专利名称：用于电气设备中六氟化硫气体质量分析的仪器的制作方法
技术领域：
本发明属于电气设备中六氟化硫(SF6)气体质量分析技术领域，具体涉及用于电气设备中SF6气体质量综合检测与分析装置。
背景技术：
纯净的六氟化硫(SF6)气体在常温常压下为无色、无臭、无毒、不可燃烧的气体， 具有优异的绝缘特性和灭弧能力，是一种理想的绝缘介质。但在电弧、火花放电、高温等因素作用下，SF6气体易电离分解，其分解产物与电气设备中的水分、氧气发生反应，主要生成 SO2, H2S, CO、HF等物质，以及SF4、SOF2, SF2, SO2F2等毒性和腐蚀性极强的物质，这些物质腐蚀电气设备，降低设备绝缘能力，也�：θ颂褰】�。通过检测SF6气体的分解物质，可以判断电气设备的潜在故障或故障位置。SF6气体检测分析目前国内采用电气试验，一般在停电状态下进行或取气回到试验室内进行现场停电检测时，试验周期越长，停电检修造成的影响范围就会越大；取气回到试验室分析，取气环节影响条件过多，容易受到其他不确定因素的干扰，不能反应出电气设备内部即时的SF6气体质量状况。中华人民共和国国家标准及电力行业相关标准中，规定了 SF6气体的质量的三个重要指标分别是湿度、SF6纯度、SF6气体分解产物(目前主要测量S02、H2S、C0)。国内用于 SF6气体质量分析的仪器，大多采用单纯度分析或者单分解产物分析的流程。采用既能对 SF6气体纯度进行测量，又可以分析SF6气体分解产物，还可以测量SF6气体中微量水分含量的仪器，国内未见相关报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是设计一种新的检测仪器，该仪器可以实现电气设备中SF6气体质量的带电检测和离线实验室分析；一次试验即可以满足相关标准中规定的三个重要检测项目的要求，即可实现SF6气体中微量水的含量测定、SF6气体的纯度分析和SF6 气体中的硫化物和可水解的氟化物检测。重要的是节约了试验的用气量，更节能环保。具体的设计方案如下
用于电气设备中六氟化硫气体质量分析的仪器包括净化装置40，还包括分析机构。分析机构由进样口 1、温度检测支路、分解产物检测支路的纯度检测支路组成；所述进样口 1 的出口端通过第一四通管分别连通着温度检测支路、分解产物检测支路和纯度检测支路；
所述温度检测支路上依次串联着第一针型阀2和第一流量计3，第一流量计3的出口端连通着第二四通管18的第一端口，第一流量计3的出口处设有湿度传感器4 ；
所述分解产物检测支路上依次串联着第二针型阀13、第二流量计14和第一电磁阀15， 第一电磁阀15的入口上设有空气泵21，第一电磁阀15的出口处并联连通着三条检测分路的入口，三条检测分路的出口并联连通着第二四通管的第二端口 ；所述三条检测分路分别为硫化氢检测分路、一氧化碳检测分路和二氧化硫检测分路；硫化氢检测分路上依次串联着第二电磁阀5和硫化氢检测器6 ；—氧化碳检测分路上依次串联着第三电磁阀11和一氧化碳检测器12 ；二氧化硫检测分路上依次串联着第四电磁阀16和二氧化硫检测器17 ；
由依次串联的稀释进样口 7、第四针型阀8、第五电磁阀9、第四流量计10组成超浓度辅助测量支路，其中第三流量计10的出口与第一电磁阀15的出口并联；
所述纯度检测支路上依次串联着第一压力传感器19、第三针型阀20、第三流量计22， 第二流量计22的出口连接着自带定量管的六通阀30第三端口，自带定量管的六通阀30的第四端口分别与硫化氢检测器6的出口、一氧化碳检测器12的出口、二氧化硫检测器17的出口并联后连通着第二四通管18的第二端口 ；
第二四通管18的第三端口依次连通着单向阀M和色谱柱31，色谱柱31的出口连通着自带定量管的六通阀30第六端口，自带定量管的六通阀30第一端口依次连通着第五流量计观、第二压力传感器27、第五针型阀沈、稳压阀25、传感器转换器36和氦气瓶39，形成纯度检测时的载气回路；稳压阀25的进口和传感器转换器36的出口之间串联着载气开关 33，传感器转换器36上分别设有低压传感器34和高压传感器35，氦气瓶39的进口上串联着充气开关38和充气口 37 ；第四流量计观的出口和自带定量管的六通阀30第一端口之间串联着第一热导检测器四；色谱柱31的出口和单向阀M的进口之间串联着第二热导检测器32 ；
