CN112798676A - 一种检测sf6分解产物的微型热解析装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种检测SF6分解产物的微型热解析装置及其方法，所述装置包括：飞行时间质谱仪、进样毛细管、三通、镀膜玻璃管、石英棉、吸附剂A、PT100、吸附剂B、陶瓷保温块、导电支架和温度控制器，其中：所述飞行时间质谱仪用于检测热解析后的气体样品，所述飞行时间质谱仪连接着所述进样毛细管；所述镀膜玻璃管和所述PT100均放置在陶瓷保温块内部；所述陶瓷保温块为中空的长方体结构，所述陶瓷保温块两端设置有U型的导电支架；所述进样毛细管、三通、镀膜玻璃管和陶瓷保温块同轴设置。本发明实施例实现SF6分解产物富集解析后的快速分析和检测，保障电力设备的安全稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及电气设备现场检测技术领域，尤其涉及一种检测SF6分解产物的微型热解析装置及其方法。
背景技术
六氟化硫(SF6)气体具有优良的绝缘和灭弧性能，广泛应用于气体绝缘组合电器(GIS)、气体绝缘断路器、变压器、互感器等电气设备中。我国220KV及以上电压等级开关设备主要采用SF6气体绝缘设备，在城市电网中六氟化硫电气设备的使用更加广泛。SF6气体在设备正常的运行情况下均含有一定量杂质，当设备内部存在故障的情况下，SF6气体本身或SF6与设备内部的绝缘材料相互作用会产生一定种类和一定量的杂质，放电或者高温会导致SF6气体分解，其分解产物与结构材料是不相容的。SF6气体在电弧高温作用下，很少量的SF6会分解为有毒的SOF2、SO2F2、SF4和SOF4等，电弧熄灭后，大部分又可还原，仅有极少部分在重新结合的过程中与游离的金属原子及水发生化学反应，产生金属氟化物以及HF有毒性和腐蚀性物质。如何通过对杂质种类和含量的分析，并分析并判断SF6电气设备内部的故障情况，采用SF6气体分析技术判断设备内部故障类似于采用绝缘油中溶解气体分析方法判断充油设备内部故障，因此研究运行设备中SF6气体分解产物与设备故障的关系对于指导实际工作显得十分必要。
发明内容
本发明为了克服现有便携式质谱仪的真空技术在效率上的不足，本发明提供了一种检测SF6分解产物的微型热解析装置及其方法，应用于SF6分解产物的富集解析，保障电力设备的安全稳定运行。
本发明实施例提供一种检测SF6分解产物的微型热解析装置，所述装置包括：飞行时间质谱仪(1)、进样毛细管(2)、三通(3)、镀膜玻璃管(4)、石英棉(5)、吸附剂A(6)、PT100(7)、吸附剂B(8)、陶瓷保温块(9)、导电支架(11)和温度控制器(12)，其中：
所述飞行时间质谱仪(1)用于检测热解析后的气体样品，所述飞行时间质谱仪(1)连接着所述进样毛细管(2)；
所述三通(3)的第一端与所述进样毛细管(2)连接，所述三通(3)的第二端与镀膜玻璃管(4)连接，所述三通(3)的第三端为尾气口；
所述镀膜玻璃管(4)的内部填充有附剂A(6)和吸附剂B(8)，所述附剂A(6)和吸附剂B(8)之间采用石英棉(5)进行分隔，所述镀膜玻璃管(4)的一端设置有进气口，所述镀膜玻璃管(4)侧面设置有温度传感器PT100(7)；
所述镀膜玻璃管(4)和所述PT100(7)均放置在陶瓷保温块(9)内部；
所述陶瓷保温块(9)为中空的长方体结构，所述陶瓷保温块(9)两端设置有U型的导电支架(11)；
所述镀膜玻璃管(4)的两端分别卡在两个导电支架(11)上；PT100(7)的引线从陶瓷保温块(9)侧面开孔引出，与所述陶瓷保温块(9)上导电支架(11)的引线一同连接在温度控制器(12)上；
所述进样毛细管(2)、三通(3)、镀膜玻璃管(4)和陶瓷保温块(9)同轴设置。
所述陶瓷保温块(9)上面带有盖板，内部填充有保温棉(10)。
所述吸附剂A(6)和吸附剂B(8)为不同的吸附材料。
所述吸附剂A(6)一侧采用石英棉(5)与吸附剂B(8)进行隔离，另一侧采用石英棉(5)与镀膜玻璃管(4)的出气口进行隔离。
所述吸附剂B(8)一侧采用石英棉(5)与吸附剂A(6)进行隔离，另一侧采用石英棉(5)与镀膜玻璃管(4)的进气口进行隔离。
所述镀膜玻璃管(4)与导电支架(11)之间夹紧配合。
相应的，本发明实施例还提供了一种基于检测SF6分解产物的微型热解析装置进行检测分析的方法，包括以下方法：
