CN112798195A - Gis气密性试验sf6气体检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了GIS气密性试验SF6气体检测系统，包括扣罩、多点采样器、光声光谱气体分析仪和PC端，其中，扣罩，包括外壳、新风管道和新风机，外壳构成密闭的检测空间，用于容纳待测GIS，检测空间内铺设有若干根新风管道，若干根新风管道均与新风机连接；多点采样器，用于将扣罩内GIS的每个高压开关采集点与光声光谱气体分析仪进行连接；光声光谱气体分析仪，用于控制多点采样器对高压开关采集点进行气体采集和切换，通过多点采样器的气路切换，分别针对每个采集点进行实时监测和分析，并将分析结果发送至PC端。本发明可实时进行GIS各测试点进行气体检测，且具有远程操作，无需现场操作等优点，实现无人化值守。
Description
技术领域
本发明涉及电力设备检测技术领域，尤其是涉及GIS气密性试验SF6气体检测系统及方法。
背景技术
随着电力事业向着高压和超高压的方向飞速发展，气体绝缘全封闭组合电器(GIS)的需求也越来越大。SF6作为一种具有良好的电气绝缘性能及优异的灭弧性能的气体，被广泛的使用于GIS。GIS的气密性不仅关系到其自身的使用寿命和维护成本，也影响着操作人员的安全和环境的温室效应。
但是从近年的运行情况看，国内外的GIS在运行中都出现了许多问题，主要是其内部不可避免的缺陷引起的故障，一旦故障发生，GIS由于其封闭的结构使得故障的诊断和检修工作的执行非常困难，并且故障会随着运行不断扩大，因此会导致不可估量的经济损失。GIS的故障模式主要是绝缘故障，绝缘故障最通常的特征是：GIS中的绝缘介质在完全击穿前发生局部放电，在局部放电的作用下，SF6气体发生分解，并与杂质中的氧气(O2)、水(H20)以及有机物发生复杂的化学反应，生成的主要产物有二氧化硫(SO2)、氟化亚硫酞(SOF2)、氟化硫酞(SO2F2)、四氟化碳(CF4)及氟化氢(HF)等。局部放电产生的这些活性气体会加速绝缘的老化和腐蚀金属，进而加剧局部放电程度，最终引发GIS故障，故必须对这些气体杂质进行含量限制，有必要对分解气体进行检测。从而避免严重故障和大停电事故的发生。
目前的传统检测方式是通过手持式的检漏仪进行定期的气密性检测，整个检测过程需要大量的人力投入，而且耗费时间长。
发明内容
本发明的目的在于提供GIS气密性试验SF6气体检测系统及方法。
为实现上述目的，本发明采用以下内容：
GIS气密性试验SF6气体检测系统，包括扣罩、多点采样器、光声光谱气体分析仪和PC端，其中，
所述扣罩，包括外壳、新风管道和新风机，所述外壳构成密闭的检测空间，用于容纳待测GIS，所述检测空间内铺设有若干根新风管道，若干根所述新风管道均与新风机连接；
所述多点采样器，用于将所述扣罩内GIS的每个高压开关充气接口处的采集点与光声光谱气体分析仪进行连接；
所述光声光谱气体分析仪，用于控制多点采样器对高压开关充气接口处进行气体采集和切换，实时监测接口处的气体浓度值变化，通过多点采样器的气路切换，分别针对每个高压开关充气接口处进行实时监测和分析，并将每个高压开关充气接口处的分析结果发送至PC端；
所述PC端，用于实时显示所述光声光谱气体分析仪发送的检测结果。
优选地，所述外壳的侧壁和/或顶壁采用透明的泡沫彩钢板。
优选地，还包括PVC帘，所述外壳由多个PVC帘分隔为不少于两个检测空间，每个所述检测空间内均铺设有新风管道，所述新风管道均与新风机连接。
优选地，所述PVC帘采用透明材质。
优选地，所述PC端实时将接收的高压开关充气接口处的检测结果与预设阈值进行对比，若超过预设阈值，则发出告警并显示当前高压开关的位置信息。
优选地，还包括云端服务器和用户终端，所述云端服务器分别与PC端、用户终端进行通信连接，所述PC端将接收的检测数据信息传输至所述云端服务器，所述用户终端能够访问云端服务器获取检测数据信息。
优选地，所述用户终端包括PC用户终端、平板电脑用户终端以及手机用户终端。
优选地，所述光声光谱气体分析仪的设备型号为Duk-GIS200P系列，采用悬臂梁光学麦克风技术进行气体检测。
一种应用上述任意一项所述的GIS气密性试验SF6气体检测系统的检测方法，包括如下步骤：
将待测GIS试品放置于扣罩内，并将扣罩内SF6的背景浓度值降至设定值；
将待测GIS的每个高压开关充气接口处的放置采样管并进行加盖密封，将每根采样管与多点采样器连接；
光声光谱气体分析仪控制多点采样器进行气体采集和切换，并对高压开关充气接口处的气体采集，实时监测接口处的气体浓度值变化，通过多点采样器的气路切换，分别针对每个高压开关充气接口处进行实时监测和分析，并将每个高压开关充气接口处的分析结果发送至PC端显示。
优选地，还包括如下步骤：所述PC端实时将接收的每个高压开关充气接口处的检测结果与预设阈值进行对比，若超过预设阈值，则发出告警并显示当前高压开关的位置信息。