所述六通阀30的第2端口和第5端口并联着定量管23 ； 第二四通管18的第四端口连通着净化装置40的进口。所述硫化氢检测器6为电化学传感器。所述一氧化碳检测器12为电化学传感器。所述二氧化硫检测器17为电化学传感器。所述空气泵21为12V空气泵。本发明的有益技术效果是采用一个检测流程多种用途并联独立气体取样的设计，最大限度地保证了单个检测项目的要求，通过一次试验可以满足SF6设备的微水检测、 分解产物分析和纯度分析这三个相关标准中重要检测项目的需要；配备的尾气处理装置， 避免有毒气体直接排入大气，保护了环境和操作人员的人身安全；通过减少设备的检测试验次数，节约了试验的用气量，既节能环保又有效地保护了检测设备自身；同时，它可以被作为便携式仪器用以现场带电检测工作流程，规避停电检修所造成的影响，也可以被作为试验室仪器用以离线试验分析采用。
图1是本发明的结构示意图。图中序号进样口 1、第一针型阀2、第一流量计3、湿度传感器4、第二电磁阀5、硫化氢检测器6、稀释进样口 7、第四针型阀8、第五电磁阀9、第四流量计10、第三电磁阀11、 一氧化碳检测器12、第二针型阀13、第二流量计14、第一电磁阀15、第四电磁阀16、二氧化硫检测器17、第二四通管18、第一压力传感器19、第三针型阀20、空气泵21、第三流量计 22、定量管23、单向阀M、稳压阀25、第五针型阀沈、第二压力传感器27、第五流量计28、第一热导检测器29、自带定量管的六通阀30、色谱柱31、第二热导检测器32、载气开关33、带低压传感器34、高压传感器35、传感器转换器36、充气口 37、充气开关38、氦气瓶39、净化装置40、排空口 41。
具体实施例方式下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。实施例
参见图1，用于电气设备中六氟化硫气体质量分析的仪器包括净化装置40和分析机构。分析机构由进样口 1、温度检测支路、分解产物检测支路和纯度检测支路组成；所述进样口 1的出口端通过第一四通管分别连通着温度检测支路、分解产物检测支路和纯度检测支路。所述温度检测支路上依次串联着第一针型阀2和第一流量计3，第一流量计3的出口端连通着第二四通管18的第一端口，第一流量计3的出口处设有湿度传感器4。所述分解产物检测支路上依次串联着第二针型阀13、第二流量计14和第一电磁阀15，第一电磁阀15的入口上设有空气泵21，空气泵21为12V空气泵。第一电磁阀15的出口处并联连通着三条检测分路的入口，三条检测分路的出口并联连通着第二四通管的第二端口 ；所述三条检测分路分别为硫化氢检测分路、一氧化碳检测分路和二氧化硫检测分路；硫化氢检测分路上依次串联着第二电磁阀5和硫化氢检测器6，硫化氢检测器6为电化学传感器。英国Alphsense公司生产的Al型；一氧化碳检测分路上依次串联着第三电磁阀 11和一氧化碳检测器12，一氧化碳检测器12为电化学传感器。英国Alphsense公司生产的Ax型；二氧化硫检测分路上依次串联着第四电磁阀16和二氧化硫检测器17，二氧化硫检测器17为电化学传感器。英国Alphsense公司生产的AF型。由依次串联的稀释进样口 7、第四针型阀8、第五电磁阀9、第四流量计10组成超浓度辅助测量支路，其中第四流量计10的出口与第一电磁阀15的出口并联。所述纯度检测支路上依次串联着第一压力传感器19、第三针型阀20、第三流量计 22，第三流量计22的出口连接着自带定量管的六通阀30的第三端口，自带定量管的六通阀 30的第四端口分别与硫化氢检测器6的出口、一氧化碳检测器12的出口、二氧化硫检测器 17的出口并联后连通着第二四通管18的第二端口。