專利名稱：一種分析電氣設(shè)備中的SF₆的分解產(chǎn)物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于 分析檢測(cè)領(lǐng)域，具體地涉及到一種分析電氣設(shè)備中的SF6的分解產(chǎn)物 的方法。
背景技術(shù)：
六氟化硫(SF6)在常溫常壓下是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒、不燃、化學(xué)性質(zhì)極穩(wěn)定的合 成氣體。SF6的分子為單硫多氟的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，具有極強(qiáng)的電負(fù)性，賦予它優(yōu)良的電絕緣和滅 弧性能。目前，SFJt為新一代的絕緣介質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于高壓、超高壓電氣設(shè)備中。充裝SF6 的電氣設(shè)備占地面積少、運(yùn)行噪聲小，無(wú)火災(zāi)危險(xiǎn)，極大地提高了電氣設(shè)備運(yùn)行的安全可靠 性。SF6氣體在過(guò)熱、電弧、電火花和電暈放電的作用下，會(huì)發(fā)生分解，其分解產(chǎn)物還 可與設(shè)備中的微量水分、電極和固體絕緣材料發(fā)生反應(yīng)，其產(chǎn)物比較復(fù)雜，有氣體雜質(zhì)，如 四氟化碳(CF4)、氟化硫酰(SO2F2)、氟化亞硫酰(SOF2)、二氧化硫(SO2)、十氟一氧化二硫 (S2OF10)等，還有一些固體雜質(zhì)，如氟化鋁(AlF3)、氟化鎢(WF6)等，具體分解途徑見(jiàn)下表。
SOF4-HHtO —— SO,F,+2HF
令y^*4
+1/20, 十 F,+1/20,
I Z. ‘ Γ
SF4-+H2O ——> SOF!十2HF -十Η:0—— S02+2HFΛ.
SFe ---SFx+ (6-s) F ————*-CuF；.. A Ir 3, WF^. CF‘ SF;
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SF2, SF4 ——^H2O *--“#SOF2+2HF對(duì)于運(yùn)行中的電氣設(shè)備，判斷其設(shè)備內(nèi)部運(yùn)行狀態(tài)相對(duì)困難，通過(guò)分析檢測(cè)SF6氣 體的分解產(chǎn)物是判斷SF6氣體絕緣設(shè)備內(nèi)部運(yùn)行情況的一個(gè)強(qiáng)有力手段。近年來(lái)，廣東省 通過(guò)檢測(cè)SF6氣體中CF4和SO2等分解產(chǎn)物的含量已經(jīng)成功判斷了多起電氣設(shè)備故障。根 據(jù)以往研究經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際工作，通過(guò)SF6氣體的分解產(chǎn)物SO2F2也可以有效判斷SF6氣體絕緣 設(shè)備內(nèi)部運(yùn)行情況，是成功判斷電氣設(shè)備故障的一個(gè)強(qiáng)有力手段。目前，分析SF6分解產(chǎn)物的常用方法為配備熱導(dǎo)率檢測(cè)器(TCD)的氣相色譜法，利 用配備熱導(dǎo)率檢測(cè)器(TCD)的氣相色譜法分析SF6分解產(chǎn)物0&、30&容易實(shí)現(xiàn)，但對(duì)SO2F2 和SO2定量測(cè)定非常困難。因?yàn)镾F6中除上述雜質(zhì)外，還存在氟化碳類物質(zhì)，如六氟乙烷 (C2F6)、八氟丙烷(C3F8)、十氟丁烷(C4Fltl)等，這些雜質(zhì)同SO2F2會(huì)共溢出，不能區(qū)分開(kāi)來(lái)。在 某些色譜柱的條件下，SO2F2甚至不能從其本底SF6中分開(kāi)，而與SF6共溢出，詳見(jiàn)圖1 (圖1為IEC60480-2004中給出典型的SF6分解產(chǎn)物氣相色譜圖)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種分析電氣設(shè)備中的SF6的分解產(chǎn)物的方 法。