一种检测c-C4F8混合气体绝缘电气设备内部故障的方法

摘要

一种检测c-C4F8混合气体绝缘电气设备内部故障的方法，其特征在于：根据使用c-C4F8与N

说明书

技术领域

本发明涉及一种c-C4F8混合混合气体设备内部故障的方法，特别涉及c-C4F8及其与 N2或CO2或CO或CF4的混合气体绝缘电气设备内部故障的方法。

背景技术

SF6气体具有良好的绝缘能力、灭弧能力、化学稳定性及无毒性，因而被广泛的应用于 气体绝缘设备中，如气体绝缘变压器、气体绝缘断路器、气体绝缘输电管道等。但是，纯SF6 气体对电场不均匀性非常敏感，对设备加工要求高；而且SF6气体的放电分解物，如SO2F2、 SOF2、SF4、SF2、H2S、SOF4等，均为剧毒物质，对人员健康威胁很大；另外，SF6气体的 温室效应非常大，它的全球温暖化潜能值(GWP)大约是CO2气体的23900倍，且在大气中寿 命约3200年，联合国气候变化公约缔约方在1997年签订的《京都议定书》中，将SF6气体 列为六种限制使用的温室气体之一。因此科研人员进行了大量的研究，希望寻找到能够替代 SF6气体用于电气设备的新介质。氟碳气体与N2或CO2或CO或CF4的混合气体是其中较 好的一类替代气体，使用氟碳气体及其与N2等混合气体作为绝缘介质是电气设备绝缘发展 的一个方向。

中国专利200910227266.8给出了一种使用气相色谱仪检测SF6绝缘电气设备内部故障 的方法，但其仅对使用SF6气体的设备有意义。不能用于c-C4F8混合混合气体绝缘的电气 设备的故障检测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过检测c-C4F8混合气体绝缘电气设备中的CF4、C2F6、 C2F4、C3F8及C3F6气体含量，来判断氟碳气体绝缘电气设备内部是否存在故障的方法。 该检测方法可用于c-C4F8气体与N2或CO或CO2或CF4等混合气体绝缘的电气设备，其 中c-C4F8气体纯度为99.9％，且其在混合气体中的比例不影响检测结果。

本发明基于以下原理：

当c-C4F8气体绝缘电气设备内部温度达到260度及以上时，所述的c-C4F8混合气体绝 缘电气设备内部出现过热情况，此时电气设备内的绝缘气体，如c-C4F8气体会分解产生C2F4 及C3F6等不饱和氟碳气体。并且，在电晕、火花、电弧等放电故障情况下，c-C4F8气体会 分解产生CF4、C2F6、C2F4、C3F8及C3F6等氟碳气体；

当有N2或CO或CO2或CF4等气体存在时，c-C4F8气体在过热及放电故障情况下，分 解产物的组分变化不大。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明检测c-C4F8气体绝缘电气设备内部故障的方法如下：

(1)对于c-C4F8气体与CF4的混合气体绝缘的电气设备：

如果没有检测到C2F6、C2F4、C3F8、C3F6气体中的任何一种存在，说明c-C4F8气体 电气设备运行正常；

如果同时检测到C2F4及C3F6气体，且没有C2F6及C3F8气体，说明c-C4F8气体电 气设备存在过热故障，需要缩短检测周期，掌握发展趋势。在后续的检测中，如果C2F4及 C3F6的含量均无明显变化，则认为c-C4F8气体电气设备可能发生过过热故障，但对c-C4F8 气体电气设备影响很小，只需继续关注即可；所述无明显变化是指对于组分体积浓度大于 10ppm的气体，含量变化在10％以内；对于组分体积浓度低于10ppm的气体，含量变化在 15％以内。如果C2F4及C3F6含量增大且C2F4与C3F6的比值增大，说明过热已经发展为 稳定过热或是600度及更高温度的高温过热，则应该对所述的c-C4F8气体电气设备进行停 运检查，及时消除隐患，确保设备安全运行。

如果同时检测到C2F6、C2F4、C3F8及C3F6气体，说明c-C4F8混合气体电气设备存 在过放电性故障，需要缩短检测周期，掌握发展趋势。在后续的检测中，如果C2F6、C2F4、 C3F8及C3F6含量均无明显变化，则认为c-C4F8混合气体电气设备可能发生过放电故障， 但对c-C4F8混合气体电气设备影响很小，只需继续关注即可；所述无明显变化是指对于组 分体积浓度大于10ppm的气体，含量变化在10％以内；对于组分体积浓度低于10ppm的气 体，含量变化在15％以内。如果检测到C2F6、C2F4、C3F8及C3F6气体的含量持续增大， 就需要对所述的c-C4F8混合气体电气设备进行停运检查，及时消除隐患，确保设备安全运 行。

