CN207163997U - 一种测定gis设备中氧气含量的气相色谱仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种测定GIS设备中氧气含量的气相色谱仪，其特征在于：所述的气相色谱仪包括自动进样系统、重组分反吹系统、中心切割氧气和氩气分离系统、仪器快速稳定系统及一个脉冲放电氦离子化检测器，所述的自动进样系统设有一个用于控制样品气进入的电磁开关阀，所述的重组分反吹系统包括十通阀和第一色谱柱，所述的十通阀设有定量环及第一针阀，所述的中心切割氧气和氩气分离系统包括六通阀、第二色谱柱及第三色谱柱，所述的六通阀设有第二针阀，所述的仪器快速稳定系统包括一个四通阀和第二稳压阀，所述的电磁开关阀依次连接十通阀、六通阀、脉冲放电氦离子化检测器和四通阀。本实用新型可以对GIS设备中氧气含量进行高精度测定。

Description

一种测定GIS设备中氧气含量的气相色谱仪

技术领域

本实用新型涉及一种气相色谱仪，特别是公开一种测定GIS设备中氧气含量的气相色谱仪，可以对GIS设备中的绝缘气直接进行测试，直接得出GIS设备绝缘气中氧气浓度。

背景技术

气体绝缘金属封闭开关设备（GIS），具有结构紧凑、占地面积小、维护工作量小和基本不受外界影响等特点，在110KV及以上电网中得到广泛应用，中国特高压交流输电系统全部采用GIS设备。GIS设备中会填充大量绝缘性能与灭弧性能较高的气体，最为常见的气体为六氟化硫（SF₆），氮气及两者的不同比例的混合气等气体。而绝缘气中含有的微量氧气杂质是使部件发生氧化从而造成器件的性能退化及绝缘性能的降低从而引发GIS设备发生严重的放电事故的主要原因。并且由于电压较高，容易发生微小放电和设备过热的情况，都极易引起氧化还原反应，从而使绝缘性能逐渐降低，缓慢积累引起较大事故。绝缘气中氧气的浓度的增量，也代表了设备的密封性好坏。

目前常见的氧分析仪，多采用微电池法，对每种测试气体的流速需要重新设定，对混合绝缘气中氧的测定难以准确定量，并且GIS设备中的气体经过一段时间的使用后会产生各种杂质气体，影响测试结果的准确性。现有的气相色谱仪在正常温度下还存在氧气和氩气难以分离问题。

发明内容

本实用新型的目的是解决现有技术的缺陷，提供一种测定GIS设备中氧气含量的气相色谱仪，对GIS设备中所有种类的绝缘气和设备运行后的绝缘气中的微量氧气均可检测，并具有有非常低的检测限，检测限可以达到10ppb级，同时还解决了现有技术中不同绝缘气体需使用不同检测仪器的问题、混合绝缘气中氧气定量不准确的问题及设备运行后绝缘气因分解和氧化产生的其他杂质干扰测试的难题。

本实用新型是这样实现的：一种测定GIS设备中氧气含量的气相色谱仪，其特征在于：所述的气相色谱仪包括自动进样系统、重组分反吹系统、中心切割氧气和氩气分离系统、仪器快速稳定系统及一个脉冲放电氦离子化检测器。

所述的重组分反吹系统包括十通阀和第一色谱柱，所述的十通阀设有定量环及第一针阀。

所述的中心切割氧气和氩气分离系统包括六通阀、第二色谱柱及第三色谱柱，所述的六通阀设有第二针阀。

所述的仪器快速稳定系统包括一个四通阀和第二稳压阀，所述的气相色谱仪使用的载气经过四通阀和第二稳压阀后分为四路，分别为第一载气、第二载气、第三载气和第四载气。

所述的自动进样系统设有一个用于控制样品气进入的电磁开关阀，所述的电磁开关阀带有时间控制器，用于控制进样前通入样品气对定量环中的杂质气体进行吹扫的时间。所述的电磁开关阀依次连接十通阀、六通阀、脉冲放电氦离子化检测器和四通阀；所述的气相色谱仪还设有第一稳压阀，为所述的十通阀和六通阀输入的驱动气通过所述的第一稳压阀输入，所述的载气在通过第二稳压阀后还经过纯化器再分为四路。

