CN204731186U - 一种气体绝缘组合电器内部分解物的检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及高压电气设备状态监测与故障诊断的研究、应用技术领域，特别涉及一种气体绝缘组合电器内部分解物的检测电路，包括电源、气体绝缘组合电器和变电站监控服务器，还包括逆止阀、气体密度继电器、流量调节阀、电化学传感器、模数转换电路和工控机；所述逆止阀通过气体密度继电器与变电站监控服务器连接，所述逆止阀依次与流量调节阀、电化学传感器、模数转换电路和工控机连接，所述工控机分别与温度传感器、网络交换机和打印机连接，本实用新型攻克了传统电路无法准确判断气室内部是否存在放电的难题，还可以及早判断对应气室内部的气体受污染程度、潜伏性故障，并能定位内部故障气室。

Description

一种气体绝缘组合电器内部分解物的检测电路

技术领域

本实用新型涉及高压电气设备状态监测与故障诊断的研究、应用技术领域，特别涉及一种气体绝缘组合电器内部分解物的检测电路。

背景技术

气体绝缘金属全封闭组合电器(GAS INSULATED SWITCHGEAR，GIS)因具有占地面积小、维护工作量少等优点而在电力行业中得到大规模应用。气体绝缘组合电器由若干个气室组成，气室内部充有绝缘性能优良的高纯度六氟化硫气体。通常，六氟化硫气体极其稳定，分解温度大于500℃；即使因操作电弧分解，亦会极快复合，且复合率大于99.9％，虽然在正常运行的情况下，气室内不会存在六氟化硫气体分解物，但气室内部发生局部放电或严重过热性故障时，将会被分解生成SO₂、H₂S、HF、CS₂、COS和SOF₂等特征组分气体。

一方面，分解产物的水解反应能阻碍复合六氟化硫气体，降低六氟化硫的介电恢复强度。同时，S0₂、HF和SOF₂等将腐蚀盆式绝缘子、中心导体等金属部件，使其沿面闪络，加速绝缘材料老化和寿命衰减。经验值表明，当H₂S≥0.5μL/L、S0₂≥1.0μL/L便可确诊气室内部存在放电现象。另一方面，随着设备规模的日益增大且设备供应商的参差不齐，GIS设备的内部绝缘故障亦随之增多。因此，亟需要有效检验气体绝缘组合电器内部气体状态的方法，并进一步判断是否存在沿面闪络等的潜伏性故障。

目前，在气体绝缘组合电器投运前，将进行机械特性、交流耐压、接触电阻、微水和气体密度等测试；而由于受技术条件及检测手段的限制，在设备投运行后仅能进行微水、气体压力(密度)及局部放电测试。然而，局部放电测试(特高频法、超声波法)易受外部干扰，且对监测装置灵敏度及人员经验要求极高；气室内的微水主要产生于投运前的安装调试阶段，气室内的压力变化与设备密封有关，并不能直接反应内部绝缘状态。

上述情况说明，传统的检测手段在用于诊断气体绝缘组合电器气室内部绝缘状态时有一定的局限性，不满足进一步提升设备安全运行水平的基本要求；故须研制一种监测、分析设备气室内部六氟化硫气体分解物的数字电路，并用于诊断、发现气室内部的局部放电等潜伏性缺陷，防治设备的绝缘故障。

实用新型内容

本实用新型的目的在于攻克传统技术难题,在深入挖掘气室内部的六氟化硫气体分解的特征气体基础上,提供一种气体绝缘组合电器内部分解物的检测电路。该检测电路精度高，耗气少，响应快；且扩展性好，适用于在线监测多间隔气体绝缘组合电器的信号，为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种气体绝缘组合电器内部分解物的检测电路，包括电源、气体绝缘组合电器和变电站监控服务器，其特征在于：还包括逆止阀、气体密度继电器、流量调节阀、电化学传感器、模数转换电路和工控机；所述逆止阀通过气体密度继电器与变电站监控服务器连接，所述逆止阀依次与流量调节阀、电化学传感器、模数转换电路和工控机连接，所述工控机分别与温度传感器、网络交换机和打印机连接，所述电化学传感器包括相互并行连接的SO₂变送器和H₂S变送器。

优选地，所述气体密度继电器采用弹性金属曲管式的压力/行程转换器，其压力低信号动作节点可设置为0.25～0.6MPa之间的任意两个触发值。

优选地，所述模数转换电路采用基于V/F原理的LM331芯片；模数转换电路将电化学传感器采集的原始电流信号转换为频率信号，再通过的逻辑运算处理把频率信号转换为数字信号，此模数转换电路的线性度较好。