(2)对于c-C4F8气体与N2或CO或CO2的混合气体绝缘的电气设备；

过热故障的检测与所述的第(1)种情况相同，放电故障的检测中，CF4气体也可作为 故障检测的特征气体。即如果同时检测到CF4、C2F6、C2F4、C3F8及C3F6气体，说明c-C4F8 混合气体电气设备存在过放电性故障，需要缩短检测周期，掌握发展趋势。在后续的检测中， 如果CF4、C2F6、C2F4、C3F8及C3F6含量无明显变化，则认为c-C4F8混合气体电气设备 可能发生过放电故障，但影响很小，只需继续关注即可；所述无明显变化是指对于组分体积 浓度大于10ppm的气体，含量变化在10％以内；对于组分体积浓度低于10ppm的气体，含 量变化在15％以内。如果检测到CF4、C2F6、C2F4、C3F8及C3F6气体的含量持续增大， 就需要对所述的c-C4F8混合气体电气设备进行停运检查，及时消除隐患，确保设备安全运 行。

本发明的有益效果是：一是可以对异常设备进行及时检测，消除事故隐患，避免事故发 生；二是可以带电检测，避免设备停运带来的损失；三是检测方法简单，检测成本较低。

附图说明

图1为本发明利用气相色谱-质谱仪检测设备故障的分析流程示意图；

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

图1为本发明利用气相色谱-质谱仪检测设备故障的分析流程示意图。如图1所示，本 发明是一种设备中气体产物检测c-C4F8混合气体绝缘电气设备内部故障的方法，它包括如 下步骤：

步骤一：使用取样瓶从电气设备中抽取200mL气体样品备用；

步骤二：选用60m长，内径为0.32mm的毛细柱作为色谱柱，色谱载气为氦气，纯度大 于或等于99.99％，载气流速1mL/min，设定色谱仪柱箱温度50度，气体进样分流比为20∶ 1。气体检测器采用热导检测器时，检测器温度100度，热丝温度150度；采用质谱检测器 时，使用的电离方式为EI源，电离能量70eV；

步骤三：使用注射器或定量进样环，进行进样，注入含有CF4、C2F6、C2F4、C3F8、 C3F6及平衡气N2的标准气体0.25mL对色谱仪进行标定；

步骤四：取第一步中现场抽取的气体样品0.25mL，使用与第三步同样方式进样，气体 样品经过色谱柱分离后，由热导检测器或质谱仪检测C2F6、C2F4、C3F8、C3F6是否存在， 并按照下列方式计算C2F6、C2F4、C3F8、C3F6气体的含量：

Hi＝Hbi*Ai/Abi

Hi：气体样品中i组分含量；

Hbi：标准气体中i组分含量；

Ai：气体样品中i组分峰面积；

Abi：标准气体中i组分峰面积；

步骤五：我们依据检测的气体组分，对设备内部故障情况作一初步的判断：

(1)对于c-C4F8气体与CF4的混合气体绝缘的电气设备；

如果没有检测到C2F6、C2F4、C3F8、C3F6气体中的任何一种存在，说明c-C4F8混合 气体电气设备运行正常；

如果同时检测到C2F4及C3F6气体，且没有C2F6及C3F8气体，说明c-C4F8混合气 体电气设备存在过热故障，需要缩短检测周期，掌握发展趋势。在后续的检测中，如果C2F4 及C3F6含量无明显变化，则认为设备可能发生过过热故障，但影响很小，只需继续关注即 可；如果C2F4及C3F6含量增大且C2F4/C3F6的值增大，说明过热已经发展为稳定过热或 是600度高温过热，则应该对电气设备进行停运检查，及时消除隐患，确保设备安全运行。

如果同时检测到C2F6、C2F4、C3F8及C3F6气体，说明c-C4F8混合气体电气设备存 在过放电性故障，需要缩短检测周期，掌握发展趋势。在后续的检测中，如果C2F6、C2F4、 C3F8及C3F6含量无明显变化，则认为设备可能发生过放电故障，但影响很小，只需继续关 注即可；所述无明显变化是指对于组分体积浓度大于10ppm的气体，含量变化在10％以内； 对于组分体积浓度低于10ppm的气体，含量变化在15％以内。如果检测到C2F6、C2F4、C3F8 及C3F6气体的含量持续增大，就需要对c-C4F8混合气体电气设备进行停运检查，及时消除 隐患，确保设备安全运行。

(2)对于c-C4F8气体与N2或CO或CO2的混合气体绝缘的电气设备；

过热故障的检测与(1)相同，放电故障的检测中，CF4气体也可作为故障检测的特征 气体。即如果同时检测到CF4、C2F6、C2F4、C3F8及C3F6气体，说明c-C4F8混合气体电 气设备存在过放电性故障，需要缩短检测周期，掌握发展趋势。在后续的检测中，如果CF4、 C2F6、C2F4、C3F8及C3F6含量无明显变化，则认为设备可能发生过放电故障，但影响很 小，只需继续关注即可；所述无明显变化是指对于组分体积浓度大于10ppm的气体，含量变 化在10％以内；对于组分体积浓度低于10ppm的气体，含量变化在15％以内。如果检测到 CF4、C2F6、C2F4、C3F8及C3F6气体的含量持续增大，就需要对c-C4F8混合气体电气设 备进行停运检查，及时消除隐患，确保设备安全运行。

以上所述为使用气相色谱-质谱法检测气体产物组分的过程，但气体检测并不限于该 方法，也可以使用红外光谱法，光声光谱法等常用的气体检测方法。