該方法可以有效解決現(xiàn)有技術(shù)手段不能準(zhǔn)確分析SF6中分解產(chǎn)物SO2F2的問(wèn)題，從而準(zhǔn) 確判斷SF6氣體絕緣設(shè)備內(nèi)部運(yùn)行情況，保障電氣設(shè)備安全運(yùn)行。一種分析電氣設(shè)備中的SF6分解產(chǎn)物的方法，包括以下步驟取樣；采用氣相色譜儀對(duì)樣品進(jìn)行分析檢測(cè)，所述色譜儀的檢測(cè)部分由熱導(dǎo)率檢測(cè)器 (TCD)和火焰光度檢測(cè)器(FPD)兩個(gè)檢測(cè)器串連而成，色譜柱采用毛細(xì)柱GS GasPro，所述 色譜儀的全部管路必須鈍化。優(yōu)選地，本發(fā)明的分析檢測(cè)參數(shù)為采用He氣作為載氣；柱溫箱初始溫度 50-800C，最終溫度120-200°C，加熱速率12_20°C /min。更優(yōu)選地，采用He氣作為載氣，柱溫 箱初始溫度50°C，1°C /min升至55°C，15°C /min升至180°C，檢測(cè)器的尾吹流量為8_10ml/ min。經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，最優(yōu)化的參數(shù)組合為采用He氣作為載氣；進(jìn)樣口溫度50°C，壓 力11. 6psi，流量18. 5ml/min，隔墊吹掃流量3ml/min，分流進(jìn)樣，分流比為5 ；色譜柱通過(guò)流 量控制，流量2. 577ml/min，輔助壓力4. 35psi ；柱溫箱初始溫度50°C，1°C /min升至55°C， 15°C /min升至180°C ；TCD檢測(cè)器溫度200°C，參比流量30ml/min，尾吹流量8ml/min ；FPD 檢測(cè)器加熱器和輔助傳輸線溫度230°C，H2氣流量75ml/min，空氣流量lOOml/min，尾吹流 量 10ml/mino所述步驟(2)的所述分析檢測(cè)包括進(jìn)樣，待測(cè)樣品通過(guò)TCD檢測(cè)器，不通過(guò)FPD 檢測(cè)器，主要分析空氣、CF4, C2F6和SF6 ；當(dāng)SF6基本出峰完畢后(即當(dāng)SF6分析完畢后)，待測(cè)樣品既通過(guò)TCD檢測(cè)器，也 通過(guò)FPD檢測(cè)器，TCD檢測(cè)器主要分析C3F8、C4F10, FPD檢測(cè)器主要分析S02F2、SOF2, S2OF10, SO2。本發(fā)明將采回的SF6樣利用配備TCD和FDP串連檢測(cè)器的氣相色譜法分析，利用 TCD檢測(cè)器分析SF6分解產(chǎn)物CF4、C2F6、C3F8、C4F1(1等，利用FPD檢測(cè)器分析SF6分解產(chǎn)物SOF2、 SO2F2、S2OFltl等。所述方法在利用氣相色譜法分析SF6分解產(chǎn)物時(shí)，全部氣樣都進(jìn)入TCD檢測(cè) 器分析，僅有SF6組分后的各組分才進(jìn)入FPD檢測(cè)器，因?yàn)椴苫氐腟F6樣中絕大部分為SF6, 如果這些過(guò)量的SF6全部進(jìn)入FPD檢測(cè)器，會(huì)污染FPD檢測(cè)器，影響后續(xù)測(cè)定。該方法不僅 能夠準(zhǔn)確測(cè)定CF4、C2F6、C3F8、C4F1(1等雜質(zhì)，還能夠準(zhǔn)確測(cè)定SOF2、SO2F2、S2OFltl等雜質(zhì)，使SF6 分解產(chǎn)物的分析更準(zhǔn)確，從而能夠更有效的判斷電氣設(shè)備故障。