第二四通管18的第三端口依次连通着单向阀M和色谱柱31，色谱柱31的出口连通着自带定量管的六通阀30第六端口，自带定量管的六通阀30第一端口依次连通着第五流量计观、第二压力传感器27、第五针型阀沈、稳压阀25、传感器转换器36和氦气瓶39，形成纯度检测时的载气回路；稳压阀25的进口和传感器转换器36的出口之间串联着载气开关33，传感器转换器36上分别设有低压传感器34和高压传感器35，氦气瓶39的进口上串联着充气开关38和充气口 37 ；第五流量计观的出口和自带定量管的六通阀30第一端口之间串联着第一热导检测器四；色谱柱31的出口和单向阀M的进口之间串联着第二热导检测器32。自带定量管的六通阀30的第2端口和第5端口并联着定量管23 ； 第二四通管18的第四端口连通着净化装置40的进口。工作时，该装置的进样口 1连接到需要检测的SF6电气设备上即可。分别经并联的湿度、纯度、分解产物三路各自独立、互不影响的检测气路后，一次性完成、并得到上述三个检测气路的测量结果。并将检测后的尾气经过净化后排入大气中，做到无害化排放；分解产物检测时的超浓度辅助测量回路，在采样的被测量气体中分解产物浓度超标时动作，确保测量能够成功、仪器本身不受损害；纯度检测时的载气回路作为纯度检测时的辅助回路。具体工作过程如下 1、湿度检测功能
被检测电气设备中的SF6气体通过进样口 1后，依次流经第一针型阀2、第一流量计3 和湿度传感器4，即可进行湿度检测。检测结束后的废气流经第二四通管18进入净化装置 40净化后由排空口 41排空，完成本次湿度检测。2、纯度检测功能
被检测电气设备中的3&气体通过进样口 1后，依次经第一压力传感器19、第三针型阀 20和第三流量计22，自带定量管23的六通阀30的第三接口和第四接口后，流经第二四通管18进入净化装置40净化后由排空口 41排空，为本次纯度检测；
纯度检测时的载气回路的工作流程如下进样前，将氦气调整到合适的流速，均勻通过自带定量管的六通阀30和第一热导检测器四、第二热导检测器32。样品气体均勻流入后定量管23，吹扫气体由第二四通管18经净化装置40净化处理后由排空口 41排空，即完成一次定量吹扫过程。定量吹扫稳定以后，切换色谱柱工作状态，此时载气系统将定量后的样品气带入自带定量管的六通阀30带入色谱柱31，经过色谱分离以后进入第二热导检测器 32，根据各种成分的保留时间不同，测算各组分的浓度。进样后的样品气经四通阀18后，经过净化装置40净化处理后由排空口 41排空，完成本次纯度检测过程。3、分解产物检测功能
被检测电气设备中的SF6气体通过进样口 1后，依次经第二针型阀13、第二流量计14 和第一电磁阀15，再经并联的三条检测分路，即第二电磁阀5和硫化氢检测器6、第三电磁阀11和一氧化碳检测器12、第四电磁阀16和二氧化硫检测器17会合后，即可进行分解产物&S、C0、和的检测，检测结束后的废气经第二四通管18后流入净化装置40净化后由排空口 41排空，完成本次分解产物检测过程。4、分解产物超浓度时的检测功能
(1)分解产物超浓度时的检测
当对故障气体或分解产物检测时的浓度超标时(比如SO2浓度超过30 μ L/L时)，自动切断第一电磁阀15，截断分解产物进气回路，启动辅助测量回路将稀释气通过稀释进样口 7、第四针型阀8、第五电磁阀9、第四流量计10的末端与第一电磁阀15的末端并联，起到稀释原有采样气的作用。稀释气配比合适后，再打开第一电磁阀15，用稀释气稀释样气混合进样的方式检测分解产物，并通过换算得出各分解产物的数值；
(2)分解产物超浓度时的管路清洗
测试完成后，关闭第一电磁阀15，将稀释气通过稀释进样口 7、第四针型阀8、第五电磁阀9、第四流量计10，再流经并联的三条检测分路，即第二电磁阀5和硫化氢检测器6、第三电磁阀11和一氧化碳检测器12、第四电磁阀16和二氧化硫检测器17会合后，经第二四通管18后，经过净化装置40净化处理后由排空口 41排空一段时间，完成清洗过程，达到保护分解产物检测探头的作用。
权利要求
