一種檢測c-C4F8混合氣體絕緣電氣設備內部故障的方法
2023-12-06 12:18:56 1
專利名稱：一種檢測c-C4F8混合氣體絕緣電氣設備內部故障的方法
技術領域：
本發明涉及一種C-C4F8混合混合氣體設備內部故障的方法，特別涉及C-C4F8及其與N2或C02或CO或CF4的混合氣體絕緣電氣設備內部故障的方法。
背景技術：
SF6氣體具有良好的絕緣能力、滅弧能力、化學穩定性及無毒性，因而被廣泛的應用於氣體絕緣設備中，如氣體絕緣變壓器、氣體絕緣斷路器、氣體絕緣輸電管道等。但是， 純SF6氣體對電場不均勻性非常敏感，對設備加工要求高；而且SF6氣體的放電分解物，如 S02F2、S0F2、SF4、SF2、H2S、S0F4等，均為劇毒物質，對人員健康威脅很大；另外，SF6氣體的溫室效應非常大，它的全球溫暖化潛能值(GWP)大約是C02氣體的23900倍，且在大氣中壽命約3200年，聯合國氣候變化公約締約方在1997年籤訂的《京都議定書》中，將SF6氣體列為六種限制使用的溫室氣體之一。因此科研人員進行了大量的研究，希望尋找到能夠替代SF6氣體用於電氣設備的新介質。氟碳氣體與N2或C02或CO或CF4的混合氣體是其中較好的一類替代氣體，使用氟碳氣體及其與N2等混合氣體作為絕緣介質是電氣設備絕緣發展的一個方向。中國專利200910227266. 8給出了一種使用氣相色譜儀檢測SF6絕緣電氣設備內部故障的方法，但其僅對使用SF6氣體的設備有意義。不能用於C-C4F8混合混合氣體絕緣的電氣設備的故障檢測。
發明內容
本發明的目的在於提供一種通過檢測C-C4F8混合氣體絕緣電氣設備中的CF4、 C2F6、C2F4、C3F8及C3F6氣體含量，來判斷氟碳氣體絕緣電氣設備內部是否存在故障的方法。該檢測方法可用於C-C4F8氣體與N2或CO或C02或CF4等混合氣體絕緣的電氣設備， 其中C-C4F8氣體純度為99. 9%，且其在混合氣體中的比例不影響檢測結果。本發明基於以下原理當C-C4F8氣體絕緣電氣設備內部溫度達到260度及以上時，所述的c_C4F8混合氣體絕緣電氣設備內部出現過熱情況，此時電氣設備內的絕緣氣體，如C-C4F8氣體會分解產生C2F4及C3F6等不飽和氟碳氣體。並且，在電暈、火花、電弧等放電故障情況下，C-C4F8 氣體會分解產生CF4、C2F6、C2F4、C3F8及C3F6等氟碳氣體；當有N2或CO或C02或CF4等氣體存在時，c_C4F8氣體在過熱及放電故障情況下， 分解產物的組分變化不大。為實現上述目的，本發明採用以下技術方案本發明檢測C-C4F8氣體絕緣電氣設備內部故障的方法如下(1)對於C-C4F8氣體與CF4的混合氣體絕緣的電氣設備如果沒有檢測到C2F6、C2F4、C3F8、C3F6氣體中的任何一種存在，說明c_C4F8氣體電氣設備運行正常；
如果同時檢測到C2F4及C3F6氣體，且沒有C2F6及C3F8氣體，說明c_C4F8氣體電氣設備存在過熱故障，需要縮短檢測周期，掌握髮展趨勢。在後續的檢測中，如果C2F4及 C3F6的含量均無明顯變化，則認為C-C4F8氣體電氣設備可能發生過過熱故障，但對C-C4F8 氣體電氣設備影響很小，只需繼續關注即可；所述無明顯變化是指對於組分體積濃度大於 IOppm的氣體，含量變化在10%以內；對於組分體積濃度低於IOppm的氣體，含量變化在 15%以內。如果C2F4及C3F6含量增大且C2F4與C3F6的比值增大，說明過熱已經發展為穩定過熱或是600度及更高溫度的高溫過熱，則應該對所述的C-C4F8氣體電氣設備進行停運檢查，及時消除隱患，確保設備安全運行。如果同時檢測到C2F6、C2F4、C3F8及C3F6氣體，說明c_C4F8混合氣體電氣設備存在過放電性故障，需要縮短檢測周期，掌握髮展趨勢。在後續的檢測中，如果C2F6、C2F4、 C3F8及C3F6含量均無明顯變化，則認為c_C4F8混合氣體電氣設備可能發生過放電故障，但對C-C4F8混合氣體電氣設備影響很小，只需繼續關注即可；所述無明顯變化是指對於組分體積濃度大於IOppm的氣體，含量變化在10%以內；對於組分體積濃度低於IOppm的氣體， 含量變化在15%以內。如果檢測到C2F6、C2F4、C3F8及C3F6氣體的含量持續增大，就需要對所述的C-C4F8混合氣體電氣設備進行停運檢查，及時消除隱患，確保設備安全運行。