CN215339515U - 一种运行设备中气/固分解产物检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种运行设备中气/固分解产物检测系统。该系统通过外接便携式拉曼光谱仪在线检测被截留在采样器中的固态分解产物，通过数据库对固态分解产物进行定性分析。同时，采用六氟化硫综合检测仪对SF6气体中气态分解产物进行检测，得到气态分解产物的组成。通过气/固分解产物检测结果，可以进行设备内部故障类型和故障定位判断，对设备运行状态评估具有十分重要的意义。且本实用新型能够对运行设备进行带电检测，不影响设备运行状态。检测气体经过处理后回充至设备内，不会减少设备内绝缘气体量，也不会对环境造成影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及运行设备分解产物监测领域，特别是涉及一种运行设备中气/固分解产物检测系统。
背景技术
气体绝缘设备指全部或者部分采用绝缘气体作为绝缘介质的金属封闭开关设备，具有结构紧凑、占地面积小、可靠性高、配置灵活、安装方便、安全性强、环境适应能力强等优点，广泛应用于城市电网和超/特高压输变电中。据统计，我国在役SF6电气设备三十多万台，并以每年7％的速度增长。电气设备运行状态评估和故障早期预警对整个电网安全稳定运行至关重要。
气体绝缘设备因内部绝缘缺陷导致故障，早期表现为不同类型、不同程度的局部放电和局部过热。常规电磁和超声检测技术是主要的电气设备故障检测方法，然而气体绝缘设备采用全金属封闭式结构，加之潜伏性绝缘故障常呈现出类型多样和变化复杂等特点，要准确地实现故障诊断及状态评估十分困难。
当SF6气体绝缘设备内部存在绝缘缺陷时，SF6气体在电热联合作用下发生分解，与设备内H2O、O2、绝缘材料、触头/电极金属部件等发生反应，生成一系列的气态分解产物(SO2、H2S、CS2、CO2、CF4、SO2F2和SOF2等) 和固态分解产物(AlF3、AlO3、CuF2和WO3等)。可以通过检测SF6气/固分解产物，对设备潜伏性故障类型和故障部位进行分析。
目前，运行设备中分解产物检测多聚焦于气态分解产物，对于设备运行状态评估不能提供全面有效的信息，而固态分解产物必须等设备严重故障解体后才可以采集，而且制样过程中，易污染样品，影响数据准确性，无法为运行设备状态评估提供有价值的信息。故障发生初期，分解产物浓度低，常规检测手段无法满足初期诊断和预警。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种运行设备中气/固分解产物检测系统，实现气/固分解产物的在线采集和检测，为运行设备状态评估提供更多有价值的数据支撑。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
一种运行设备中气/固分解产物检测系统，包括：依次连接的第一单向阀、采样器、拉曼光谱仪，以及与所述采样器依次连接的气体输送结构和气态分解产物检测结构；所述第一单向阀与运行设备连接；
所述运行设备中的SF6气体经第一单向阀流经到所述采样器，SF6气体混有气/固分解产物，固态分解产物被截留在所述采样器中，拉曼光谱仪对所述固态分解产物进行检测；拉曼光谱仪还用于对气态分解产物进行检测；气体输送结构将SF6气体流输送至气态分解产物检测结构，检测SF6气体中气态分解产物。
进一步地，所述采样器中设置有聚合物纤维膜，用于采集SF6气体中的固态分解产物。
进一步地，所述拉曼光谱仪通过光纤与所述采样器连接。
进一步地，所述气体输送结构包括电动推杆和气缸，所述气缸通过聚乙烯管与所述采样器连接。
进一步地，所述气态分解产物检测结构包括依次连接的第二单向阀、电磁阀和SF6综合检测仪，所述第二单向阀通过聚乙烯管分别与所述采样器和所述气缸连接。
进一步地，还包括：净化器，所述净化器一端与所述SF6综合检测仪连接，另一端与所述运行设备连接；
流量计，所述流量计的一端与所述第一单向阀连接，另一端与所述采样器连接，所述流量计用于控制流入所述采样器中气体的流量。
进一步地，还包括，真空泵，与所述电动推杆连接。
进一步地，所述气缸内设置有压力传感器和控制器，所述压力传感器用于检测气缸内的压力值，所述控制器用于根据所述压力值以及压力阈值对所述第一单向阀、所述电动推杆、所述第二单向阀和所述电磁阀进行控制。
根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：
本实用新型通过外接便携式拉曼光谱仪在线检测被截留在采样器中的固态分解产物，通过数据库对固态分解产物进行定性分析。同时，采用六氟化硫综合检测仪对SF6气体中气态分解产物进行检测，得到气态分解产物的组成。通过气固分解产物检测结果，可以推断设备内部故障类型和故障定位判断，对设备运行状态评估具有十分重要的意义。且本实用新型能够对运行设备进行带电检测，不影响设备运行状态。检测气体经过处理后回充至设备内，不会减少设备内绝缘气体量，也不会对环境造成影响。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例运行设备中气/固分解产物检测系统的示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，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做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。
本实用新型的目的是提供一种运行设备中气/固分解产物检测系统，实现气/固分解产物的在线采集和检测，为运行设备状态评估提供更多有价值的数据支撑。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1所示，本实用新型提供的运行设备中气/固分解产物检测系统，包括：依次连接的第一单向阀2、采样器4、拉曼光谱仪5，以及与所述采样器4 依次连接的气体输送结构和气态分解产物检测结构；所述第一单向阀2与运行设备1连接。