本发明具有以下优点：
1、本发明能够定量测定GIS的泄漏量和泄露率，还可以全程实时检测，很短的时间内就可以判断出气密性是否合格；
2、本发明比起传统手持式的检漏仪，大大减少了人力投入，缩短了测量时间，提高了工作效率；
3、本发明可以进行全程24小时不间断的进行实时循环检测，无需人工值守，无需现场操作，直接通过手机和WEB即可实现远程操作和控制，实时了解GIS的动态；
4、本发明可支持最多64个采样点，按每个GIS使用6-8个采样点来分配，即可同时检测8-10台GIS的气密性。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1是本发明的GIS气密性试验SF6气体检测系统结构示意图；
图2是本发明的GIS气密性试验SF6气体检测系统中扣罩的结构示意图；
图3是本发明的GIS气密性试验SF6气体检测系统中扣罩的俯视图，
图中，各附图标记为：
1-扣罩，101-外壳，102-新风管道，103-新风机，2-多点采样器，3-光声光谱气体分析仪，4-PC端，5-云端服务器，6-用户终端，601-PC用户终端，602-平板电脑用户终端，603-手机用户终端。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，整个GIS气密性试验SF6气体检测系统由扣罩1、多点采样器2、光声光谱气体分析仪3和PC端4，其中，
如图2、3所示，扣罩1，包括外壳101、新风管道102和新风机103，其中，外壳101由多个H型钢搭建的称重框架以及称重框架上铺设的泡沫彩钢板构成一个密闭的空间，外壳101的侧壁和顶壁可采用透明的泡沫彩钢板制成，便于观测。外壳101通过多个透明材质PVC帘分隔多个检测空间，每个检测空间内均铺设有新风管道102，新风管道102均与新风机103连接，通过新风机103的新风系统或者吹扫系统，可将测试舱内SF6的背景浓度降到设定值。
待测GIS的高压开关将被置于检测空间中，利用扣罩1里面的密闭环境，气体采集部分的采样管放置高压开关充气接口处的并进行加盖密封形成采集点，气体监测部分的采样管通过多点采样器2的气泵与光声光谱气体分析仪3连接，多点采样器2本实施例采用DK-MPS，可扩展12-64个采样点。
光声光谱气体分析仪3本实施方案采用北京杜克泰克科技有限公司的设备型号为Duk-GIS200P系列，用于控制多点采样器2进行气体采集和切换，进行循环的抽气和测量得到SF6的气体浓度值，如果在密封舱内部的SF6的含量持续的增高，则可能是SF6泄露造成的，并将当前分析结果以及位置信息发送至PC端4。
PC端4，用于实时显示光声光谱气体分析仪3发送的检测结果，并实时将接收的检测结果与预设阈值进行对比，若超过预设阈值，则发出告警并显示当前高压开关的位置信息，告警包括声光告警以及短信告警。
进一步，本系统中是光声光谱气体分析仪3利用光声光谱悬臂梁技术实现气体的监测。悬臂是基于光声效应的一种新颖技术。现有的光声效应是由分子吸收电磁辐射(如红外线等)而造成。气体吸收一定量电磁辐射后其温度也相应升高，但随即以释放热能的方式退激，释放出的热量则使气体及周围介质产生压力波动。测量不够精确。而本申请采用的悬臂梁技术，可以通过热释放模式将气体温度升高则产生成比例的压力波。通过悬臂梁的震动，测量声光信号，然后通过震动后的声光信号可以测量密闭容器内气体的浓度。
一个简单的光源可提供包括红外谱带在内的宽带辐射光，采用抛物面反射镜聚焦后进入光声光谱测量模块。光线经过以恒定速率转动的调制盘将光源调制为闪烁的交变性号。由单独一组滤光片实现分光，一个滤光片允许透过一个窄带光谱，其中心频率分别与预选的各气体特征吸收频率相对应。这样减少其他气体成份的干扰，目前该设备的测量精度可以达到PPB级别，远高于市面上的其他红外光声光谱。
进一步，还包括云端服务器5和用户终端6，云端服务器5分别与PC端4、用户终端6进行通信连接，PC端4将接收的检测数据信息传输至云端服务器5，用户终端6能够访问云端服务器5获取检测数据信息，用户终端6包括PC用户终端601、平板电脑用户终端602以及手机用户终端603。
一套SF6检测系统可支持最多64个采样点，按每个GIS使用6-8个采样点来分配，即可同时检测8-10台GIS的气密性，每个高压开关充气接口处测试一次的时间是1分钟左右，完成所有高压开关充气接口处的测试大概需要64分钟一次，比起传统手持式的检漏仪，大大减少了人力投入，缩短了测量时间，提高了工作效率。本系统满足《GB50150-2006电气装置安装工程电气设备交接试验标准》；《GB/T 11023-2018高压开关设备六氟化硫气体密封试验方法》；
