移動式絕緣油中溶解氣體分析儀及其檢測方法
2023-06-02 15:08:21 3
移動式絕緣油中溶解氣體分析儀及其檢測方法
【專利摘要】一種用於高壓電力充油設備絕緣油中溶解氣體分析的檢測方法，採用單柱分離、自動進樣、程控切換、單檢測器分析的儀器系統。檢測器為特製的半導體可燃氣體檢測器。分析系統中設置一個六通閥和定量取樣環作為進樣機構，用於實現取樣和進樣的功能。具體方法和分析過程為：基線狀態時，定量環一端通過一個電磁閥連接待測量的樣品氣，另一端連接微型真空泵和電磁閥，載氣經色譜柱直接到達檢測器。進樣狀態時，先對取樣定量環抽真空，待真空度達到10KPa時，關閉真空泵端電磁閥，打開樣品氣端電磁閥。然後轉動六通閥，定量取樣環接入載氣迴路，並接入色譜柱的前端。H2，CO，CH4，C2H4，C2H6，C2H2在經色譜柱分離後流入檢測器檢測。
【專利說明】移動式絕緣油中溶解氣體分析儀及其檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種微量混合氣體檢測設備和檢測技術類，特別是一種用於高電壓等級充油電氣設備絕緣油中溶解氣體分析的檢測方法。
【背景技術】
[0002]目前，國內輸變電單位對高壓充油電氣設備進行檢修時，需要對絕緣油中溶解氣體進行分析，現階段一般採用的實驗室色譜分析，此方法同時也是檢修單位對電力設備是否退出運行的依據。現階段國內電力充油設備專用氣相色譜儀普遍採用手動注射器取樣、雙柱並連、分流進樣、三檢測器同時檢測的檢測系統。檢測器通常採用I熱導檢測器+兩氫離子火焰檢測器。
[0003]以上儀器系統在實驗室應用中獲得了很大的成功，但由於電力系統的發展趨勢是現場檢測、狀態檢修、數位化變電站等，發展適於現場應用的車載式色譜技術是電力檢修發展的方向。然而，如果將上述手動取樣、三柱並連、分流進樣，三檢測器同時檢測的分析技術儀器搬到車上，則存在諸多問題。由於上述分析系統採用三個檢測器(I個熱導+兩個氫離子火焰檢測器)同步分析的技術，其中氫離子檢測器需要氫氣點火，氫氣本身屬於危險氣體，氫氣瓶隨車隨時移動存在極大的危險隱患，更不能隨便帶到變電站現場等重要場所。另夕卜，雖然熱導檢測器對氫氣組分有較好的檢測靈敏度，但對其氣體組分的靈敏度很差，不滿足現場檢測的要求。
[0004]為了解決上述問題，如何在簡化系統結構、降低硬體成本的基礎上提出一種抗震動性能好，能夠隨車移動，且重複性、準確性和靈敏度符合電力行業標準和中國國家標準，滿足現場檢測要求，適合於電力部門大規模推廣的檢測方法就成為電力科研工作者的一個課題。
【發明內容】
[0005]針對現有技術存在的問題，本發明的目的是克服上述三檢測器分析系統的氣源多、硬體結構複雜、自動化程度不高、體積龐大、質量重等缺點，提供一種單一載氣(99.999%的高純空氣)、自動進樣、單檢測器分析的絕緣油中溶解氣體分析法，即一種硬體結構簡單，自動化程度高，體積小、重量輕，抗震性能好，能夠隨車移動，重複性、準確性和靈敏度滿足要求，有利於電力行業進行規模推廣的分析檢測方法。
[0006]本發明的另一目的在於提供一種能夠安全可靠的運行在變電站現場，能夠在變壓器不停電的情況下對變壓器絕緣油進行油中溶解氣體分析，以提高絕緣油分析的效率和分析結果的準確性，從而及時發現變壓器存在的潛伏性故障。
