一种研究GIS标识气体扩散速度的试验装置的制作方法

一种研究gis标识气体扩散速度的试验装置
技术领域
1.本发明涉及在线监测装置技术领域，尤其涉及一种研究gis标识气体扩散速度的试验装置。


背景技术：

2.气体绝缘密封组合电器(gas insulated switchgear，gis)内部发生局部放电会导致气体发生化学反应产生二氧化硫、硫化氢等特殊标识气体，可以通过组合电器气室上安装的气体检测口进行定期检测，以便对气体状态进行了解。但组合电器气室一般只有一端有一个气体检测口，如果放电是在气室另一端发生，对于长度较长的气室来说，可能会由于气体扩散速度的原因导致较长一段时间无法通过气体检测口发现设备隐患，进而导致缺陷漏判。
3.但是目前不同容积、不同环境温度、不同浓度标识气体扩散速度的特征尚不明确。因此，需设计出一种研究gis标识气体扩散速度的试验装置。


技术实现要素：

4.本发明实施例的目的在于提供一种研究gis标识气体扩散速度的试验装置，可以结合气体在线监测装置和试验气室开展不同容积、不同环境温度、不同浓度标识气体扩散速度特性的研究。
5.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
6.本发明实施例提供了一种研究gis标识气体扩散速度的试验装置，包括：试验气室、以及与所述试验气室相连接的气体在线监测装置；所述试验气室为圆柱状的密封罐体，所述试验气室的一端设置有气室充气口，用于快速注入标识气体，所述试验气室的另一端设置有废气回收口，用于在标识气体扩散试验完成后，对所述试验气室内的废气进行快速回收；所述试验气室的一侧等距分布有多个气体检测口，所述气体在线监测装置分别与多个气体检测口相连接，用于在线长时监测标识气体的浓度，并计算标识气体的扩散速度。
7.在一些实施例中，所述气体在线监测装置包括：二氧化硫传感器，用于检测二氧化硫的浓度；硫化氢传感器，用于检测硫化氢的浓度；计时器，用于在从所述气室充气口注入标识气体之时开始计时；控制器，用于利用检测到的数据计算标识气体的扩散速度；显示器，用于显示检测到的标识气体的相关数据。
8.在一些实施例中，所述气体在线监测装置还包括：温度传感器，所述温度传感器设置于所述试验气室内，用于检测所述试验气室内的温度。
9.在一些实施例中，还包括：气体压缩气瓶，所述气体压缩气瓶与所述气室充气口相连接，用于提供气体。
10.在一些实施例中，还包括：气体注入量控制装置，所述气体注入量控制装置设置于所述气室充气口和所述气体压缩气瓶之间，用于控制气体的注入量。
11.在一些实施例中，所述标识气体包括：二氧化硫气体和硫化氢气体。
12.在一些实施例中，多个气体检测口从靠近所述气室充气口的一侧依次进行编号。
13.本发明还提供一种研究标识气体扩散速度的在线监测试验方法，利用如上所述的研究gis标识气体扩散速度的试验装置，包括以下步骤：
14.标识气体通过气室充气口进入试验气室；
15.在所述标识气体依次经过第一个至最后一个气体检测口时，所述气体在线监测装置分别实时记录所述标识气体在第一个至最后一个气体检测口处的浓度、时刻及温度；
16.所述气体在线监测装置根据监测到的数据计算所述标识气体在所述试验气室内的扩散速度，完成整个所述试验气室内标识气体扩散速度的模拟试验。
17.六氟化硫(sf6)具有优良的绝缘灭弧性能和理化特性，作为绝缘介质既可以减小设备尺寸，又能提高绝缘强度，伴随着城市用地的日益紧张，广泛应用于组合绝缘电器(gis)、断路器(gcb)、变压器(git)、电缆(gic)、输电管道(gil)等输配电设备中。
18.纯净的sf6是无色、无毒、无味、不燃的惰性气体，在温度为150℃及以下时不易与其它物质发生化学反应，正常运行时分解产物极少或不分解。当sf6设备中发生绝缘隐患或故障时，无论是局部、电晕、火花或是电弧放电，都必然会引起能量释放，这些能量会使sf6气体发生分解反应，生成h2s、so2、hf、sof2、sf4等多种低氟硫化物。sf6分解组分会加速gis内绝缘的老化和金属材料表面的腐蚀，加重局部放电程度，严重时还会导致gis发生突发性绝缘故障。因此对sf6分解的检测是必须的。
19.目前国内外均有大量商业化的sf6检测器，归纳起来主要有4种测量方法：高压击穿法、色谱法、离子移动度计和红外光吸收谱法。