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中用熱導(dǎo)率檢測(cè)器的氣相色譜法SF6分解產(chǎn)物氣相色譜圖；圖2-4分別為實(shí)施例1中，不同狀態(tài)下的由TCD和FPD兩個(gè)檢測(cè)器串連組成的色譜儀結(jié)構(gòu)圖；圖5為實(shí)施例1中現(xiàn)有技術(shù)中TCD檢測(cè)器分析結(jié)果示意圖6為實(shí)施例1中本發(fā)明所述方法分析結(jié)果示意圖；圖7為實(shí)施例2中現(xiàn)有技術(shù)中TCD檢測(cè)器分析結(jié)果示意圖；圖8為實(shí)施例2中本發(fā)明所述方法分析結(jié)果示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，不 能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。實(shí)施例1本實(shí)施例所述的分析電氣設(shè)備中的SF6分解產(chǎn)物的方法，包括以下步驟(1)取樣現(xiàn)場(chǎng)采樣部分各技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)都相同，從儲(chǔ)存罐中采集的六氟 化硫樣品必須具有代表性，樣品應(yīng)當(dāng)取自液態(tài)的六氟化硫，如果在儲(chǔ)存罐中沒(méi)有液態(tài)六氟 化硫，那么所采集的樣品只能代表氣態(tài)的六氟化硫。在從儲(chǔ)存罐中采樣之前，存儲(chǔ)罐與分析 設(shè)備或與六氟化硫氣體采氣瓶的所有連接部分均應(yīng)由真空泵抽真空。如果采樣口是使用長(zhǎng) 而狹窄的管子連到儲(chǔ)存罐的主氣室中，則管路連接部分應(yīng)該用儲(chǔ)存罐中的氣體吹掃，以確 保從儲(chǔ)存罐中采集的六氟化硫氣體樣品具有代表性。采樣時(shí)，連接材料應(yīng)盡可能選擇不銹 鋼或其他不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的材料，以減少采樣過(guò)程中的反應(yīng)和污染。分析樣品不能通過(guò)過(guò) 濾器(分子篩、氧化鋁)，否則會(huì)改變氣體的成分。為確保樣品不受粉塵的污染，可以使用粉 塵過(guò)濾器。為了減小六氟化硫氣體對(duì)大氣的排放，同時(shí)限制有毒分解物對(duì)人體的危害，可以 使用收集袋，或類似的裝置。收集袋中的氣體也應(yīng)當(dāng)回收。(2)采用色譜儀的對(duì)樣品進(jìn)行分析檢測(cè)(A)色譜儀的分析檢測(cè)部分必須由TCD和FPD兩個(gè)檢測(cè)器串連才能夠?qū)崿F(xiàn)。具體 的檢測(cè)器連接圖可參見(jiàn)圖2-4，如圖所示，色譜儀主要包括流量控制系統(tǒng)1和輔助流量控制 系統(tǒng)2、色譜進(jìn)樣口 3、色譜柱4、TCD檢測(cè)器5和FPD檢測(cè)器6、六通閥7和六通閥8。(B)色譜柱采用毛細(xì)柱GS GasPro (J&ff,60米X0. 32毫米)，該色譜柱能夠?qū)崿F(xiàn) S02F2同本底SF6的完全分離，而采用其它色譜柱如以前所用的常規(guī)柱(不銹鋼管，內(nèi)裝多 孔聚合物型聚苯乙烯型色譜固定相Q，3-4米x3毫米)則達(dá)不到要求；(C)色譜儀的全部管路必須鈍化，由于部分SF6分解產(chǎn)物如S02F2和S02具有強(qiáng)腐蝕 性，如設(shè)備管路未鈍化，會(huì)影響SO2F2和so2的定量分析。實(shí)驗(yàn)證明色譜儀未經(jīng)過(guò)鈍化時(shí)， SF6樣品的進(jìn)樣次數(shù)要達(dá)到5次及以上，才能得到穩(wěn)定不變的色譜圖；(D)檢測(cè)參數(shù)設(shè)定，具體色譜參數(shù)如下采用He氣作為載氣；進(jìn)樣口溫度50°C，壓 力11. 6psi，流量18. 5ml/min，隔墊吹掃流量3ml/min，分流進(jìn)樣，分流比為5 ；色譜柱通過(guò)流 量控制，流量2. 577ml/min，輔助壓力4. 35psi ；柱溫箱初始溫度50°C，1°C /min升至55°C， 15°C /min升至180°C ；TCD檢測(cè)器溫度200°C，參比流量30ml/min，尾吹流量8ml/min ；FPD 檢測(cè)器加熱器和輔助傳輸線溫度230°C，H2氣流量75ml/min，空氣流量lOOml/min，尾吹流 量10ml/min(單獨(dú)用FPD檢測(cè)器時(shí)此尾吹流量一般較大，在30ml/min左右，但TCD和FPD 檢測(cè)器串連使用時(shí)，由于TCD載氣或輔助氣也進(jìn)入FPD檢測(cè)器，如尾吹流量設(shè)置過(guò)大，容易 使FPD火焰熄滅)。