所述中心切割氧气和氩气分离系统的具体工作切换线路如下：经第一色谱柱预分离后的样品气中的重组分在第一载气带动下被反吹放空，其余组分顺序经十通阀⑥号口、十通阀⑦号口和六通阀③号口、六通阀④号口进入第二色谱柱继续分离，分离后的氧气和其相似组分（如氢气、氩气、甲烷和一氧化碳等）顺序经六通阀①号口、②号口进入第三色谱柱继续分离，同时切换六通阀，第四载气经六通阀⑤号口、六通阀④号口后带动第二色谱柱分离出的氮气、甲烷和一氧化碳等氧气后组分顺序通过第二色谱柱、六通阀①号口、六通阀⑥号口后放空，第二载气则经十通阀⑧号口、十通阀⑦号口、六通阀③号口、六通阀②号口带动第三色谱柱分离后的氧气进入脉冲放电氦离子化检测器。

所述气相色谱仪的取样过程具体线路如下：气相色谱仪处于关机状态，样品气先顺序经电磁开关阀、十通阀①号口、十通阀②号口、定量环、十通阀⑨号口、十通阀⑩号口后放空，用于将定量环中的杂质气体吹扫干净，采用第一载气为第一色谱柱的反吹气，第一载气顺序经过十通阀⑤号口、十通阀⑥号口、第一色谱柱、十通阀③号口、十通阀④号口、第一针阀后放空，第二载气顺序经十通阀⑧号口、十通阀⑦号口、六通阀③号口、六通阀④号口、第二色谱柱、六通阀①号口、六通阀②号口、第三色谱柱后进入脉冲放电氦离子化检测器PDHID，第三载气直接通入脉冲放电氦离子化检测器PDHID，第四载气顺序经六通阀⑤号口、六通阀⑥号口、第二针阀后放空，四通阀切换为四通阀③号口和四通阀④号口连通状态，气相色谱仪使用的载气经四通阀③号口进入，经四通阀④号口放空，线路中需要经载气带动放空的气体均顺序经四通阀①号口、四通阀②号口、第二稳压阀后进入纯化器，整个测试系统呈密封状态。

所述的气相色谱仪自动进样系统的进样过程具体线路如下：进行样品气检测时，切换十通阀，第二载气经十通阀⑧号口、十通阀⑨号口带动样品气顺序经十通阀②号口、十通阀③号口、定量环、十通阀②号口、十通阀③号口后进入第一色谱柱进行预分离，再经十通阀⑥号口、十通阀⑦号口、六通阀③号口、六通阀④号口后进入第二色谱柱继续分离，第一载气顺序经十通阀⑤号口、十通阀④号口、第一针阀后放空。

所述的气相色谱仪重组分反吹系统进行重组分反吹过程的具体线路如下：在经第一色谱柱预分离后的样品气中的重组分和轻组分分离完成后，切换十通阀，第一载气顺序经十通阀⑤号口、十通阀⑥号口后进入第一色谱柱进行反吹，带动重组分顺序经十通阀③号口、十通阀④号口、第一针阀后放空，完成重组分反吹过程。

所述的气相色谱仪的开机时，切换四通阀，载气顺序通过四通阀③号口、四通阀②号口、第二稳压阀、纯化器后进入气相色谱仪，所述气相色谱仪测试过程中由载气带动需要放空的气体经四通阀①号口、四通阀④号口后排放至整个气相色谱仪的外部，样品气经电磁开关阀、十通阀①号口、十通阀②号口、定量环、十通阀⑨号口、十通阀⑩号口后放空。

在所述的气相色谱仪开始进样工作前3～10分钟先打开电磁开关阀，通入样品气进行吹扫，将定量环中留有的杂质气体吹扫干净，以节约测试用样品气。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型能测试出现有的普通仪器无法测出的GIS设备绝缘气中氧气浓度，检测限可以达到10ppb级，同时还解决了现有技术中不同绝缘气体需使用不同检测仪器的问题、混合绝缘气中氧气难以准确定量的问题、设备运行后绝缘气因分解和氧化产生的其他杂质干扰测试的难题及色谱仪中氧氩难以分离问题。且本实用新型产品有效节约了样品气，操作方便。