SF6气体通过进气口流经吸附剂A(6)和吸附剂(8)后进行富集，之后通过温度控制器(12)设置加热温度，加热解析挥发出的样品通过飞行时间质谱仪(1)和进样毛细管(2)之间的压力差进入电离区后被检测分析。。
相比于现有技术，本发明实施例具有的优点是：
本发明实施例通过对杂质种类和含量的分析，可以分析并判断SF6电气设备内部的故障情况，采用SF6气体分析技术判断设备内部故障类似于采用绝缘油中溶解气体分析方法判断充油设备内部故障，具有无需设备停电，可及时跟踪设备内部故障的发展状况，方法简便的优点。
本发明实施例可以实现SF6分解产物富集解析后的快速分析和检测，通过定性定量分析，给出设备内部的运行情况，综合评价设备运行状态，对设备故障做到及时预警，保障电力设备的安全稳定运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例中的检测SF6分解产物的微型热解析装置结构示意图；
1—飞行时间质谱仪、2—进样毛细管、3—三通、4—镀膜玻璃管、5—石英棉、6—吸附剂A、7—PT100、8—吸附剂B、9—陶瓷保温块、10—保温棉、11—导电支架、12—温度控制器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
本发明实施例通过对杂质种类和含量的分析，可以分析并判断SF6电气设备内部的故障情况，采用SF6气体分析技术判断设备内部故障类似于采用绝缘油中溶解气体分析方法判断充油设备内部故障，具有无需设备停电，可及时跟踪设备内部故障的发展状况，方法简便的优点。
本发明实施例可以实现SF6分解产物富集解析后的快速分析和检测，通过定性定量分析，给出设备内部的运行情况，综合评价设备运行状态，对设备故障做到及时预警，保障电力设备的安全稳定运行。
图1示出了本发明实施例中的检测SF6分解产物的微型热解析装置结构示意图，该装置主要应用于SF6分解产物的富集解析，采用的技术方案如下：
该装置包括飞行时间质谱仪(1)、进样毛细管(2)、三通(3)、镀膜玻璃管(4)、石英棉(5)、吸附剂A(6)、PT100温度传感器(7)、吸附剂B(8)、陶瓷保温块(9)、保温棉(10)、导电支架(11)和温度控制器(12)；飞行时间质谱仪(1)用于检测热解析后的气体样品；进样毛细管(2)与三通(3)的一端连接；三通(3)的另一端与镀膜玻璃管(4)连接，三通(3)剩余一端为尾气口；镀膜玻璃管(4)的内部填充有两种在不同的吸附材料，分别为吸附剂A(6)和吸附剂B(8)，不同吸附材料之间采用石英棉(5)进行分隔；镀膜玻璃管(4)的一端为进气口，其侧面设置有PT100(7)；镀膜玻璃管(4)和PT100(7)均放置在陶瓷保温块(9)内部；陶瓷保温块(9)为中空的长方体结构，上面带有盖板，内部填充有保温棉(10)；陶瓷保温块(9)两端设置有类似U型的导电支架(11)；镀膜玻璃管(4)的两端分别卡在两个导电支架(11)上；PT100(7)的引线从陶瓷保温块(9)侧面开孔引出，与陶瓷保温块(9)上导电支架的引线一同连接在温度控制器(12)上；进样毛细管(2)、三通(3)、镀膜玻璃管(4)和陶瓷保温块(9)同轴设置。
镀膜玻璃管(4)与导电支架(11)之间夹紧配合，该配合方式使吸附管的更换操作更加简单方便；有PT100(7)设置在镀膜玻璃管(4)的侧面可有效传递吸附管的温度并通过温度控制器(12)控制解析温度。
镀膜玻璃管(4)内部填充了两种不同材料的吸附剂A(6)和吸附剂B(8)，可满足多种组分的同时富集。
所述吸附剂A(6)一侧采用石英棉(5)与吸附剂B(8)进行隔离，另一侧采用石英棉(5)与镀膜玻璃管(4)的出气口进行隔离，这里采用石英棉(5)与镀膜玻璃管(4)的出气口进行隔离，保障了吸附剂A(6)不会随意进入到出气口，保障了检测机制无粉尘影响，也避免出气口处的粉尘影响吸附剂A(6)的材质性能。
所述吸附剂B(8)一侧采用石英棉(5)与吸附剂A(6)进行隔离，另一侧采用石英棉(5)与镀膜玻璃管(4)的进气口进行隔离，这里采用石英棉(5)与镀膜玻璃管(4)的进气口进行隔离，保障了吸附剂B(8)不会随意进入到出气口，保障了检测机制无粉尘影响，也避免进气口处的粉尘影响吸附剂B(8)的材质性能。