(2)對於C-C4F8氣體與N2或⑶或C02的混合氣體絕緣的電氣設備；過熱故障的檢測與所述的第(1)種情況相同，放電故障的檢測中，CF4氣體也可作為故障檢測的特徵氣體。即如果同時檢測到CF4、C2F6、C2F4、C3F8及C3F6氣體，說明c_C4F8 混合氣體電氣設備存在過放電性故障，需要縮短檢測周期，掌握髮展趨勢。在後續的檢測中，如果CF4、C2F6、C2F4、C3F8及C3F6含量無明顯變化，則認為c_C4F8混合氣體電氣設備可能發生過放電故障，但影響很小，只需繼續關注即可；所述無明顯變化是指對於組分體積濃度大於IOppm的氣體，含量變化在10%以內；對於組分體積濃度低於IOppm的氣體，含量變化在15%以內。如果檢測到CF4、C2F6、C2F4、C3F8及C3F6氣體的含量持續增大，就需要對所述的C-C4F8混合氣體電氣設備進行停運檢查，及時消除隱患，確保設備安全運行。本發明的有益效果是一是可以對異常設備進行及時檢測，消除事故隱患，避免事故發生；二是可以帶電檢測，避免設備停運帶來的損失；三是檢測方法簡單，檢測成本較低。
圖1為本發明利用氣相色譜-質譜儀檢測設備故障的分析流程示意圖；
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明。圖1為本發明利用氣相色譜-質譜儀檢測設備故障的分析流程示意圖。如圖1所示，本發明是一種設備中氣體產物檢測C-C4F8混合氣體絕緣電氣設備內部故障的方法，它包括如下步驟步驟一使用取樣瓶從電氣設備中抽取200mL氣體樣品備用；步驟二 選用60m長，內徑為0. 32mm的毛細柱作為色譜柱，色譜載氣為氦氣，純度大於或等於99. 99%，載氣流速lmL/min，設定色譜儀柱箱溫度50度，氣體進樣分流比為20 I0氣體檢測器採用熱導檢測器時，檢測器溫度100度，熱絲溫度150度；採用質譜檢測器時，使用的電離方式為EI源，電離能量70eV ；步驟三使用注射器或定量進樣環，進行進樣，注入含有CF4、C2F6、C2F4、C3F8、 C3F6及平衡氣N2的標準氣體0. 25mL對色譜儀進行標定；步驟四取第一步中現場抽取的氣體樣品0.25mL，使用與第三步同樣方式進樣， 氣體樣品經過色譜柱分離後，由熱導檢測器或質譜儀檢測C2F6、C2F4、C3F8、C3F6是否存在，並按照下列方式計算C2F6、C2F4、C3F8、C3F6氣體的含量Hi = Hbi*Ai/AbiHi 氣體樣品中i組分含量；Hbi 標準氣體中i組分含量；Ai 氣體樣品中i組分峰面積；Abi 標準氣體中i組分峰面積；步驟五我們依據檢測的氣體組分，對設備內部故障情況作一初步的判斷(1)對於C-C4F8氣體與CF4的混合氣體絕緣的電氣設備；如果沒有檢測到C2F6、C2F4、C3F8、C3F6氣體中的任何一種存在，說明c_C4F8混合氣體電氣設備運行正常；如果同時檢測到C2F4及C3F6氣體，且沒有C2F6及C3F8氣體，說明c_C4F8混合氣體電氣設備存在過熱故障，需要縮短檢測周期，掌握髮展趨勢。在後續的檢測中，如果C2F4 及C3F6含量無明顯變化，則認為設備可能發生過過熱故障，但影響很小，只需繼續關注即可；如果C2F4及C3F6含量增大且C2F4/C3F6的值增大，說明過熱已經發展為穩定過熱或是 600度高溫過熱，則應該對電氣設備進行停運檢查，及時消除隱患，確保設備安全運行。如果同時檢測到C2F6、C2F4、C3F8及C3F6氣體，說明c_C4F8混合氣體電氣設備存在過放電性故障，需要縮短檢測周期，掌握髮展趨勢。在後續的檢測中，如果C2F6、C2F4、 C3F8及C3F6含量無明顯變化，則認為設備可能發生過放電故障，但影響很小，只需繼續關注即可；所述無明顯變化是指對於組分體積濃度大於IOppm的氣體，含量變化在10%以內； 對於組分體積濃度低於IOppm的氣體，含量變化在15%以內。如果檢測到C2F6、C2F4、C3F8 及C3F6氣體的含量持續增大，就需要對C-C4F8混合氣體電氣設備進行停運檢查，及時消除隱患，確保設備安全運行。(2)對於C-C4F8氣體與N2或⑶或C02的混合氣體絕緣的電氣設備；過熱故障的檢測與(1)相同，放電故障的檢測中，CF4氣體也可作為故障檢測的特徵氣體。即如果同時檢測到CF4、C2F6、C2F4、C3F8及C3F6氣體，說明c_C4F8混合氣體電氣設備存在過放電性故障，需要縮短檢測周期，掌握髮展趨勢。在後續的檢測中，如果CF4、 C2F6、C2F4、C3F8及C3F6含量無明顯變化，則認為設備可能發生過放電故障，但影響很小， 只需繼續關注即可；所述無明顯變化是指對於組分體積濃度大於IOppm的氣體，含量變化在10%以內；對於組分體積濃度低於IOppm的氣體，含量變化在15%以內。如果檢測到 CF4、C2F6、C2F4、C3F8及C3F6氣體的含量持續增大，就需要對c_C4F8混合氣體電氣設備進行停運檢查，及時消除隱患，確保設備安全運行。以上所述為使用氣相色譜-質譜法檢測氣體產物組分的過程，但氣體檢測並不限於該方法，也可以使用紅外光譜法，光聲光譜法等常用的氣體檢測方法。