附图说明

图1是本实用新型样品气取样过程线路示意图。

图2是本实用新型进行重组分反吹过程线路示意图。

图3是本实用新型样品气开始进样过程线路示意图。

图4是本实用新型中心切割氧气和氩气分离过程线路示意图。

图中：1、十通阀； 2、六通阀； 3、四通阀； 4、电磁开关阀； 5、定量环； 6、第一色谱柱； 7、第二色谱柱； 8、第三色谱柱； 9、第一针阀； 10、第二针阀； 11、第一稳压阀； 12、第二稳压阀； 13、纯化器； 14、脉冲放电氦离子化检测器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

本实用新型是一种测定GIS设备中氧气含量的气相色谱仪，包括自动进样系统、重组分反吹系统、中心切割氧气和氩气分离系统、仪器快速稳定系统及一个脉冲放电氦离子化检测器。

所述的自动进样系统设有一个用于控制样品气进入的电磁开关阀4，所述的电磁开关阀4带有时间控制器，用于控制进样前通入样品气对定量环5中的杂质气体进行吹扫的时间。

所述的重组分反吹系统包括十通阀1和第一色谱柱6，所述的十通阀1设有定量环5及第一针阀9。

所述的中心切割氧气和氩气分离系统包括六通阀2、第二色谱柱7及第三色谱柱8，所述的六通阀2设有第二针阀10。

所述的仪器快速稳定系统包括一个四通阀3和第二稳压阀12。所述的气相色谱仪使用的载气经过四通阀3和第二稳压阀12后分为四路，分别为第一载气、第二载气、第三载气和第四载气。

所述的电磁开关阀4依次连接十通阀1、六通阀2、脉冲放电氦离子化检测器14和四通阀3。所述的气相色谱仪还设有第一稳压阀11，为所述的十通阀1和六通阀2输入的驱动气通过所述的第一稳压阀11输入，所述的载气在通过第二稳压阀12后还经过纯化器13再分为四路。

所述中心切割氧气和氩气分离系统的具体工作切换线路如下：经第一色谱柱6预分离后的样品气中的重组分在第一载气带动下被反吹放空，其余组分顺序经十通阀的⑥号口、十通阀⑦号口和六通阀③号口、六通阀④号口进入第二色谱柱7继续分离，分离后的氧气和其相似组分（如氢气、氩气、甲烷和一氧化碳等）顺序经六通阀①号口、②号口进入第三色谱柱8继续分离，同时切换六通阀2，第四载气经六通阀⑤号口、六通阀④号口后带动第二色谱柱7分离出的氮气、甲烷和一氧化碳等氧气后组分顺序通过第二色谱柱2、六通阀①号口、六通阀⑥号口后放空，第二载气则经十通阀⑧号口、十通阀⑦号口、六通阀③号口、六通阀②号口带动第三色谱柱8分离后的氧气进入脉冲放电氦离子化检测器14。

所述气相色谱仪的取样过程具体线路如下：气相色谱仪处于关机状态，样品气先顺序经电磁开关阀4、十通阀①号口、十通阀②号口、定量环5、十通阀⑨号口、十通阀⑩号口后放空，用于将定量环5中的杂质气体吹扫干净，采用第一载气为第一色谱柱6的反吹气，第一载气顺序经过十通阀⑤号口、十通阀⑥号口、第一色谱柱6、十通阀③号口、十通阀④号口、第一针阀9后放空，第二载气顺序经十通阀⑧号口、十通阀⑦号口、六通阀③号口、六通阀④号口、第二色谱柱7、六通阀①号口、六通阀②号口、第三色谱柱8后进入脉冲放电氦离子化检测器14（PDHID），第三载气直接通入脉冲放电氦离子化检测器14（PDHID），第四载气顺序经六通阀⑤号口、六通阀⑥号口、第二针阀10后放空，四通阀3切换为四通阀③号口和四通阀④号口连通状态，气相色谱仪使用的载气经四通阀③号口进入，经四通阀④号口放空，线路中需要经载气带动放空的气体均顺序经四通阀①号口、四通阀②号口、第二稳压阀12后进入纯化器13，整个测试系统呈密封状态。