SF6气体通过进气口流经吸附剂A(6)和吸附剂(8)后进行富集，之后通过温度控制器(12)设置加热温度，加热解析挥发出的样品通过飞行时间质谱仪(1)和进样毛细管(2)之间的压力差进入电离区后被检测分析。
吸附剂A为活性氧化铝、分子筛等极性吸附剂，用于吸附极性SF6分解产物；吸附剂B为活性炭颗粒、碳纤维等非极性吸附剂，用于吸附非极性SF6分解产物。低温下，SF6气体中的SF6分解产物被吸附剂A、吸附剂B所吸附；加热条件下，SF6分解产物从吸附剂中脱附解析，达到浓缩富集的目的。
实施例二
图1示出了本发明实施例中检测SF6分解产物的微型热解析装置结构示意图，该装置主要应用于SF6分解产物的富集解析，采用的技术方案如下：
本发明实施例中的装置包括：飞行时间质谱仪、进样毛细管、三通、镀膜玻璃管、石英棉、吸附剂A、PT100、吸附剂B、陶瓷保温块、保温棉、导电支架和温度控制器；飞行时间质谱仪用于检测热解析后的气体样品；进样毛细管与三通的一端连接；三通的另一端与镀膜玻璃管连接，三通剩余一端为尾气口；镀膜玻璃管)的内部填充有两种在不同的吸附材料，分别为吸附剂A和吸附剂B，不同吸附材料之间采用石英棉进行分隔；镀膜玻璃管的一端为进气口，其侧面设置有PT100；镀膜玻璃管和PT100均放置在陶瓷保温块内部；陶瓷保温块为中空的长方体结构，上面带有盖板，内部填充有保温棉；陶瓷保温块两端设置有类似U型的导电支架；镀膜玻璃管的两端分别卡在两个导电支架上；PT100的引线从陶瓷保温块侧面开孔引出，与陶瓷保温块上导电支架的引线一同连接在温度控制器上；进样毛细管、三通、镀膜玻璃管和陶瓷保温块同轴设置。镀膜玻璃管与导电支架之间夹紧配合，该配合方式使吸附管的更换操作更加简单方便；有PT100设置在镀膜玻璃管的侧面可有效传递吸附管的温度并通过温度控制器控制解析温度。镀膜玻璃管内部填充了两种不同材料的吸附剂A和吸附剂B，可满足多种组分的同时富集。
SF6气体通过进气口流经吸附剂A和吸附剂后进行富集，之后通过温度控制器设置加热温度，加热解析挥发出的样品通过飞行时间质谱仪和进样毛细管之间的压力差进入电离区后被检测分析。
所述吸附剂A(6)一侧采用石英棉(5)与吸附剂B(8)进行隔离，另一侧采用石英棉(5)与镀膜玻璃管(4)的出气口进行隔离，这里采用石英棉(5)与镀膜玻璃管(4)的出气口进行隔离，保障了吸附剂A(6)不会随意进入到出气口，保障了检测机制无粉尘影响，也避免出气口处的粉尘影响吸附剂A(6)的材质性能。
所述吸附剂B(8)一侧采用石英棉(5)与吸附剂A(6)进行隔离，另一侧采用石英棉(5)与镀膜玻璃管(4)的进气口进行隔离，这里采用石英棉(5)与镀膜玻璃管(4)的进气口进行隔离，保障了吸附剂B(8)不会随意进入到出气口，保障了检测机制无粉尘影响，也避免进气口处的粉尘影响吸附剂B(8)的材质性能。
吸附剂A为活性氧化铝、分子筛等极性吸附剂，用于吸附极性SF6分解产物；吸附剂B为活性炭颗粒、碳纤维等非极性吸附剂，用于吸附非极性SF6分解产物。低温下，SF6气体中的SF6分解产物被吸附剂A、吸附剂B所吸附；加热条件下，SF6分解产物从吸附剂中脱附解析，达到浓缩富集的目的。
本发明专利从左到右依次包括飞行时间质谱仪、进样毛细管、三通、镀膜玻璃管、石英棉、吸附剂A、PT100、吸附剂B、陶瓷保温块、保温棉、导电支架和温度控制器，各个部分依次连接。
SF6气体通过进气口流经吸附剂A和吸附剂后进行富集，气体流经吸附剂后由尾气口排出。通过温度控制器对吸附管进行加热解析，解析的气体样品通过飞行时间质谱仪与进样毛细管之间的压差进入电离区，最终被检测分析。
本发明实施例通过对杂质种类和含量的分析，可以分析并判断SF6电气设备内部的故障情况，采用SF6气体分析技术判断设备内部故障类似于采用绝缘油中溶解气体分析方法判断充油设备内部故障，具有无需设备停电，可及时跟踪设备内部故障的发展状况，方法简便的优点。
本发明实施例可以实现SF6分解产物富集解析后的快速分析和检测，通过定性定量分析，给出设备内部的运行情况，综合评价设备运行状态，对设备故障做到及时预警，保障电力设备的安全稳定运行。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种检测SF6分解产物的微型热解析装置，其特征在于，所述装置包括：飞行时间质谱仪(1)、进样毛细管(2)、三通(3)、镀膜玻璃管(4)、石英棉(5)、吸附剂A(6)、PT100(7)、吸附剂B(8)、陶瓷保温块(9)、导电支架(11)和温度控制器(12)，其中：
