基于电化学传感器的SF6分解气体检测技术研究

SF_6气体绝缘类电力设备具有体积小、结构紧凑、绝缘性能稳定、运行可靠等优点,被广泛应用于特高压和超高压电力系统中。当电力设备内部发生绝缘故障时,绝缘气体SF_6由于局部放电及局部过热发生分解反应,最终生成数种稳定SF_6分解气体,通过对这些分解气体组分进行定量检测和分析,可反演出设备内的故障或安全隐患。通过搭建电化学传感器响应特性的测试平台,在气体检测罐中模拟SF_6分解气体并进行检测,得到了CO、SO_2和H_2S气体电化学传感器的响应特性。实验结果显示出CO传感器有负的温度特性,SO_2和H_2S电化学传感器具有正的温度特性,并采用二次曲线拟合确定了传感器的温度补偿曲线;同时还发现CO、SO_2和H_2S气体传感器均具有良好的线性特性,但SO_2传感器会对H_2S气体做出响应,通过采用交叉干扰计算,建立传感器信号矩阵算法保证了测量结果的准确度。最后,通过运用多组分混合气体验证了传感器信号矩阵算法具有很高的可靠性和准确度。     

冷阱-光电子电离飞行时间质谱检测痕量SF6气体分解产物

通过检测六氟化硫（SF₆）气体分解产物可有效发现SF₆电气设备内部故障。在内部故障的早期阶段,由于吸附剂的吸附作用,设备内部SF₆气体分解产物含量通常很低。受现场检测技术的限制,难以检测到这些痕量的气体分解产物,影响内部故障的早期诊断。本文研制了基于冷阱（CT）技术与光电子电离飞行时间质谱（PEI-TOF MS）技术联用的便携式检测系统,对典型SF₆气体分解产物SO₂、SO₂F₂的富集倍率分别为136倍和49倍,检出限分别达到0.01 μL/L和0.1 μL/L,为设备内部故障的早期诊断提供了一种有效的技术手段。     

一种防爆SF6电流互感器充气管的研发

为防止SF_6电流互感器带电充气过程中充气装置爆裂后,SF_6气体从电流互感器中泄漏出来,研制了防爆SF_6充气管,现介绍该充气管的结构特点。     

MSM装置在550 kV GIS中的应用

SF_6气体状态直接反映了GIS设备的绝缘状态,监测SF_6气体压力是否正常是保障GIS安全运行的基础。为此,介绍了一种能有效实时监测GIS设备的SF_6气体状态,并对SF_6气体压力进行趋势分析、预测报警的MSM装置,能为GIS设备现场状态分析及运维工作提供重要的数据参考。     

集束毛细管柱富集便携式光电离飞行时间质谱检测大气中苯系物

本研究利用集束毛细管柱研制了一种新型富集进样装置，并与便携式光电离飞行时间质谱(PI-TOF-MS)联用，实现了环境空气中苯系物的高灵敏检测。该富集进样装置无需制冷即可高效吸附苯系物，经过条件优化，样品经500 mL/min流速采样4 min,以2 mL/min载气流速进样3 min,捕集阱降温3 min,即可完成样品分析。与直接进样相比，富集进样后，苯、甲苯和对二甲苯的信号强度分别提高了130、220和255倍，相关系数(R²)均大于0.99,检出限分别达到0.23、0.19和0.23μg/m³,平行检测7个周期的相对标准偏差(RSD)小于6%。将研制的集束毛细管柱富集进样-便携式PI-TOF-MS应用于实际环境空气检测，结果表明，该仪器能够满足大气中痕量苯系物的检测需求，在现场环境快速检测领域具有广阔的应用前景。     

基于LabVIEW和神经网络的SF_6分解产物在线检测系统

在电力行业中,通常通过检测SF_6分解产物的含量判断电气设备是否存在故障。SF_6的分解产物主要是SO_2,H_2S和CO。通过电化学传感器对SF_6分解产物的浓度检测,用数据采集卡采集信号,结合线性神经网络设计算法,用LabVIEW设计信号自动采集程序、计算程序和控制面板,设计了基于LabVIEW的SF_6分解产物的在线检测系统。系统具有标定、检测、实时显示数据及波形和自动保存相关数据的功能,有效解决了电化学传感器间的交叉影响问题。此外,它也是一个有效的算法验证平台。     