所述的气相色谱仪自动进样系统的进样过程具体线路如下：进行样品气检测时，切换十通阀1，第二载气经十通阀⑧号口、十通阀⑨号口带动样品气顺序经十通阀②号口、十通阀③号口、定量环、十通阀②号口、十通阀③号口后进入第一色谱柱6进行预分离，再经十通阀⑥号口、十通阀⑦号口、六通阀③号口、六通阀④号口后进入第二色谱柱7继续分离，第一载气顺序经十通阀⑤号口、十通阀④号口、第一针阀9后放空。

所述的气相色谱仪重组分反吹系统进行重组分反吹过程的具体线路如下：在经第一色谱柱6预分离后的样品气中的重组分和轻组分分离完成后，切换十通阀1，第一载气顺序经十通阀⑤号口、十通阀⑥号口后进入第一色谱柱6进行反吹，带动重组分顺序经十通阀③号口、十通阀④号口、第一针阀9后放空，完成重组分反吹过程。

所述的气相色谱仪开机时，切换四通阀3，载气顺序通过四通阀③号口、四通阀②号口、第二稳压阀12、纯化器11后进入气相色谱仪，所述气相色谱仪测试过程中由载气带动需要放空的气体经四通阀①号口、四通阀④号口后排放至整个气相色谱仪的外部，样品气经电磁开关阀4、十通阀①号口、十通阀②号口、定量环5、十通阀⑨号口、十通阀⑩号口后放空。

在所述的气相色谱仪开始进样工作前3～10分钟先打开电磁开关阀4，通入样品气进行吹扫，将定量环5中留有的杂质气体吹扫干净，以节约测试用样品气。

本实用新型对GIS设备中所有种类的绝缘气和设备运行后的绝缘气中的微量氧气均可检测，并具有有非常低的检出限，检测限可以达到10ppb级，同时还解决了现有技术中不同绝缘气体需使用不同检测仪器的问题、混合绝缘气中氧气难以准确定量的问题、设备运行后绝缘气因分解和氧化产生的其他杂质干扰测试的难题及色谱仪中氧氩难以分离问题。且本实用新型产品有效节约了样品气，操作方便。

Claims (8)

1.一种测定GIS设备中氧气含量的气相色谱仪，其特征在于：所述的气相色谱仪包括自动进样系统、重组分反吹系统、中心切割氧气和氩气分离系统、仪器快速稳定系统及一个脉冲放电氦离子化检测器，所述的自动进样系统设有一个用于控制样品气进入的电磁开关阀，所述的重组分反吹系统包括十通阀和第一色谱柱，所述的十通阀设有定量环及第一针阀，所述的中心切割氧气和氩气分离系统包括六通阀、第二色谱柱及第三色谱柱，所述的六通阀设有第二针阀，所述的仪器快速稳定系统包括一个四通阀和第二稳压阀，所述的气相色谱仪使用的载气经过四通阀和第二稳压阀后分为四路，分别为第一载气、第二载气、第三载气和第四载气，所述的电磁开关阀依次连接十通阀、六通阀、脉冲放电氦离子化检测器和四通阀；所述中心切割氧气和氩气分离系统的具体工作切换线路如下：经第一色谱柱预分离后的样品气中的重组分在第一载气带动下被反吹放空，其余组分顺序经十通阀⑥号口、十通阀⑦号口和六通阀③号口、六通阀④号口进入第二色谱柱继续分离，分离后的氧气和氢气、氩气、甲烷和一氧化碳顺序经六通阀①号口、②号口进入第三色谱柱继续分离，同时切换六通阀，第四载气经六通阀⑤号口、六通阀④号口后带动第二色谱柱分离出的氮气、甲烷和一氧化碳顺序通过第二色谱柱、六通阀①号口、六通阀⑥号口后放空，第二载气则经十通阀⑧号口、十通阀⑦号口、六通阀③号口、六通阀②号口带动第三色谱柱分离后的氧气进入脉冲放电氦离子化检测器。