IEC62271-1 High-voltage switchgearand controlgear-Part1:Commonspecifications for alternating currentswitchgear and controlgear；CIGRETB430 SF6TIGHTNESS GUIDEWorking Group B3.18 2010；等国际国内标准中都规范了GIS气密性测试的相关要求。
一种应用上述任意一项所述的GIS气密性试验SF6气体检测系统的检测方法，包括如下步骤：
将待测GIS试品放置于扣罩1内，并将扣罩1内SF6的背景浓度值降至设定值；
将待测GIS的每个高压开关充气接口处的放置采样管并进行加盖密封，将每根采样管与多点采样器2连接；
光声光谱气体分析仪3控制多点采样器2进行气体采集和切换，对每路采集管采集的气体进行气体浓度值分析，并将分析结果以及位置信息发送至PC端4显示。
进一步，还包括如下步骤：PC端4实时将接收的分析结果与预设阈值进行对比，若超过预设阈值，则发出告警并显示当前高压开关的位置信息。
显然，本发明GIS气密性试验SF6气体检测系统及方法的实施例，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (10)
1.GIS气密性试验SF6气体检测系统，其特征在于，包括扣罩、多点采样器、光声光谱气体分析仪和PC端，其中，
所述扣罩，包括外壳、新风管道和新风机，所述外壳构成密闭的检测空间，用于容纳待测GIS，所述检测空间内铺设有若干根新风管道，若干根所述新风管道均与新风机连接；
所述多点采样器，用于将所述扣罩内GIS的每个高压开关充气接口处的采集点与光声光谱气体分析仪进行连接；
所述光声光谱气体分析仪，用于控制多点采样器对高压开关充气接口处进行气体采集和切换，实时监测接口处的气体浓度值变化，通过多点采样器的气路切换，分别针对每个高压开关充气接口处进行实时监测和分析，并将每个高压开关充气接口处的分析结果发送至PC端；
所述PC端，用于实时显示所述光声光谱气体分析仪发送的检测结果。
2.根据权利要求1所述的GIS气密性试验SF6气体检测系统，其特征在于，所述外壳的侧壁和/或顶壁采用透明的泡沫彩钢板。
3.根据权利要求1所述的GIS气密性试验SF6气体检测系统，其特征在于，还包括PVC帘，所述外壳由多个PVC帘分隔为不少于两个检测空间，每个所述检测空间内均铺设有新风管道，所述新风管道均与新风机连接。
4.根据权利要求3所述的GIS气密性试验SF6气体检测系统，其特征在于，所述PVC帘采用透明材质。
5.根据权利要求1所述的GIS气密性试验SF6气体检测系统，其特征在于，所述PC端实时将接收的高压开关充气接口处的检测结果与预设阈值进行对比，若超过预设阈值，则发出告警并显示当前高压开关的位置信息。
6.根据权利要求1所述的GIS气密性试验SF6气体检测系统，其特征在于，还包括云端服务器和用户终端，所述云端服务器分别与PC端、用户终端进行通信连接，所述PC端将接收的检测数据信息传输至所述云端服务器，所述用户终端能够访问云端服务器获取检测数据信息。
7.根据权利要求6所述的GIS气密性试验SF6气体检测系统，其特征在于，所述用户终端包括PC用户终端、平板电脑用户终端以及手机用户终端。
8.根据权利要求1所述的GIS气密性试验SF6气体检测系统，其特征在于，所述光声光谱气体分析仪的设备型号为Duk-GIS200P系列，采用悬臂梁光学麦克风技术进行气体检测。
9.一种应用上述权利要求1至8任意一项所述的GIS气密性试验SF6气体检测系统的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
将待测GIS试品放置于扣罩内，并将扣罩内SF6的背景浓度值降至设定值；
将待测GIS的每个高压开关充气接口处的放置采样管并进行加盖密封，将每根采样管与多点采样器连接；
光声光谱气体分析仪控制多点采样器进行气体采集和切换，并对高压开关充气接口处的气体采集，实时监测接口处的气体浓度值变化，通过多点采样器的气路切换，分别针对每个高压开关充气接口处进行实时监测和分析，并将每个高压开关充气接口处的分析结果发送至PC端显示。
10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，还包括如下步骤：所述PC端实时将接收的每个高压开关充气接口处的检测结果与预设阈值进行对比，若超过预设阈值，则发出告警并显示当前高压开关的位置信息。
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- 2020-12-30 CN CN202011612334.6A patent/CN112798195A/zh active Pending
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