1.用于电气设备中六氟化硫气体质量分析的仪器，包括净化装置(40)，其特征在于 还包括分析机构，分析机构由进样口(1)、温度检测支路、分解产物检测支路的纯度检测支路组成；所述进样口(1)的出口端通过第一四通管分别连通着温度检测支路、分解产物检测支路和纯度检测支路；所述温度检测支路上依次串联着第一针型阀(2)和第一流量计(3)，第一流量计(3)的出口端连通着第二四通管(18)的第一端口，第一流量计(3)的出口处设有湿度传感器(4);所述分解产物检测支路上依次串联着第二针型阀(13)、第二流量计(14)和第一电磁阀(15)，第一电磁阀(15)的入口上设有空气泵(21)，第一电磁阀(15)的出口处并联连通着三条检测分路的入口，三条检测分路的出口并联连通着第二四通管的第二端口 ；所述三条检测分路分别为硫化氢检测分路、一氧化碳检测分路和二氧化硫检测分路；硫化氢检测分路上依次串联着第二电磁阀(5)和硫化氢检测器(6); —氧化碳检测分路上依次串联着第三电磁阀(11)和一氧化碳检测器(12) ；二氧化硫检测分路上依次串联着第四电磁阀(16)和二氧化硫检测器(17)；由依次串联的稀释进样口(7)、第四针型阀(8)、第五电磁阀(9)、第四流量计(10)组成超浓度辅助测量支路，其中第三流量计(10)的出口与第一电磁阀(15)的出口并联；所述纯度检测支路上依次串联着第一压力传感器(19)、第三针型阀(20)、第三流量计 (22),第二流量计(22)的出口连接着自带定量管的六通阀(30)第三端口，自带定量管的六通阀(30)的第四端口分别与硫化氢检测器(6)的出口、一氧化碳检测器(12)的出口、二氧化硫检测器(17)的出口并联后连通着第二四通管(18)的第二端口 ；第二四通管(18)的第三端口依次连通着单向阀(24)和色谱柱(31)，色谱柱(31)的出口连通着自带定量管的六通阀(30)第六端口，自带定量管的六通阀(30)第一端口依次连通着第五流量计(28)、第二压力传感器(27)、第五针型阀(26)、稳压阀(25)、传感器转换器 (36 )和氦气瓶(39 )，形成纯度检测时的载气回路；稳压阀(25 )的进口和传感器转换器(36 ) 的出口之间串联着载气开关(33)，传感器转换器(36)上分别设有低压传感器(34)和高压传感器(35)，氦气瓶(39)的进口上串联着充气开关(38)和充气口(37);第四流量计(28)的出口和自带定量管的六通阀(30)第一端口之间串联着第一热导检测器(29)；色谱柱(31) 的出口和单向阀(24)的进口之间串联着第二热导检测器(32)；所述六通阀(30 )的第2端口和第5端口并联着定量管(23 )；第二四通管(18 )的第四端口连通着净化装置(40 )的进口。
2.根据权利要求1所述的用于电气设备中六氟化硫气体质量分析的仪器，其特征在于所述硫化氢检测器(6)为电化学传感器。
3.根据权利要求1所述的用于电气设备中六氟化硫气体质量分析的仪器，其特征在于所述一氧化碳检测器(12)为电化学传感器。
4.根据权利要求1所述的用于电气设备中六氟化硫气体质量分析的仪器，其特征在于所述二氧化硫检测器(17)为电化学传感器。
5.根据权利要求1所述的用于电气设备中六氟化硫气体质量分析的仪器，其特征在于所述空气泵(21)为12V空气泵。
全文摘要
本发明涉及用于电气设备中六氟化硫气体质量分析的仪器，包括净化装置的分析机构，分析机构由进样口、温度检测支路、分解产物检测支路和纯度检测支路组成；所述进样口的出口端通过第一四通管分别连通着温度检测支路、分解产物检测支路和纯度检测支路。本发明通过一次试验可以满足SF6设备的微水检测、分解产物分析和纯度分析这三个相关标准中重要项目的检测；通过减少设备的检测试验次数，节约了试验的用气量，既节能环保又有效地保护了检测设备自身；同时，它可以被作为便携式仪器用以现场带电检测工作流程，规避停电检修所造成的影响，也可以被作为试验室仪器用以离线试验分析采用。
文档编号G01N27/26GK102305869SQ20111023130
公开日2012年1月4日 申请日期2011年8月12日 优先权日2011年8月12日
发明者何其明, 杜晓峰, 王允志, 祁炯, 苏镇西, 范明豪, 赵也, 陈自年 申请人:安徽省电力科学研究院
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