[发明专利]一种电力设备中SF6气体在线检测方法

说明书

技术领域

本发明属于质谱分析方法，特别涉及一种电力设备中SF₆气体在线检测方法。本发明使用光电子电离源微型质谱建立了一种毛细管直接进样、快速、定量分析SF₆气体的新方法。

背景技术

六氟化硫(SF₆)在常温、常压下是一种无色、无嗅、无毒和不可燃的惰性气体，不溶于水和变压器油，其绝缘水平约为空气的3倍，灭弧性能是空气的100倍，因此SF₆气体广泛应用于气体绝缘组合器、气体绝缘断路器、变压器、互感器等电气设备中。目前，SF₆断路器已基本代替110kV及以上电压等级的油断路器(双压式断路器，SF₆压力为1.5MPa左右；单压式断路器，SF₆压力为0.3—0.5Mpa)。电气设备能否安全可靠运行，电气设备中SF₆品质检测是至关重要的。纯净的SF₆是一种高绝缘性气体，可以保证高压电器设备正常运行，但是，具有杂质的SF₆性能就会大幅下降。但是，当设备长时间连续运行后内部存在电弧或者高温情况下，SF₆气体本身或者其与设备内部的绝缘材料相互作用会产生一定种类和数量的杂质。比如，SF₆气体在电弧高温作用下，很少量的SF₆会分解为有毒的SOF₂、SO₂F₂、SF₄和SOF₄等，电弧熄灭后，大部分又可还原，仅有极少部分在重新结合的过程中与游离的金属原子及水发生化学反应，产生金属氟化物以及HF有毒性和腐蚀性物质。

可水解氟化物检测利用含硫、氧、氟化合物大多数可与水或碱发生化学反应测试SF₆气体中可水解和可碱解氟化物的总量，如SF₂，S₂F₂、SF₄、SOF₄等，方法较为简单。检测管技术是用指示剂颜色来判断SF₆气体中的某种组分，比如目前应用比较多的HF，H₂S以及SO₂检测管，该方法定量困难。

目前，SF₆的分析检测方法主要有色谱法、红外光谱法(FTIR)、电化学等。法国工业电气试验中心曾经制备色谱对于SF₆分解产物进行分离制备，然后分别用气相色谱，红外分光光度计定性鉴定出十余种杂质组分、得过的研究人员还通过红外分光光度计与模拟开关电弧放电直接连接测量的放安抚进行了SF₆分解产物的红外分析，还研制出检测杂质总浓度的动态离子仪。红外光谱可以大概判断气体中杂质含量的变化情况，但是杂质具体的组成和含量的大小，红外光谱则无能为力，解决这一问题可以用气相色谱和红外联用技术，气相色谱可以先把SF₆中气体杂质组分进行分离，通过快速傅里叶变换红外光谱仪对杂质进行定性和定量，红外光谱的缺点就是灵敏度较低。日本、法国、美国都曾经采用了色谱-质谱联用技术成功实现了近20种杂质组分的定性分析。电化学传感器也可以用来检测HF，H₂S以及SO₂，但是传感器寿命短，存在信号漂移和杂质间相互干扰问题。

上述检测方法均为离线监测，设备停电、停运对于生产过程来讲是一种损失。运行中的SF₆绝缘电气设备针对气体现场只进行水分以及压力检测，内部状态气体成分诊断比较困难。

发明内容：

本发明为了克服现有技术无法测定电力系统SF₆中总污染物含量的缺陷提供一种检测速度快、灵敏度高的电力设备中SF₆气体在线检测的方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

1.一种电力设备中SF₆气体在线检测方法，采用在线质谱进行检测分析，该在线质谱采用的电离源为光电子电离源。进样前样品气体先经过除尘处理，然后进入直接进样系统，在恒定温度条件下，再由毛细管引入在线质谱进行检测分析。

1.1所述在线质谱，由直接进样系统1、光电子电离源2、质量分析器3和信号接收与检测系统4构成。直接进样系统的温度由外接温度控制系统控制。

1)在线质谱各部件的结构：