[0007]這種用於高壓電力充油設備絕緣油中溶解氣體分析的檢測方法，包括手提式便攜機箱，機箱內設置樣氣取樣進樣機構、混合氣分離機構、混合氣檢測機構，樣氣取樣進樣機構、混合氣分離機構、混合氣檢測機構之間通過3_不鏽鋼管連接，混合氣分離機構將樣氣進樣機構送入的絕緣油中的混合氣H2、CO、CH4、C2H4、C2H6、C2H2依次分離，並按照順序進入混合氣檢測機構，混合氣檢測機構將各氣體濃度信號轉變為電壓信號，從而檢測出六種氣體的含量。
[0008]進一步，所述自動取樣進樣機構能同時實現自動取樣和切換，分析過程為:基線狀態時，定量環一端通過一個電磁閥連接待測量的樣品氣，另一端連接微型真空泵和電磁閥，載氣經色譜柱直接到達檢測器，進樣狀態時，先對取樣定量環抽真空，待真空度達到1Kpa時，關閉真空泵端電磁閥，打開樣品氣端電磁閥，然後轉動六通閥，定量取樣環接入載氣迴路，並接入色譜柱的前端。H2, CO, CH4, C2H4, C2H6, C2H2在經色譜柱分離後流入檢測器檢測。
[0009]進一步，所述檢測器系統採用特製半導體氣敏檢測器，單檢測器能實現對絕緣油中 H2, CO, CH4, C2H4, C2H6, C2H2 六組分的檢測。
[0010]進一步，所述自動取樣進樣機構前端設有樣氣隔斷電磁閥，後端設有微型真空泵和抽真空電磁閥，從而實現真空壓力差法進樣。
[0011]進一步，所述混合氣分離機構採用外徑2_的不鏽鋼填充柱，填料為混合填料，填料組分為60-80目Propak-N+60-80目的HeyeSep Q，兩者按2:1的比例填充，長度6米。
[0012]根據以上技術方案的這種用於充油電氣設備絕緣油中溶解氣體分析的檢測方法，跟目前現有的方法相比，有以下的優點:
第一，採用半導體色譜檢測器，由【背景技術】的敘述所知，目前國內現有分析系統普遍採用「I個熱導+兩個氫離子火焰檢測器」同時分析的技術，其中氫離子檢測器需要氫氣點火，氫氣本身屬於危險氣體，氫氣瓶隨車隨時移動存在極大的危險隱患，更不能隨便帶到變電站現場等重要場所。另外，雖然熱導檢測器對氫氣組分有較好的檢測靈敏度，但對其氣體組分的靈敏度很差，不滿足現場檢測的要求。
[0013]第二，採用自動取樣及自動進樣的方式，傳統的分析方法由於採用三檢測器結構，樣品氣進樣方式一般為「手動分流」進樣，由於步驟繁多，對操作人員有較高的要求，不同人員手法不同可導致測量結果的差異，本發明採用壓力差法自動取樣，六通閥自動進樣，所有的動作均是通過電腦程式進行控制，提高了儀器的自動化水平，保證了進樣的重複性。
[0014]第三，採用單複合填料色譜柱進行分離，傳統的分離六組分的色譜柱一般至少需要採用兩根色譜柱，本發明採用複合填料色譜柱的方式，一根色譜柱即可實現六組分的分離，大大簡化了系統結構，提高了集成度。
[0015]【專利附圖】
【附圖說明】。
[0016]圖1為本發明的總體結構框圖。
[0017]圖2為本發明的基線狀態及自動取樣流程圖。
[0018]圖3為進樣狀態及進樣氣路流程圖。
【具體實施方式】
[0019]如圖1所示，本發明的移動式絕緣油中溶解氣體分析儀及檢測方法，包括箱體1，箱體I內設置自動取樣進樣機構3、樣氣分離機構4和半導體檢測機構2，自動取樣進樣機構3包括六通閥5、電磁閥6，真空泵7、定量管8，混合氣體分離機構主要包括色譜柱9及輔助的管道和保溫棉，混合氣檢測機構主要包括半導體檢測器10及輔助的管道。
[0020]如圖2所示，基線狀態時，載氣通過六通閥5直接進入到色譜柱9，色譜柱9的另一端通過輔助管道連接到半導體檢測器10的輸入端，半導體檢測器的輸出端直接放空，此時打開電磁閥6，真空泵7對定量管8抽真空，讓後關閉電磁閥6，樣氣在壓力差的作用下進入到定量管8中，取樣動作完成，等待基線平穩後進樣。