光电子电离质谱在线监测SF_6气体分解物

电气设备内部放电故障的原因与其中SF6杂质气体的种类和含量相关。本工作设计了一套基于光电子电离飞行时间质谱的在线监测系统,通过对电气设备腔体内SF6气体组分的实时监测,实现电气设备放电故障的诊断。同时,结合实验室研制的SF6气体低压放电系统,研究了不同掺杂气的SF6气体放电产物谱图和动力学监测曲线,初步探讨了不同条件下SF6放电产物的产生机理。该技术有望实现在线质谱分析技术进入电力生产现场和及时监控SF6电气设备内部故障情况。     

基于膜连续进样和脉冲进样的便携式质谱进样技术研究

针对国产便携式质谱仪在维持真空条件下提高进样效率的问题,研究了膜连续进样和脉冲进样技术。利用实验室组装的膜连续进样和脉冲进样装置,使用二甲苯标气开展了在不同膜温、不同进样流量、不同脉冲频率条件下的进样实验;利用国内厂家生产的膜替换Hapsite用进样阀中的膜,在相同膜温和不同进样流量条件下对比分析了两种膜的性能。结果表明：提高膜温度、增大进样流量可以有效提高便携式质谱仪的离子流信号强度,缩短响应时间和减少峰拖尾现象;在膜温度不变的条件下,增大进样流量可以有效地缩小两种膜性能之间的差距;采用脉冲进样时,随着脉冲电压频率的增大,既可以有效地保持仪器的真空度,又可以提高离子流信号强度、缩短响应时间。     

SF_6分解物检测中红外和电化学SO_2传感器性能的研究

利用动态配气系统将指定浓度的SO_2气体导入分解物检测仪中,对比研究了以SF_6气体为底气时SO_2红外和电化学传感器的准确性、稳定性和响应时间等测量特征。通过对以SF_6和N2为底气的SO_2气体浓度的反复测量,探究了由于SO_2和SF_6气体吸收红外光波长较为接近,SF_6气体对SO_2红外传感器测量性能的影响;实验表明:二种气体的交叉影响使得SO_2红外传感器的测量稳定性发生劣化。此外,通过对同一测量条件下多台SO_2电化学法传感器的测试,验证了传感器性能对比实验中,个性差异较大的SO_2电化学传感器所表现出的测量特性具有一定共性,并在文末给出了提高电化学传感器测量准确性的可行建议。     

气体绝缘电力设备中SF_6气体分解物的检测技术研究

利用SF_6气体分解物对高压、特高压气体绝缘电力设备进行运行状态监测与故障诊断是目前电力行业研究的热点问题。而SF_6气体分解物的检测需要强有力的检测技术的支撑。本文介绍了目前常见的几种高灵敏度的气体分解物的检测分析技术,并对其特点进行了分析和总结。     

不同绝缘气体下中压开关柜温升特性研究

为探究干燥空气和 N₂ 从温升角度替代 SF₆ 气体的可能性,针对 KYN28-12 型中压开关柜,通过有限元分析法,构建三维温度场 流场的耦合模型,并在 3 种绝缘气体下,研究中压开关柜温升特性。研究结果表明,在 3 种绝缘气体下,具有相似的温度场分布,采用干燥空气和 N₂ 开关柜的温升要高于 SF₆ 气体,高出约 5~9 ℃ ; 3 种气体中流场分布规律也基本一致,但 SF₆ 气体流速较慢,最高 0.12 m / s ,干燥空气和 N_2?的流速类似,最高流速 0.16 m / s 。研究结果认为从温升方面考虑,满足绝缘条件下,干燥空气和 N2 替代 SF₆ 可行,但需要注意较 SF₆ 更高的温升,流场分布特性可为干燥空气和 N₂ 开关柜降低温升研究提供一定的理论依据。     