(E)、色譜分析具體步驟(1)沖洗定量管、準(zhǔn)備進(jìn)樣通過(guò)多次沖洗，待測(cè)樣品通過(guò)六通閥的進(jìn)樣口，進(jìn)入定量管，準(zhǔn)備分析，此時(shí)儀器的連接圖如附圖2所示，兩個(gè)六通閥中六通閥7關(guān)閉，六通閥8 開(kāi)啟，樣品停留在定量管，并未通過(guò)色譜進(jìn)樣口進(jìn)入儀器進(jìn)行分析；(2)進(jìn)樣此時(shí)六通閥7由關(guān)閉狀態(tài)變?yōu)殚_(kāi)啟狀態(tài)(約0. 01分鐘時(shí)動(dòng)作)，載氣將 定量管中的待測(cè)氣體吹入色譜進(jìn)樣口，進(jìn)入色譜柱進(jìn)行分析，六通閥8狀態(tài)不變，儀器的連 接圖如附圖3所示，待測(cè)樣品通過(guò)TCD檢測(cè)器，不通過(guò)FPD檢測(cè)器，此階段能分析空氣、CF4、 c2f6和sf6等物質(zhì)；(3)樣品分析待SF6基本出峰完畢后，六通閥8由開(kāi)啟狀態(tài)變?yōu)殛P(guān)閉狀態(tài)(約3 分鐘時(shí)動(dòng)作)，六通閥7狀態(tài)不變，儀器的連接圖如附圖4所示，此時(shí)待測(cè)樣品既通過(guò)TCD檢 測(cè)器，也通過(guò)FPD檢測(cè)器，此階段不僅能通過(guò)TCD分析C3F8、C4F10等氟化碳物質(zhì)，還能通過(guò) FPD 分析 S02F2、S0F2、S20F1q、S02 等含硫雜質(zhì)；(4)定量分析采用外標(biāo)法進(jìn)行定量分析，TCD檢測(cè)器中各物質(zhì)含量同其出峰的峰 面積線性相關(guān)，F(xiàn)PD檢測(cè)器中各物質(zhì)的含量同其出峰的峰面積指數(shù)相關(guān)。具體見(jiàn)圖5和圖6，圖5是現(xiàn)有技術(shù)中與本實(shí)施例同樣的樣品單獨(dú)TCD檢測(cè)器分 析的結(jié)果，圖中的五個(gè)雜質(zhì)峰依次為空氣、CF4、C2F6、C3F8、SO2F2，由圖可知，C3F8和SO2F2不能 完全分開(kāi)，特別是當(dāng)C3F8含量遠(yuǎn)高于S02F2時(shí)，S02F2不能準(zhǔn)確測(cè)量；圖6是本實(shí)施例FPD檢 測(cè)器分析的結(jié)果，圖中的雜質(zhì)峰為S02F2，由此可見(jiàn)，通過(guò)FPD檢測(cè)器分析SF6分解產(chǎn)物S02F2 時(shí)并不受其它雜質(zhì)干擾，比較準(zhǔn)確。在電氣設(shè)備中沒(méi)有故障的氣室中一般不會(huì)存在S02F2， 如果某氣室中經(jīng)采集樣品分析檢測(cè)存在so2F2，則必須予以充分關(guān)注，如果該氣室中S02F2含 量持續(xù)性增長(zhǎng)，則該氣室故障的可能性非常大。實(shí)施例2本實(shí)施例所述的分析電氣設(shè)備中的SF6分解產(chǎn)物的方法，步驟與實(shí)施例1基本 相同，不同的是分析檢測(cè)參數(shù)具體為He氣作為載氣；柱溫箱初始溫度80°C，最終溫度 200°C，加熱速率20°C /min，具體見(jiàn)下圖。其中，圖7是現(xiàn)有技術(shù)中與本實(shí)施例同樣的樣品 單獨(dú)TCD檢測(cè)器分析的結(jié)果，圖中的三個(gè)雜質(zhì)峰依次為空氣、CF4、C3F8和S02F2共溢出峰，由 圖可知，C3F8和S02F2共溢出，不能分開(kāi)；圖8是本實(shí)施例FPD檢測(cè)器分析的結(jié)果，圖中的雜 質(zhì)峰為S02F2，由此可見(jiàn)，通過(guò)FPD檢測(cè)器分析SF6分解產(chǎn)物S02F2時(shí)并不受其它雜質(zhì)干擾，比 較準(zhǔn)確。在電氣設(shè)備中沒(méi)有故障的氣室中一般不會(huì)存在S02F2，如果某氣室中經(jīng)采集樣品分 析檢測(cè)存在S02F2，則必須予以充分關(guān)注，如果該氣室中S02F2含量持續(xù)性增長(zhǎng)，則該氣室故 障的可能性非常大。