[0021]如圖3所示，進樣狀態時，轉動六通閥5，則載氣經過定量管8時將樣品氣帶入到色譜柱9中，H2，CO, CH4，C2H4，C2H6，C2H2依次通過色譜柱9進行分離，其中載氣為99.999的高純空氣，色譜柱9料組分為60-80目Propak-N+60-80目的HeyeS印Q，兩者按2:1的比例填充，長度6米，分離後的樣品氣依次流入半導體檢測器10中進行檢測，並以電信號的形式輸出色譜峰，並最終檢測出七種氣體的含量。
[0022]根據以上技術方案的這種用於高電壓等級充油電氣設備絕緣油中溶解氣體分析的移動式氣相色譜檢測方法，不僅符合國內電力行業對充油電氣設備絕緣油檢測實驗室的檢測標準，同時對各組分氣體，尤其是H2X2H2具有優異的靈敏度，在提高絕緣油檢測分析儀整機可靠性、測量數據的重複性和準確性的同時簡化了硬體結構，縮小了體積，提高了自動化水平和整機性能，並同時降低了成本，整機可以隨車移動，適合於智能變電站狀態檢修項目中的現場檢測，能夠進行大規模的推廣和應用，此檢測方法不僅為電力行業的狀態監測技術提供了有力的技術支持，同時也由於具有優良的性價比而為輸變電企業提高綜合經濟效益提供了技術保障。
[0023]需要指出的是根據本發明的【具體實施方式】所做出的任何變形，均不脫離本發明的精神以及權利要求記載的範圍。
【權利要求】
1.一種用於高壓電力充油設備絕緣油中溶解氣體分析的檢測方法，其特徵在於:包括手提式便攜機箱，機箱內設置自動取樣進樣機構、混合氣分離機構、混合氣檢測機構，自動取樣進樣機構、混合氣分離機構、混合氣檢測機構之間通過3_不鏽鋼管連接，混合氣分離機構將自動取樣進樣機構送入的絕緣油中的混合氣H2、CO、CH4、C2H4、C2H6、C2H2依次分離，並按照順序進入混合氣檢測機構，混合氣檢測機構將各氣體濃度信號轉變為電壓信號。
2.如權利要求1所述的絕緣油中溶解氣體分析的檢測方法，其特徵在於:所述混合氣體檢測機構採用特製半導體氣敏檢測器，單檢測器能實現對絕緣油中H2, CO, CH4, C2H4, C2H6,C2H2六組分的檢測。
3.如權利要求2所述的絕緣油中溶解氣體分析的檢測方法，其特徵在於:樣氣取樣進樣機構能同時實現自動取樣和切換，分析過程為:基線狀態時，定量環一端通過一個電磁閥連接待測量的樣品氣，另一端連接微型真空泵和電磁閥，載氣經色譜柱直接到達檢測器，進樣狀態時，先對取樣定量環抽真空，待真空度達到1Kpa時，關閉真空泵端電磁閥，打開樣品氣端電磁閥，然後轉動六通閥，定量取樣環接入載氣迴路，並接入色譜柱的前端，H2, CO,CH4, C2H4, C2H6, C2H2在經色譜柱分離後流入檢測器檢測。
4.如權利要求3所述的絕緣油中溶解氣體分析的檢測方法，其特徵在於:樣氣取進樣機構前端設有樣氣隔斷電磁閥，後端設有微型真空泵和抽真空電磁閥，從而實現真空壓力差法進樣。
5.如權利要求4所述的絕緣油中溶解氣體分析的檢測方法，其特徵在於:混合氣分離機構採用外徑2mm的不鏽鋼色譜柱,填料為混合填料，填料組分為60-80目Propak-N+60_80目的HeyeS印Q，兩者按2:1的比例填充，長度6米。
【文檔編號】G01N30/02GK104076102SQ201410308218
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月1日 優先權日:2014年7月1日
【發明者】肖金, 代開鑫, 其他發明人請求不公開姓名 申請人:長沙業嘉電子科技有限公司