与罐体1的尾气出口11连接的多孔玻板吸收管,所述多孔玻板吸收管放置于圆柱状吸收池内,所述圆柱吸收池为不锈钢材质,所述圆柱吸收池上部通过螺纹盖密封。尾气吸收装置图中未示出。
本实施例中,所述罐体1可承受内压不小于1Mpa并保压,所述罐体1可承受0.05Psi以下真空并保压;所述罐体1为卧式,所述罐体1具有一个轴向和多个侧向视窗,所述罐体1轴侧单向开门,所述开门侧与轴向视窗8侧分别位于罐体1轴线两侧,所述高压发生装置5设置于管体轴向中间部位且径向设置。
本实施例中,轴向门9顶部设有连接环,拆下轴向门9后,轴向门9可吊着于活动吊钩上。
本实施例中,罐体1上设有紧急泄压阀、压力表。
本实施例中,所述六氟化硫电分解中间产物提取装置还包括活动小车,罐体1安装于活动小车上,活动小车底部设有万向轮和刹车轮。
图中,罐体1上设有六氟化硫进口、惰性气体进口、尾气出口11。六氟化硫进口和惰性气体进口、供气装置2部分气路、保护装置7部分气路未示出未示出。抽真空装置未示出。
本发明实施例一的六氟化硫电分解中间产物提取装置的有益效果是:通过增设冷却装置6,降低放电温度,相比在常温或者更高温度,可以抑制中间产物的各种反应,从而使得六氟化硫电分解中间产物可以保存更大量和更长时间;通过增设惰性气体保护装置7,在放电时向罐体1内输入惰性气体,惰性气体可以抑制中间产物的各种反应从而使得六氟化硫电分解中间产物可以保存更大量和更长时间;第一电极3采用中空针状电极,惰性气体出口设置在第一电极3的尖端32周围,相比设置于其它部位,可以更好的抑制中间产物的各种反应;冷却装置6和惰性气体保护协同作用,可以极大提升六氟化硫电分解中间产物的保存量和持续时间。
六氟化硫电分解中间产物提取方法的实施例一
本发明同时提供一种六氟化硫电分解中间产物提取方法,包括以下步骤:
S1、将六氟化硫充入罐体至一定压力并保持一段时间;
S2、将罐体抽真空并保持一段时间;
S3、将六氟化硫充入罐体至一个大气压后吹扫尾气吸收池一段时间;
S4、将六氟化硫充入罐体至试验所需压力;
S5、冷却罐体至一定温度;
S6、打开高压发生装置5电源,逐步升高输出电压,当出现试验指定放电状态时,充入惰性气体并打开尾气出口,保持一段时间后,将高压发生装置5输出电压置0,关闭电源,继续保持惰性气体吹扫一段时间后关闭惰性气体进口,等待腔体气压降低至一定范围;
S7、吸取尾气吸收池内液体,送顶空-气相色谱-质谱检测。
更具体地,以不锈钢针尖第一电极、水冷却、电弧放电试验为例:
S1、安装不锈钢针尖第一电极,调整针尖底座至尖板电极间距为1mm,连接装置接地线,连接装置总控电源,连接氩气、六氟化硫气瓶,尾气吸收池内加入色谱纯甲醇,甲醇液面没过尾气吸收管多孔部分环管,连接尾气吸收池,关闭所有电磁阀;
S2、打开六氟化硫进气电磁阀,将腔体充至0.15MPa,关闭进气电磁阀,保持20min;
S3、打开反应气出气电磁阀,将腔体抽真空至0.005MPa以下,关闭出气电磁阀,保持20min;
S4、尾气吸收池放气口连接尾气收集罐,打开六氟化硫进气电磁阀与反应气出气电磁阀,装置整体吹扫15min,关闭反应气出气电磁阀,将装置充SF6至0.15MPa;
S5、打开冷却液进出阀门,开启循环泵,将20℃冷水循环15min至罐体内温度稳定;
S6、高压发生装置5输出电压置0,关闭电源,连接至高压导杆,罐体周围拉设悬挂有高压危险请勿靠近警示标志的警戒线,将摄像机放置于石英观察窗边调整至能在监视器上观察到放电情况,连接示波器,连接局放检测装置,所有人员离开罐体周围;
S7、打开高压发生装置5电源,逐步升高输出电压,通过摄像机图像及局放检测装置确定腔体内放电状态,当电压达到15.3KV时,摄像机图像观察到罐体内出现燃弧,打开氩气进口电磁阀与反应气出气电磁阀,氩气流量1L/min,保持15min后,将高压发生装置5输出电压置0,关闭电源,继续保持氩气吹扫5min,关闭氩气进口电磁阀等待腔体气压降低至0.1MPa;
S8、移除尾气吸收池,吸取吸收池内液体,置于棕色广口瓶内,送顶空-气相色谱-质谱检测。
S9、顶空—气相色谱-质谱检测结果显示吸收液内有CH3SF5可作为六氟化硫在电弧放电条件下有SF5自由基生成的例证。
以上所述,仅为本发明创造的具体实施方式,但本发明创造的保护范围并不局限于此,熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明创造包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明创造的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。
Claims (5)
1.一种六氟化硫电分解中间产物提取装置,其特征在于:所述六氟化硫电分解中间产物提取装置包括:
密闭的耐压罐体(1);
与所述罐体(1)相连通的抽真空装置,用于对所述罐体(1)抽真空;
与所述罐体(1)相连通的供气装置(2),用于向所述罐体(1)内输送六氟化硫气体;
设于罐体(1)内的第一电极(3)和第二电极(4),所述第一电极(3)和第二电极(4)相对设置并具有放电间隙;
与所述第一电极(3)、所述第二电极(4)相连接的高压发生装置(5),用于向所述第一电极(3)和所述第二电极(4)之间加载高电压;
与所述罐体(1)相连通的尾气吸收装置,用于吸收所述罐体(1)内六氟化硫气体的电分解中间产物;
冷却装置(6),所述冷却装置(6)对罐体(1)进行冷却;
所述提取装置还包括保护装置(7),所述保护装置(7)向放电间隙处输送惰性气体;
所述第一电极(3)为中空针状电极,所述第一电极(3)与保护装置(7)相连通;
所述第一电极(3)具有出气孔(33),所述出气孔(33)环绕第一电极(3)尖端(32);
所述第二电极(4)为平板电极,所述冷却装置(6)包括设于第二电极(4)处的冷却管道(61)和设于罐体(1)上的冷却液进口(62)和冷却液出口(63)。
2.根据权利要求1所述的一种六氟化硫电分解中间产物提取装置,其特征在于:所述高压发生装置(5)还包括用于安装第一电极(3)的可活动的托架(51)。
3.根据权利要求2所述的一种六氟化硫电分解中间产物提取装置,其特征在于:所述托架(51)固定于滑车(52)上,所述滑车(52)安装于带标尺滑轨(53)上。
4.根据权利要求1所述的一种六氟化硫电分解中间产物提取装置,其特征在于:所述冷却装置(6)、供气装置(2)、保护装置(7)、尾气吸收装置的气路均由电磁阀控制。
5.根据权利要求1所述的一种六氟化硫电分解中间产物提取装置,其特征在于:所述尾气吸收装置包括与罐体(1)的尾气出口(11)连接的多孔玻板吸收管,所述多孔玻板吸收管放置于圆柱状吸收池内,所述圆柱吸收池为不锈钢材质,所述圆柱吸收池上部通过螺纹盖密封。
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