一种检测C4F7N和CO2混合气体分解产物的装置的制作方法

本实用新型涉及高压绝缘技术和气体组分检测领域，特别是涉及一种检测c4f7n和co2混合气体分解产物的装置。
背景技术：
：sf6是无色、无味、无毒且不可燃的惰性气体，对金属和其他绝缘材料没有腐蚀作用，并具有良好的绝缘特性，作为绝缘气体被广泛地应用在气体绝缘设备中。但在实际应用中sf6存在许多不足：sf6在低温环境下易液化，在寒冷的地区使用容易造成电力事故；sf6被列为六大温室气体之一，其温室效应潜能指数高达23900，在大气中的存活寿命超过3000年，所带来的温室效应不容小觑；sf6气体对电场不均匀度比较敏感，当电场极不均匀时其绝缘强度急剧下降；sf6在放电下常常与微水微氧反应生成高腐蚀性和毒性的物质，严重威胁着气体绝缘设备的正常运行和电力人员的健康安全。因此，寻求一种代替sf6气体的绝缘介质是高电压领域的一项重要研究课题。目前，3m公司研发的全氟异丁腈(c4f7n)在环保和电气强度等方面表现优良，引发了国内外研究人员的关注。表1为c4f7n与sf6参数对比，可以看出c4f7n的绝缘强度高于sf6两倍以上，并且温室效应潜能指数和大气中存在的时间也远低于sf6。但是c4f7n的液化温度较低，作为气体绝缘介质使用时必须与n2、co2或干燥空气等缓冲气体混合，以降低液化温度。研究表明，c4f7n和co2混合气体的绝缘性能高于c4f7n-干燥空气和c4f7n-n2，由此对c4f7n和co2混合气体的研究较为广泛。表1c4f7n与sf6参数对比气体名称sf6c4f7n相对sf6的绝缘强度12.74液化温度(0.1mpa)/℃-63-4.7gwp239002100大气中存在的时间/年320030气体绝缘设备内部不同的故障类型，导致绝缘气体分解路径和分解组分的不同，可以依据不同分解组分来判断设备的故障类型。绝缘气体分解组分种类的检测，也有利于分析绝缘气体分解前后绝缘性能的变化。c4f7n和co2混合气体作为一种新型替代介质，相对sf6气体的放电分解研究起步较晚，各种产物的检测装置和方法的研究还未成熟，需要进一步研究。技术实现要素：针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种检测c4f7n和co2混合气体分解产物的装置及方法，本实用新型采用的技术方案是：一种检测c4f7n和co2混合气体分解产物的装置，包括气体分解模块与气体检测模块，所述气体分解模块包括：交流电源、调压器、变压器、电阻、电容、整流二极管、以及气罐；所述交流电源与调压器相连，所述调压器与变压器的主侧连接，所述变压器的从侧的一端连接电阻的一端，所述电阻的另一端与整流二级管的阳极连接，所述整流二极管的阴极与电容的一端连接，所述电容的另一端与变压器的从侧的另一端连接；所述气罐并联在电容两端；所述气罐包括气压表、封闭腔体、针电极、板电极、第一气阀、微水发生器；所述封闭腔体的一端设置针电极以及电压表，所述针电极与整流二极管的阴极连接；所述封闭腔体的另一端设置板电极，所述板电极分别与电容的另一端、大地连接；所述第一气阀与微水发生器设置在封闭腔体的另一端；所述微水发生器包括第二气阀、第三气阀以及加热装置；所述第一气阀的一端与封闭腔体连接，所述第二气阀的另一端与加热装置的一端连接，所述加热装置的另一端与第三气阀连接；所述加热装置包括石英玻璃管以及加热带；所述气体检测模块包括：氦气瓶、减压阀、气体纯化器、气相色谱质谱联用仪、集气袋、废气回收装置以及计算机；所述氦气瓶与减压阀的一端连接，所述减压阀的另一端与气体纯化器的入口连接，所述气体纯化器的出口与气相色谱质谱联用仪的一端连接，所述气相色谱质谱联用仪的另一端与计算机连接；所述气相色谱质谱联用仪的下端还设置集气袋与废气回收装置，所属集气袋还与第一气阀连接，用于收集待测气体；所述气相色谱质谱联用仪包括：第一定量管、第二定量管、十通阀、六通阀、四通阀、cp-porabondq色谱柱、cp-poraplotq色谱柱、gs-gaspro色谱柱、质谱仪；所述十通阀第一通口与集气袋连接，所述十通阀第二通口与第一定量管进样端连接，所述第一定量管出样端与十通阀第九通口连接，所述十通阀第三通口和十通阀第六通口都与载气氦气连接，所述十通阀第七通口与废气回收装置连接，所述十通阀第十通口与六通阀第一通口连接。