优选地，所述工控机为4U式的IPC-611系列工控机,所述网络交换机采用H3C S3600系列交换机。

优选地，所述SO₂变送器为插入式浓度检定仪AP-G-SO2-2,所述H₂S变送器为插入式浓度检定仪AP-G-H2S-2。

综上所述，本实用新型具有以下优点：第一，分析电路采用模块化设计，可灵活配置，且易于更换，适应智能变电站现场运维的需要；第二，分析电路攻克了传统方法无法准确判断气室内部是否存在放电的难题；第三，检测电路可匹配不同间隔气室的气阀接口，并可及早判断对应气室内部的气体受污染程度、潜伏性故障，并能定位内部故障气室；第四，检测电路实现信号就地数字化，避免信号的衰减，并能远传至监测预警中心作进一步的分析诊断；第五，检测电路监控气室内压力变化情况，并在气压低至告警压力时向变电站内监控系统发送警示信号，有效避免出现气体泄漏缺陷。第六，检测所需耗气量低，检测频次可调，不影响气体绝缘组合电器的正常运行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施实例或现有技术描述中所需要的附图做简单地介绍，显然，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一种气体绝缘组合电器内部分解物的检测电路的原理图。

图2是本实用新型中电化学传感器的连接示意图。

附图中，1-逆止阀，2-气体密度继电器，3-流量调节阀，4-电化学传感器、5-模数转换电路，6-工控机，7-温度传感器，8-网络交换机，9-打印机，41-SO₂变送器，42-H₂S变送器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的一种变压器油中溶解气体浓度信号的检测电路将部署于变压器的气体绝缘组合电器本体附近，检测到的气室内部的SO₂、H₂S的气体浓度信号提供给设备运维人员进行分析。

本实用新型的一种气体绝缘组合电器内部分解物的检测电路将部署于气体绝缘组合电器在线监测系统本体附近，其中，气体密度继电器2、逆止阀1与气体绝缘组合电器本体的气阀对接，气体绝缘组合电器内部分解物检测电路可检测气室内部的SO₂、H₂S的气体浓度信号，并在分析处理后向监测预警中心发送气体浓度测值与判断是否存在放电的预警信号。

如图1，一种气体绝缘组合电器内部分解物的检测电路，包括电源、气体绝缘组合电器和变电站监控服务器，还包括逆止阀1、气体密度继电器2、流量调节阀3、电化学传感器4、模数转换电路5和工控机6；所述逆止阀1通过气体密度继电器1与变电站监控服务器连接，所述逆止阀1依次与流量调节阀1、电化学传感器4、模数转换电路5和工控机6连接，所述工控机6分别与温度传感器7、网络交换机8和打印机9连接。

在本实用新型实施例中，气体密度继电器2检测气室内部的气体浓度信号，还可向变电站监控服务器发送气体压力“低告警”、“低闭锁”的信号，所述逆止阀1和流量调节阀3之间连接的气管回路上设置有电磁阀，通过在气管上设置电磁阀控制开闭，并可调整气体的流量、速度等参数，通过在气体绝缘组合电器上配套设置逆止阀以防止油样倒流现象发生；所述气体密度继电器2采用弹性金属曲管式的压力/行程转换器制作，其压力低信号动作节点可设置为0.25～0.6MPa之间的任意两个触发值；在本实用新型中，设置气室压力低告警触发值为0.55MPa、低闭锁动作值为0.40MPa，当压力低至相应触发值时,触发变电站监控服务器相应的告警或闭锁信号。

所述逆止阀1连通气室至流量调节阀3之间的气路，流量调节阀3按检验需要按设定的流量、速度参数将六氟化硫气样经气管送至电化学传感器4，并可根据需要导通、关闭气路；因此，可由逆止阀1、流量调节阀3经气管向电化学传感器4提供检验所需检测的气样，电化学传感器4的数量可以根据所需检测的设备气室数量设置为1至12套。

如图2，所述电化学传感器4包括相互并行连接的SO₂变送器41和H₂S变送器42，，所述SO₂变送器41为插入式浓度检定仪AP-G-SO2-2,所述H₂S变送器42为插入式浓度检定仪AP-G-H2S-2，其中，SO₂变送器41和H₂S变送器42分别检出通过流量调节阀3中气样中的SO₂、H₂S体积分数，并在将检测信号转换为4～20mA电流信号后，分别传输至模数转换电路5，每次检测需耗气150～200ml，耗时小于5min。所述模数转换电路5将检测SO₂、H₂S体积分数的模拟信号转换为频率信号，再通过芯片的逻辑运算处理把频率信号转换为数字信号，所述模数转换电路5采用基于V/F原理的LM331芯片，具体是将一个输入为毫安级的电流信号转换为一个输出为二进制的数字信号，并传输至工控机6。在本实用新型中，还将使用温度传感器7检测环境温度信号并送至工控机6，所述温度传感器7采用DSl820芯片制作，可将检测到的环境温度信号实时转换为九位数字量信号，并传输至工控机6作为温度补偿的判断依据，以提升分解物体积分数的精度。