20.高压击穿法主要是根据待测sf6击穿电压的变化来进行定性测量，并不能定量给出sf6气体浓度，而且不能实时在线检测。
21.色谱法：色谱法被广泛应用于复杂组分的分离与鉴定。一般由真空系统、进样系统、离子源、检测器和计算机控制等部分组成。优点是测量精度和灵敏度较高。缺点是设备昂贵，且不能实时在线检测。
22.离子移动度计法：它是通过对设备中sf6气体总体杂质含量的测定，来反应设备中sf6气体的优劣程度。优点：测量成分多，精度较高。缺点：易受实验环境条件影响，不能实时检测。
23.申请号为cn201720280582.2的专利公开了一种检测绝缘气体分解的装置。该专利文献的目的是为了解决在sf6分解气体检测时，不能实时检测，对设备要求高等问题，提供一种定性检测sf6分解的装置。该专利文献的检测sf6绝缘气体分解的装置包括：光源、准直镜、第一平面镜、密封气室、第二平面镜、检测器；该专利文献通过测量sf6分解前后的折射率变化，来定性的分析sf6气体是否分解以及分解的程度，装置简单，并可以实现实时检测。但是，该专利文献并不能检测到sf6分解后所产生的so2和h2s的浓度，也无法测得so2和h2s的扩散速度。
24.申请号为cn201310104096.1的专利公开了气体绝缘组合电器局部放电在线检测内置超高频传感器。该专利文献主要由背板、传感器密封罩、天线承载支柱、螺旋微带天线、信号传输电缆等组成。该专利文献结构简单，拆卸方便，能实时在线监测gis内部的局部放电，抗干扰能力强，灵敏度高，检测精度高，体积小，能确保gis的安全稳定运行。该专利文献能广泛应用于电气设备内部局部放电的在线检测，特别适用于gis内部局部放电的在线监
测。但是，该专利文献不能对so2和h2s的浓度进行检测。
25.与现有技术相比，本发明有益效果为：
26.本发明提供的一种研究gis标识气体扩散速度的试验装置，二氧化硫气体和硫化氢气体从气室充气口注入进试验气室后，气体在线监测装置对多个气体检测口依次进行监测，例如，对1号气体检测口进行监测，对2号气体检测口进行监测，对3号气体检测口进行监测，
……
，直至对最后一个气体检测口进行监测。通过对多个气体检测口进行实时监测，能够检测出二氧化硫气体和硫化氢气体的浓度，再根据多个气体检测口之间的距离，计算出二氧化硫气体和硫化氢气体的扩散速度，以便于进行后续研究。
27.本发明提供的一种研究gis标识气体扩散速度的试验装置，可以结合气体在线监测装置和试验气室开展不同容积、不同环境温度、不同浓度标识气体扩散速度特性的研究。通过研究，可了解标识气体扩散速度与其他影响因素之间的联系，对于缺陷的分析研判、气室设备检测口的布设方式具有重大指导意义。
附图说明
28.为了更清楚地说明本公开中的技术方案，下面将对本公开一些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公开的一些实施例的附图，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。此外，以下描述中的附图可以视作示意图，并非对本公开实施例所涉及的产品的实际尺寸、方法的实际流程等的限制。
29.图1为根据本公开一些实施例中的研究gis标识气体扩散速度的试验装置的结构示意图。
具体实施方式
30.下面将结合附图，对本公开一些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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开所提供的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
31.除非上下文另有要求，否则，在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”被解释为开放、包含的意思，即为“包含，但不限于”。在说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例性实施例”、“示例”或“一些示例”等旨在表明与该实施例或示例相关的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开的至少一个实施例或示例中。上述术语的示意性表示不一定是指同一实施例或示例。此外，所述的特定特征、结构、材料或特点可以以任何适当方式包括在任何一个或多个实施例或示例中。