權(quán)利要求
一種分析電氣設(shè)備中的SF6分解產(chǎn)物的方法，其特征是，主要包括以下步驟(1)取樣；(2)采用氣相色譜儀對(duì)樣品進(jìn)行分析檢測(cè)，所述氣相色譜儀的檢測(cè)部分由熱導(dǎo)率檢測(cè)器和火焰光度檢測(cè)器串連而成，色譜柱采用毛細(xì)柱GS GasPro，所述氣相色譜儀的全部管路鈍化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析方法，其特征是，分析檢測(cè)參數(shù)為采用He氣作為載氣； 柱溫箱初始溫度50-80°C，最終溫度120-200°C，加熱速率12_20°C /min,檢測(cè)器的尾吹流量 為 8_10ml/mino
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分析方法，其特征是，所述柱溫箱初始溫度為50°C，1°C/min 升至 55°C，15°C /min 升至 180°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分析方法，其特征是，分析檢測(cè)參數(shù)為采用He氣作為載 氣；進(jìn)樣口溫度50°C，壓力11.6psi，流量18. 5ml/min，隔墊吹掃流量3ml/min，分流進(jìn)樣， 分流比為5 ；色譜柱通過(guò)流量控制，流量2. 577ml/min，輔助壓力4. 35psi ；柱溫箱初始溫度 50oC,loC /min升至55°C，15°C /min升至180°C；熱導(dǎo)率檢測(cè)器溫度200°C，參比流量30ml/ min，尾吹流量Sml/min ；火焰光度檢測(cè)器加熱器和輔助傳輸線溫度230°C，H2氣流量75ml/ min，空氣流量100ml/min，尾吹流量10ml/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的分析方法，其特征是，步驟(2)的所述分析檢測(cè)包 括進(jìn)樣，待測(cè)樣品通過(guò)熱導(dǎo)率檢測(cè)器，不通過(guò)火焰光度檢測(cè)器，主要分析空氣、CF4, C2F6和 SF6;當(dāng)SF6基本出峰完畢后，待測(cè)樣品既通過(guò)熱導(dǎo)率檢測(cè)器，也通過(guò)火焰光度檢測(cè)器，熱導(dǎo) 率檢測(cè)器主要分析C3F8、C4F10,火焰光度檢測(cè)器主要分析S02F2、SOF2, S2OF10, S02。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種分析電氣設(shè)備中的SF6分解產(chǎn)物的方法，主要包括以下步驟取樣；采用色譜儀對(duì)樣品進(jìn)行分析檢測(cè)，所述色譜儀的檢測(cè)部分由TCD和FPD兩個(gè)檢測(cè)器串連而成，色譜柱采用毛細(xì)柱GS GasPro，所述色譜儀的全部管路必須鈍化。本發(fā)明能夠準(zhǔn)確分析SF6中分解產(chǎn)物SO2F2等物質(zhì)，通過(guò)分析SO2F2等分解雜質(zhì)能夠有效判斷SF6氣體絕緣設(shè)備內(nèi)部運(yùn)行情況，成功判斷電氣設(shè)備故障。
文檔編號(hào)G01N30/02GK101799458SQ20101013490
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2010年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月25日
發(fā)明者姚唯建, 莊賢盛, 李麗, 王宇, 黃成吉, 黎曉淀 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院