所述飞行时间质谱仪(1)用于检测热解析后的气体样品，所述飞行时间质谱仪(1)连接着所述进样毛细管(2)；
所述三通(3)的第一端与所述进样毛细管(2)连接，所述三通(3)的第二端与镀膜玻璃管(4)连接，所述三通(3)的第三端为尾气口；
所述镀膜玻璃管(4)的内部填充有附剂A(6)和吸附剂B(8)，所述附剂A(6)和吸附剂B(8)之间采用石英棉(5)进行分隔，所述镀膜玻璃管(4)的一端设置有进气口，所述镀膜玻璃管(4)侧面设置有温度传感器PT100(7)；
所述镀膜玻璃管(4)和所述PT100(7)均放置在陶瓷保温块(9)内部；
所述陶瓷保温块(9)为中空的长方体结构，所述陶瓷保温块(9)两端设置有U型的导电支架(11)；
所述镀膜玻璃管(4)的两端分别卡在两个导电支架(11)上；PT100(7)的引线从陶瓷保温块(9)侧面开孔引出，与所述陶瓷保温块(9)上导电支架(11)的引线一同连接在温度控制器(12)上；
所述进样毛细管(2)、三通(3)、镀膜玻璃管(4)和陶瓷保温块(9)同轴设置。
2.如权利要求1所述的检测SF6分解产物的微型热解析装置，其特征在于，所述陶瓷保温块(9)上面带有盖板，内部填充有保温棉(10)。
3.如权利要求1所述的检测SF6分解产物的微型热解析装置，其特征在于，所述吸附剂A(6)和吸附剂B(8)为不同的吸附材料。
4.如权利要求1所述的检测SF6分解产物的微型热解析装置，其特征在于，所述吸附剂A(6)一侧采用石英棉(5)与吸附剂B(8)进行隔离，另一侧采用石英棉(5)与镀膜玻璃管(4)的出气口进行隔离。
5.如权利要求1所述的检测SF6分解产物的微型热解析装置，其特征在于，所述吸附剂B(8)一侧采用石英棉(5)与吸附剂A(6)进行隔离，另一侧采用石英棉(5)与镀膜玻璃管(4)的进气口进行隔离。
6.如权利要求1所述的检测SF6分解产物的微型热解析装置，其特征在于，所述镀膜玻璃管(4)与导电支架(11)之间夹紧配合。
7.一种基于权利要求1至6任一项所述的检测SF6分解产物的微型热解析装置进行检测分析的方法，包括以下方法：
SF6气体通过进气口流经吸附剂A(6)和吸附剂(8)后进行富集，之后通过温度控制器(12)设置加热温度，加热解析挥发出的样品通过飞行时间质谱仪(1)和进样毛细管(2)之间的压力差进入电离区后被检测分析。
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| CN (1) | CN112798676A (zh) |
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| CN114062472A (zh) * | 2021-10-14 | 2022-02-18 | 广西电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种膜进样检测六氟化硫分解物中二氧化硫的方法 |
| CN115343972A (zh) * | 2022-10-18 | 2022-11-15 | 苏州冷杉精密仪器有限公司 | 一种气体分析调试控制方法和装置 |
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| CN103091387A (zh) * | 2011-11-02 | 2013-05-08 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种固体样品快速热解析质谱进样装置 |
| CN104713938A (zh) * | 2013-12-13 | 2015-06-17 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种连续监测催化还原硝基苯反应的在线分析系统及方法 |
-
2020
- 2020-12-01 CN CN202011382865.0A patent/CN112798676A/zh active Pending
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