權利要求
1.一種檢測C-C4F8混合氣體絕緣電氣設備內部故障的方法，其特徵在於所述的檢測方法是根據對所述的C-C4F8混合氣體電氣設備中氣體組分及含量的檢測結果，判斷設備內部故障情況，具體為對於C-C4F8氣體與CF4的混合氣體絕緣的電氣設備，如果沒有檢測到C2F6、C2F4、 C3F8、C3F6氣體中的任何一種存在，說明所述的c_C4F8混合氣體電氣設備運行正常；如果同時檢測到C2F4及C3F6氣體，且沒有C2F6及C3F8氣體，說明所述的c_C4F8混合氣體電氣設備存在過熱故障，需要縮短檢測周期；在後續的檢測中，如果檢測到的C2F4 及C3F6氣體含量均無明顯變化，則認為設備存在發生過過熱故障的可能性，但對所述的 C-C4F8混合氣體電氣設備影響很小，只需繼續關注C2F4及C3F6氣體含量變化情況即可； 所述無明顯變化是指對於組分中體積濃度大於IOppm的氣體，含量變化在10%以內；對於組分體積濃度低於IOppm的氣體，含量變化在15%以內；如果C2F4及C3F6含量增大，且 C2F4與C3F6的含量比值增大，說明過熱已經發展為穩定過熱或是出現600度高溫過熱，則應對所述的C-C4F8混合氣體絕緣電氣設備進行停運檢查，消除隱患；如果同時檢測到C2F6、C2F4、C3F8及C3F6氣體，說明c_C4F8混合氣體絕緣電氣設備存在過放電性故障，需要縮短檢測周期；在後續的檢測中，如果C2F6、C2F4、C3F8及C3F6氣體的含量均無明顯變化，則認為所述的C-C4F8氣體絕緣電氣設備存在發生過放電故障的可能性，但影響很小，只需繼續關注C2F6、C2F4、C3F8及C3F6氣體含量變化情況即可；所述無明顯變化是指對於組分體積濃度大於IOppm的氣體，含量變化在10%以內；對於組分體積濃度低於IOppm的氣體，含量變化在15%以內；如果檢測到C2F6、C2F4、C3F8及C3F6氣體的含量持續增大，便需要對所述C-C4F8混合氣體絕緣電氣設備進行停運檢查，消除隱患。
2.按照權利要求1所述的檢測C-C4F8混合氣體絕緣電氣設備內部故障的方法，其特徵在於對於C-C4F8氣體與N2或CO或C02的混合氣體絕緣的電氣設備，將CF4氣體也作為故障檢測的特徵氣體，即如果同時檢測到CF4、C2F6、C2F4、C3F8及C3F6氣體，說明所述 C-C4F8混合氣體絕緣電氣設備存在過放電性故障，需要縮短檢測周期；在後續的檢測中， 如果CF4、C2F6、C2F4、C3F8及C3F6含量均無明顯變化，則認為所述的c_C4F8氣體絕緣電氣設備存在發生過放電故障的可能，但對所述的C-C4F8混合氣體絕緣電氣設備影響很小， 只需繼續關注CF4、C2F6、C2F4、C3F8及C3F6氣體含量變化情況即可；所述無明顯變化是指對於組分體積濃度大於IOppm的氣體，含量變化在10 %以內；對於組分體積濃度低於IOppm 的氣體，含量變化在15%以內；如果檢測到CF4、C2F6、C2F4、C3F8及C3F6氣體的含量持續增大，便需要對所述的C-C4F8氣體絕緣電氣設備進行停運檢查，消除隱患。
全文摘要
一種檢測c-C4F8混合氣體絕緣電氣設備內部故障的方法，其特徵在於根據使用c-C4F8與N2或CO2或CO或CF4混合氣體絕緣的電氣設備出現故障後所產生的產物組分，確定是否發生故障及其故障類型，如只檢測到C2F4及C3F6氣體，則認為設備發生了過熱故障；同時檢測到C2F6、C2F4、C3F8及C3F6氣體，則認為設備發生了放電性故障。此外，還根據產物含量的變化情況，確定故障是否嚴重並需要維修。
文檔編號G01N30/02GK102262194SQ20111016022
公開日2011年11月30日 申請日期2011年6月15日 優先權日2011年6月15日
發明者張國強, 李康 申請人:中國科學院電工研究所