所述采样器4中设置有聚合物纤维膜，用于采集SF6气体中的固态分解产物。聚合物纤维膜采集的固态分解产物均匀分布，无需特殊处理，即可直接用于电镜能谱和晶体结构分析。
所述拉曼光谱仪5通过光纤6与所述采样器4连接。其他部件通过聚乙烯管连接。
所述气体输送结构包括电动推杆8和气缸9，所述气缸9通过聚乙烯管与所述采样器4连接。所述气缸9内设置有压力传感器和控制器，所述压力传感器用于检测气缸9内的压力值，所述控制器用于根据所述压力值以及压力阈值对所述第一单向阀2、所述电动推杆8、所述第二单向阀10和所述电磁阀11 进行控制。当气缸9内压力达到设定的压力阈值时，关闭第一单向阀2，电动推杆8、第二单向阀10和电磁阀11启动，将采集管路内气体回充至设备。
所述气态分解产物检测结构包括依次连接的第二单向阀10、电磁阀11和 SF6综合检测仪12，所述第二单向阀10通过聚乙烯管分别与所述采样器4和所述气缸9连接。
还包括：净化器13，所述净化器13一端与所述SF6综合检测仪12连接，另一端与所述运行设备1连接。净化器13用于吸附SF6气体中分解产物和水分，确保回充至电气设备内的SF6气体质量不影响设备的正常运行。
还包括：流量计3，所述流量计3的一端与所述第一单向阀2连接，另一端与所述采样器4连接，所述流量计3用于控制流入所述采样器4中气体的流量。
还包括，真空泵7，与所述电动推杆8连接。
检测过程：首先采用真空泵7对管路进行抽真空。关闭电磁阀11，关闭真空泵7，开始采样检测，电气设备中SF6气体流向第一单向阀2，利用流量计3调节气体流量，使其以一定大小的流量流经到采样器4，SF6气体混有气/ 固分解产物，固态分解产物被截留在采样器4中的聚合物纤维膜表面，均匀分布，便携式拉曼光谱仪5通过光纤6，对聚合物纤维膜表面的固态分解产物进行检测；拉曼光谱仪5还用于对气态分解产物进行检测。打开电磁阀11，电动推杆8和气缸9联控，SF6气体流向第二单向阀10，流入SF6综合检测仪12，检测SF6气体中的气态分解产物，通过净化器13，再回充至运行设备1内，实现SF6气体的无损检测。且该方法简单易操作，不会额外增加设备气体排放，对设备运行状态无影响。
本实用新型还提供了一种运行设备中气/固分解产物检测方法，所述方法应用于上述监测系统，所述方法包括：
S1：通过SF6综合检测仪12检测SF6气体中的气态分解产物。
S2：通过采样器4采集SF6气体中的固态分解产物。
S3：通过拉曼光谱仪5检测采集到的固态和气态分解产物。
S4：根据检测到的气态和固态分解产物对设备故障部位和故障类型进行判断。
采样过程中，结合SF6气体流量和采样时间，可以计算采集气体的体积，再进一步推导得到运行设备中SF6固态分解产物的物理浓度J。
其中：J为设备气体中固态分解产物的含量，λ为比例系数，w为滤膜上固态分解产物的含量，s为过滤膜的透气面积，qv为气体流量。
通过分析某些特征分解产物的种类，可对设备故障进行定位：
(1)当主要分解产物为CO、CO2和CF4时，缺陷部位涉及固体绝缘材料；
(2)当固态分解产物含氧化铝、氟化铝时，故障部位可能为导杆；且金属化合物含量越高，故障越严重；
(3)当固态分解产物含有氟化铜、氧化铜时，故障部分涉及触头；且金属化合物含量越高，故障越严重。
本实用新型还能够根据拉曼光谱和SF6综合检测仪检测结果，判断设备故障严重程度，如果二者同时检测到SO2和H2S，说明设备发生严重故障；如果只有SF6综合检测仪检测SO2和/或H2S，说明处于故障初期。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本实用新型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实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，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实用新型的限制。
Claims (8)
1.一种运行设备中气/固分解产物检测系统，其特征在于，包括：依次连接的第一单向阀、采样器、拉曼光谱仪，以及与所述采样器依次连接的气体输送结构和气态分解产物检测结构；所述第一单向阀与运行设备连接。
2.根据权利要求1所述的运行设备中气/固分解产物检测系统，其特征在于，所述采样器中设置有聚合物纤维膜，用于采集SF6气体中的固态分解产物。
3.根据权利要求1所述的运行设备中气/固分解产物检测系统，其特征在于，所述拉曼光谱仪通过光纤与所述采样器连接。
4.根据权利要求1所述的运行设备中气/固分解产物检测系统，其特征在于，所述气体输送结构包括电动推杆和气缸，所述气缸通过聚乙烯管与所述采样器连接。
5.根据权利要求4所述的运行设备中气/固分解产物检测系统，其特征在于，所述气态分解产物检测结构包括依次连接的第二单向阀、电磁阀和SF6综合检测仪，所述第二单向阀通过聚乙烯管分别与所述采样器和所述气缸连接。
6.根据权利要求5所述的运行设备中气/固分解产物检测系统，其特征在于，还包括：
净化器，所述净化器一端与所述SF6综合检测仪连接，另一端与所述运行设备连接；
流量计，所述流量计的一端与所述第一单向阀连接，另一端与所述采样器连接，所述流量计用于控制流入所述采样器中气体的流量。
7.根据权利要求4所述的运行设备中气/固分解产物检测系统，其特征在于，还包括，真空泵，与所述电动推杆连接。
8.根据权利要求5所述的运行设备中气/固分解产物检测系统，其特征在于，所述气缸内设置有压力传感器和控制器，所述压力传感器用于检测气缸内的压力值，所述控制器用于根据所述压力值以及压力阈值对所述第一单向阀、所述电动推杆、所述第二单向阀和所述电磁阀进行控制。
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