作为本发明的具体实施例，所述工控机6为4U式的IPC-611系列工控机，采用Intel CORE Ⅱ I5-34702GHz处理器，DDR III 4G内存，并承载视窗操作系统。工控机6按既定的检测策略控制内部分解物检测电路对六氟化硫气体分解物体积分数进行检测，并在记录检测数据的同时存储有关时间的信息。工控机6还可供变电站内的设备运维人员查询数据及下发控制命令。所述网络交换机采用H3C S3600系列交换机，所述工控机6输出端与网络交换机8输入端通过双绞线电缆相互连接，其信号回路可传输检测值、谱图、时间、设备间隔名称及高级信号等；所述的网络交换机8在第一时间通过电力综合数据网将工控机6上传的数据发送至远程的监测预警中心，并供监测预警中心的远程技术人员进行调取查询、分析诊断、对比及存储；所述工控机6输出端与打印机9输入端通过并口打印线电缆相互连接，其信号回路可传输检测值、谱图、时间及打印控制命令等；打印机9采用针式打印机，可在多联纸上打印监测数据、时间及其曲线图。

结合图1，本实用新型具体操作过程如下，

1).当某220kV的气体绝缘组合电器疑似存在局部放电缺陷时，将一种气体绝缘组合电器内部分解物的检测电路部署于该220kV变电站内，并检测信号。

2).安装于气体绝缘组合电器本体附近的电化学传感器4检测六氟化硫气体内部的SO₂、H₂S体积分数，并经模数转换电路5上传至工控机6。

3).将监测数据通过双绞线电缆传输至工控机6后，再进一步处理后显示SO₂、H₂S浓度的监测值、谱图等。当监测发现H₂S或S0₂时提示一级告警；当H₂S≥0.5μL/L或S0₂≥1.0μL/L时，提示二级报警；当H₂S≥2.0μL/L或S0₂≥5.0μL/L时提示三级报警。

4).工控机6将监测数据通过并口打印线电缆传输至打印机9，并在一级告警、二级告警、三级告警时自动打印相关数据。

5).工控机6将监测数据通过双绞线电缆传输至网络交换机8，并由网络交换机8通过电力综合数据网将监测数据提供给监测预警中心的远程监视技术人员、供电局的设备运维技术人员诊断该220kV三相分箱式气体绝缘组合电器的绝缘状况。

6).监测预警中心的远程监视技术人员、供电局的设备运维技术人员诊断该220kV三相分箱式气体绝缘组合电器内部的特征气体浓度数据，发现H₂S突变至0.6μL/L、S0₂突变至2.9μL/L时立即采取进一步的检查处理手段。

7).当通过经验分析、X射线检测、特高频及超声波检测发现该气体绝缘组合电器某气室内部疑似存在杆连接圆柱销松动.且拉杆双销孔的左侧开裂的迹象时，立即申请将该设备停电转检修。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本使用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种气体绝缘组合电器内部分解物的检测电路，包括电源、气体绝缘组合电器和变电站监控服务器，其特征在于：还包括逆止阀(1)、气体密度继电器(2)、流量调节阀(3)、电化学传感器(4)、模数转换电路(5)和工控机(6)；所述逆止阀(1)通过气体密度继电器(1)与变电站监控服务器连接，所述逆止阀(1)依次与流量调节阀(3)、电化学传感器(4)、模数转换电路(5)和工控机(6)连接，所述工控机(6)分别与温度传感器(7)、网络交换机(8)和打印机(9)连接，所述电化学传感器(4)包括相互并行连接的SO₂变送器(41)和H₂S变送器(42)。

2.根据权利要求1所述的一种气体绝缘组合电器内部分解物的检测电路，其特征在于：所述气体密度继电器(2)采用弹性金属曲管式的压力/行程转换器，其压力低信号动作节点可设置为0.25～0.6MPa之间的任意两个触发值。

3.根据权利要求1所述的一种气体绝缘组合电器内部分解物的检测电路，其特征在于：所述模数转换电路(5)采用基于V/F原理的LM331芯片。

4.根据权利要求1所述的一种气体绝缘组合电器内部分解物的检测电路，其特征在于：所述工控机(6)为4U式的IPC-611系列工控机,所述网络交换机(8)采用H3C S3600系列交换机。

5.根据权利要求1所述的一种气体绝缘组合电器内部分解物的检测电路，其特征在于：所述SO₂变送器(41)为插入式浓度检定仪AP-G-SO₂-2,所述H₂S变送器(42)为插入式浓度检定仪AP-G-H₂S-2。