2.根据权利要求 1 所述的一种测定GIS设备中氧气含量的气相色谱仪，其特征在于：所述的电磁开关阀带有时间控制器，用于控制进样前通入样品气对定量环中的杂质气体进行吹扫的时间。

3.根据权利要求 1 所述的一种测定GIS设备中氧气含量的气相色谱仪，其特征在于：所述的气相色谱仪设有第一稳压阀，为所述的十通阀和六通阀输入的驱动气通过所述的第一稳压阀输入，所述的载气在通过第二稳压阀后还经过纯化器再分为四路。

4.根据权利要求 1 所述的一种测定GIS设备中氧气含量的气相色谱仪，其特征在于所述气相色谱仪的取样过程具体线路如下：气相色谱仪处于关机状态，样品气先顺序经电磁开关阀、十通阀①号口、十通阀②号口、定量环、十通阀⑨号口、十通阀⑩号口后放空，用于将定量环中的杂质气体吹扫干净，采用第一载气为第一色谱柱的反吹气，第一载气顺序经过十通阀⑤号口、十通阀⑥号口、第一色谱柱、十通阀③号口、十通阀④号口、第一针阀后放空，第二载气顺序经十通阀⑧号口、十通阀⑦号口、六通阀③号口、六通阀④号口、第二色谱柱、六通阀①号口、六通阀②号口、第三色谱柱后进入脉冲放电氦离子化检测器PDHID，第三载气直接通入脉冲放电氦离子化检测器PDHID，第四载气顺序经六通阀⑤号口、六通阀⑥号口、第二针阀后放空，四通阀切换为四通阀③号口和四通阀④号口连通状态，气相色谱仪使用的载气经四通阀③号口进入，经四通阀④号口放空，线路中需要经载气带动放空的气体均顺序经四通阀①号口、四通阀②号口、第二稳压阀后进入纯化器，整个测试系统呈密封状态。

5.根据权利要求 1 所述的一种测定GIS设备中氧气含量的气相色谱仪，其特征在于所述的气相色谱仪自动进样系统的进样过程具体线路如下：进行样品气检测时，切换十通阀，第二载气经十通阀⑧号口、十通阀⑨号口带动样品气顺序经十通阀②号口、十通阀③号口、定量环、十通阀②号口、十通阀③号口后进入第一色谱柱进行预分离，再经十通阀⑥号口、十通阀⑦号口、六通阀③号口、六通阀④号口后进入第二色谱柱继续分离，第一载气顺序经十通阀⑤号口、十通阀④号口、第一针阀后放空。

6.根据权利要求 1 所述的一种测定GIS设备中氧气含量的气相色谱仪，其特征在于所述的气相色谱仪重组分反吹系统进行重组分反吹过程的具体线路如下：在经第一色谱柱预分离后的样品气中的重组分和轻组分分离完成后，切换十通阀，第一载气顺序经十通阀⑤号口、十通阀⑥号口后进入第一色谱柱进行反吹，带动重组分顺序经十通阀③号口、十通阀④号口、第一针阀后放空，完成重组分反吹过程。

7.根据权利要求 1 所述的一种测定GIS设备中氧气含量的气相色谱仪，其特征在于：所述的气相色谱仪开机时，切换四通阀，载气顺序通过四通阀③号口、四通阀②号口、第二稳压阀、纯化器后进入气相色谱仪，所述气相色谱仪测试过程中由载气带动需要放空的气体经四通阀①号口、四通阀④号口后排放至整个气相色谱仪的外部，样品气经电磁开关阀、十通阀①号口、十通阀②号口、定量环、十通阀⑨号口、十通阀⑩号口后放空。

8.根据权利要求 1 所述的一种测定GIS设备中氧气含量的气相色谱仪，其特征在于：在所述的气相色谱仪开始进样工作前3～10分钟先打开电磁开关阀，通入样品气进行吹扫，将定量环中留有的杂质气体吹扫干净，以节约测试用样品气。