湿度和SF_6在石英增强光声光谱中对CO分子弛豫率的影响

为了研究六氟化硫(SF_6)气体分子和水汽(H_2O)对一氧化碳(CO)气体分子的弛豫率的影响,建立了一个基于石英增强光声光谱(QEPAS)技术的痕量气体传感器系统。采用1.57μm的近红外分布式反馈二极管激光器作为激励光源,并对不同SF_6和H_2O气体浓度下的CO的光声信号进行对比研究。首先用CO传感器系统探测CO与N_2的气体混合物中CO的光声信号,然后在CO与N_2气体混合物中加入不同浓度的SF_6气体,分别探测不同浓度SF_6气体下的CO光声信号强度。最后在CO与N_2的气体混合物中加入不同浓度H_2O,探测加入H_2O后的CO的光声信号强度。实验结果表明随着CO和N_2气体混合物中SF_6气体浓度的增加,CO的光声信号幅值几乎没有变化,而在混合物中加入2.5%的H_2O后,发现CO的光声信号提高了约5倍。因此,SF_6对CO气体的弛豫率没有明显的影响,然而H_2O的添加能够有效缩短CO气体的弛豫时间。     

SF６气体在线净化处理技术研究

为提升电气设备运行的稳定性与安全性,研究 SF_６气体在线净化处理技术.利用状态检测流程采集 SF_６气体的压力状态,采集结果经由数据传输环节进入后台显示界面,依照历史数据曲线分析当前时刻SF_６气体仪表状态趋势并实现预警、触发 SF_６气体净化控制功能.在 SF_６气体净化处理过程中,将高压液化的 SF_６液体转换为低压气体后传输至净化处理单元,利用吸附器吸附其中的杂质,然后利用动力单元抽取深冷分离单元冷容器内的尾气,经降温处理后存储于储气罐中,通过低温液泵转移到钢瓶中.在此基础上,采用分离技术,根据气体燃点与沸点的差异优化净化效果.实验结果表明,该技术净化效果符合国家相关标准,且可显著降低电气设备维修的次数与费用.     

红外光谱法、气相色谱法和气相色谱/质谱法分析检测痕量SF_4的比较

六氟化硫(SF6)气体作为绝缘保护材料被广泛用于电气设备中,但SF6的性质活泼,易与水发生反应而产生分解,形成的分解产物会造成电气设备运行故障。及时、准确检测出SF6的分解产物,可以避免故障的发生。四氟化硫(SF4)是SF6的分解产物之一,由于它本身的易反应性,其检测方法还有待完善。本文对用气相色谱法、气相色谱/质谱法和傅立叶变换红外光谱法分析检测SF4进行了研究。通过比较发现,红外光谱法可有效检测出SF4的存在。该方法简单、快速,比气相色谱法和气/质联用法更具有优势。     

小型14C加速器质谱仪实验条件研究

本文基于小型化¹⁴C专用加速器质谱仪（GXNU-AMS）进行了系统介绍及实验条件研究，包括束流引出调试、剥离气体与电荷态的确定、束流传输调试及本底排除调试。该仪器由中国原子能科学研究院与广西师范大学合作研制，在广西师范大学进行安装调试。仪器采用单极静电加速，最大工作电压为230 kV。仪器的测量精度为0.5%，测量灵敏度为¹⁴C/¹²C≈1.0×10^-14（测量本底4万年），可满足生命科学、考古学等领域的测量要求。     

苯磺酰基吲哚类化合物去质子化离子的质谱裂解行为研究

为阐明苯磺酰基吲哚类化合物去质子化离子的质谱裂解机制,采用电喷雾离子源（ESI）负离子模式进行多级碎片解析。采用密度泛函理论（DFT）比较了5个3-苯磺酰基吲哚类化合物和4个2-苯磺酰基吲哚类化合物去质子化离子不同裂解过程中碎片离子的优化结构,并分析其可能的裂解机制。结果表明,两种苯磺酰基吲哚类化合物的去质子化离子可以通过不同的芳香亲核取代重排路径中性丢失SO₂生成对应的苯基吲哚负离子,或C-S键均裂中性丢失苯自由基生成对应的阴离子自由基。根据两种碎片离子的丰度比值,可以快速、简便、准确地区分上述两类位置异构体。该方法可为苯磺酰基吲哚类化合物的结构鉴定和定量分析提供理论基础。     

六氟化硫开关类设备现场检修安全技术管理

六氟化硫开关类设备是采用六氟化硫气体作为绝缘介质和灭弧介质的机电一体化设备,是电力系统中重要的控制和保护电器。主要对现阶段六氟化硫开关类设备的检修安全技术管理中所取得的经验及方法进行了阐述。