32.本发明实施例提供一种研究gis标识气体扩散速度的试验装置，如图1所示，包括：试验气室1、以及与试验气室1相连接的气体在线监测装置2。试验气室1内放置标识气体，并通过气体在线监测装置2进行实时监测，并计算标识气体的扩散速度。
33.示例性的，标识气体包括：二氧化硫气体和硫化氢气体。这样，通过气体在线监测装置2能够实时监测二氧化硫气体和硫化氢气体的扩散速度和浓度。
34.在一些实施例中，试验气室1为一个圆柱状的密封罐体。
35.示例性的，试验气室1的长度为8米，截面直径为1米。
36.在一些实施例中，试验气室1的一端设置有气室充气口11，用于快速注入标识气体，试验气室1的另一端设置有废气回收口12，用于在标识气体扩散试验完成后，对试验气室1内的废气进行快速回收。
37.二氧化硫气体和硫化氢气体从气室充气口11注入进试验气室1，并通过气体在线监测装置2进行实时监测，最后通过废气回收口12排出试验气室1。
38.在一些实施例中，试验气室1的一侧等距分布有多个气体检测口13。
39.示例性的，多个气体检测口13相互之间间隔1米均匀设置，多个气体检测口13从靠近气室充气口11的一侧依次进行编号，靠近气室充气口11的一个为1号气体检测口，依次排序为2号气体检测口，3号气体检测口，
……
。
40.例如，如图1所示，气体检测口13设置有6个。气体在线监测装置2具有6个通道，可以分别连接试验气室1上的6个气体检测口13。
41.在一些实施例中，气体在线监测装置2分别与多个气体检测口相连接，用于在线长时监测标识气体的浓度，并计算标识气体的扩散速度。
42.二氧化硫气体和硫化氢气体从气室充气口11注入进试验气室1后，气体在线监测装置2对多个气体检测口依次进行监测，例如，对1号气体检测口进行监测，对2号气体检测口进行监测，对3号气体检测口进行监测，
……
，直至对最后一个气体检测口进行监测。通过对多个气体检测口进行实时监测，能够检测出二氧化硫气体和硫化氢气体的浓度，再根据多个气体检测口之间的距离，计算出二氧化硫气体和硫化氢气体的扩散速度，以便于进行后续研究。
43.在一些实施例中，气体在线监测装置2包括：二氧化硫传感器21、硫化氢传感器22、计时器23、控制器24和显示器25，二氧化硫传感器21、硫化氢传感器22、计时器23和显示器25分别与控制器24相连接。
44.二氧化硫传感器21用于检测二氧化硫的浓度；硫化氢传感器22用于检测硫化氢的浓度；计时器23用于在从气室充气口注入标识气体之时开始计时；控制器24用于利用检测到的数据计算标识气体的扩散速度；显示器25用于显示检测到的标识气体的相关数据。
45.这样，当气体在线监测装置2在6个气体检测口13分别检测到标识气体的浓度时，将数据传输至控制器24，控制器24计算标识气体在试验气室1中的扩散速度，再通过显示器25显示各个气体检测口的检测数据及获取非零数据的时刻，以便试验人员查看。
46.示例性的，二氧化硫传感器21采用的品牌为winsen/炜盛，型号为me4-so2-e4；硫化氢传感器22采用的品牌为sangbay，型号为s4-h2s；计时器23采用的品牌为yanp，型号为thc15azyt15；控制器24采用的品牌为ti德州仪器，型号为uc2825dw；显示器25采用的品牌为微嵌高驰，型号为wlx-043r-ap20。
47.在一些示例中，气体在线监测装置2还包括：温度传感器26，温度传感器26设置于试验气室1内，用于检测试验气室1内的温度。温度传感器26与控制器24相连接，这样，在二氧化硫传感器21和硫化氢传感器22分别监测到二氧化硫气体和硫化氢气体的浓度时，通过温度传感器26监测该时刻试验气室1的温度，便于后续研究中各状态量的关联性分析。
48.示例性的，温度传感器26采用的品牌为sensirion，型号为fs304-sht30。
49.在一些实施例中，在线监测试验系统还包括：气体压缩气瓶14，气体压缩气瓶14与气室充气口11相连接，用于提供气体。
50.气体压缩气瓶14通过气室充气口11对试验气室1内注入二氧化硫或硫化氢等标识气体。
51.在一些示例中，试验气室1内还有六氟化硫气体或纯氮气等背景试验气体，背景试验气体也是气体压缩气瓶14通过气室充气口11对试验气室1内进行注入。这样，可以保证试验气室1内的压力，模拟真实的电力工作环境，保证监测标识气体数据的准确性。
52.在一些示例中，在线监测试验系统还包括：气体注入量控制装置15，气体注入量控制装置15设置于气室充气口11和气体压缩气瓶14之间，用于控制气体的注入量。
53.气体注入量控制装置15通过控制气室充气口11控制阀的开口大小和开口时间，达到控制气体注入量的效果。通过这种方法，可以调节不同的标识气体注入量、在不同的环境温度下标识气体扩散速度特性的研究。
54.本发明还提供一种研究标识气体扩散速度的在线监测试验方法，利用如上所述的研究gis标识气体扩散速度的试验装置，包括以下步骤：
55.s100，标识气体通过气室充气口进入试验气室。
56.s200，在所述标识气体依次经过第一个至最后一个气体检测口时，所述气体在线监测装置分别实时记录所述标识气体在第一个至最后一个气体检测口处的浓度、时刻及温度。
57.s300，气体在线监测装置2根据监测到的数据计算标识气体在试验气室1内的扩散速度，完成整个试验气室内标识气体扩散速度的模拟试验。
58.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种研究gis标识气体扩散速度的试验装置，其特征在于，包括：试验气室、以及与所述试验气室相连接的气体在线监测装置；所述试验气室为圆柱状的密封罐体，所述试验气室的一端设置有气室充气口，用于快速注入标识气体，所述试验气室的另一端设置有废气回收口，用于在标识气体扩散试验完成后，对所述试验气室内的废气进行快速回收；所述试验气室的一侧等距分布有多个气体检测口，所述气体在线监测装置分别与多个气体检测口相连接，用于在线长时监测标识气体的浓度，并计算标识气体的扩散速度。2.如权利要求1所述的在线监测试验系统，其特征在于：所述气体在线监测装置包括：二氧化硫传感器，用于检测二氧化硫的浓度；硫化氢传感器，用于检测硫化氢的浓度；计时器，用于在从所述气室充气口注入标识气体之时开始计时；控制器，用于利用检测到的数据计算标识气体的扩散速度；显示器，用于显示检测到的标识气体的相关数据。3.如权利要求2所述的在线监测试验系统，其特征在于：所述气体在线监测装置还包括：温度传感器，所述温度传感器设置于所述试验气室内，用于检测所述试验气室内的温度。4.如权利要求1所述的在线监测试验系统，其特征在于：还包括：气体压缩气瓶，所述气体压缩气瓶与所述气室充气口相连接，用于提供气体。5.如权利要求4所述的在线监测试验系统，其特征在于：还包括：气体注入量控制装置，所述气体注入量控制装置设置于所述气室充气口和所述气体压缩气瓶之间，用于控制气体的注入量。6.如权利要求1所述的在线监测试验系统，其特征在于：所述标识气体包括：二氧化硫气体和硫化氢气体。7.如权利要求1所述的在线监测试验系统，其特征在于：多个气体检测口从靠近所述气室充气口的一侧依次进行编号。8.一种研究标识气体扩散速度的在线监测试验方法，其特征在于，利用如权利要求1-7任一项所述的研究gis标识气体扩散速度的试验装置，包括以下步骤：标识气体通过气室充气口进入试验气室；在所述标识气体依次经过第一个至最后一个气体检测口时，所述气体在线监测装置分别实时记录所述标识气体在第一个至最后一个气体检测口处的浓度、时刻及温度；所述气体在线监测装置根据监测到的数据计算所述标识气体在所述试验气室内的扩散速度，完成整个所述试验气室内标识气体扩散速度的模拟试验。

技术总结
本发明公开了一种研究GIS标识气体扩散速度的试验装置，涉及在线监测装置技术领域。一种研究GIS标识气体扩散速度的试验装置，包括：试验气室、以及与所述试验气室相连接的气体在线监测装置；所述试验气室为圆柱状的密封罐体，所述试验气室的一端设置有气室充气口，用于快速注入标识气体，所述试验气室的另一端设置有废气回收口，用于在标识气体扩散试验完成后，对所述试验气室内的废气进行快速回收；所述试验气室的一侧等距分布有多个气体检测口，所述气体在线监测装置分别与多个气体检测口相连接，用于在线长时监测标识气体的浓度，并计算标识气体的扩散速度。计算标识气体的扩散速度。计算标识气体的扩散速度。


技术研发人员：郭磊 胡润阁 詹振宇 王晓辉 丁国君 辛伟峰 朱华 董曼玲 王伟 杨知非 鲁一苇 马云瑞 张宇鹏
受保护的技术使用者：国网河南省电力公司
技术研发日：2023.06.28
技术公布日：2023/9/20