所述十通阀第四通口与cp-porabondq色谱柱的进样端连接，所述cp-porabondq色谱柱的出样端与十通阀第八通口连接；所述十通阀第五通口与cp-poraplotq色谱柱的进样端连接，所述cp-poraplotq色谱柱的出样端与四通阀第一通口连接；所述六通阀第二通口与第二定量管的进样端连接，所述第二定量管的出样端与六通阀第五通口连接，所述六通阀第三通口与载气氦气连接，所述六通阀第四通口与gs-gaspro色谱柱的进样端连接，所述gs-gaspro色谱柱的出样端与四通阀第三通口连接，所述六通阀第六通口与废气回收装置连接；所述四通阀第二通口与质谱仪连接，所述四通阀第四通口与废气回收装置连接；上述装置中，所述封闭腔体为圆柱形，上下两端的金属密封盖板采用不锈钢材质，侧壁采用pmma透明材质，便于观测放电情况。上述装置中，所述加热带采用电热材料和绝缘材料组成，加热表面加热温度为350℃～400℃。上述装置中，所述气相色谱质谱联用仪采用电子轰击源，四极杆质量分析器，电子倍增器检测器。上述装置中，所述相色谱质谱联用仪参数设置包括：进样口温度，阀箱温度以及色谱柱流量。本实用新型的有益技术效果为：(1)本实用新型采用的气罐体积较小，节省了c4f7n和co2混合气体的使用量。(2)本实用新型采用加热带对蒸馏水进行加热气化，可直接缠绕加热部位，温度均匀、安装简单、使用方便、安全可靠。(3)本实用新型可在气罐中通入微水微氧，能真实的模拟c4f7n和co2混合气体在工况中的放电分解，具有实际参考价值。(4)本实用新型可应用于电晕放电、击穿放电等多种放电类型，检测不同放电类型下气体的组分和含量，为判断设备故障类型提供有力依据。(5)本实用新型采用高纯度氦气作为载气，较氢气而言，运行过程安全可靠。(6)本实用新型采用气相色谱质谱联用，将色谱的高分离能力与质谱的结构鉴定能力相结合，操作简单，灵敏度高，对未知气体定性不需要标样，解决了气相色谱本身定性未知气体时标样的选取问题。(7)本实用新型采用双通道，将永久气体和卤代烃有效分离进行分析，防止永久气体和低碳类卤代烃的峰谱重叠影响气体组分的准确定性，双通道切换连接一个质谱仪，不需要检测器，节约了成本。附图说明图1为本实用新型的c4f7n和co2混合气体放电分解装置结构示意图；图2为本实用新型的c4f7n和co2混合气体分解组分检测装置结构示意图；图3为本实用新型的检测c4f7n和co2混合气体分解组分的gc-ms内部回路连接装置结构示意图；其中1、交流电源，2、调压器，3、变压器，4、电阻，5、整流二极管，6、电容，7、气压表，8、封闭腔体，9、针电极，10、板电极，11、第一气阀，12、第二气阀，13、加热带，14、第三气阀，15、石英玻璃管，16、氦气瓶，17、减压阀，18、气体纯化器，19、气相色谱质谱联用仪(gc-mc)，20、集气袋，21、废气回收装置，22、计算机，23、十通阀，24、六通阀，25、四通阀，26、第一定量管，27、第二定量管，28、cp-porabondq色谱柱，29、cp-poraplotq色谱柱，30、gs-gaspro色谱柱，31、质谱仪。具体实施方式下面结合附图对本实用新型进行进一步的说明。一种检测c4f7n和co2混合气体分解产物的装置，包括气体分解模块与气体检测模块，气体分解模块与气体检测模块连接。如图1所示，所述气体分解模块包括：交流电源1、调压器2、变压器3、电阻4、整流二极管5、电容6以及气罐；所述交流电源1与调压器2相连，所述调压器2与变压器3的主侧连接，所述变压器3的从侧的一端连接电阻4的一端，所述电阻4的另一端与整流二级管5的阳极连接，所述整流二极管5的阴极与电容6的一端连接，所述电容6的另一端与变压器3的从侧的另一端连接；所述气罐并联在电容6两端；所述气罐包括气压表7、封闭腔体8、针电极9、板电极10、第一气阀11、微水发生器；所述封闭腔体8的一端设置针电极10以及电压表7，所述针电极9与整流二极管5的阴极连接；所述封闭腔体8的另一端设置板电极10，所述板电极10分别与电容6的另一端、大地连接；所述第一气阀11与微水发生器设置在封闭腔体8的另一端；所述微水发生器包括第二气阀12、第三气阀14以及加热装置；所述第一气阀11的一端与封闭腔体8连接，所述第二气阀12的另一端与加热装置的一端连接，所述加热装置的另一端与第三气14阀连接；所述加热装置包括石英玻璃管15以及加热带13；如图2所示，所述气体检测模块包括：氦气瓶16、减压阀17、气体纯化器18、气相色谱质谱联用仪19、集气袋20、废气回收装置21以及计算机22；所述氦气瓶16与减压阀17的一端连接，所述减压阀17的另一端与气体纯化器18的入口连接，所述气体纯化器18的出口与气相色谱质谱联用仪19的一端连接，所述气相色谱质谱联用仪19的另一端与计算机22连接；所述气相色谱质谱联用仪19的下端还设置集气袋20与废气回收装置21；集气袋20还与第一气阀11连接，用于收集待测气体；如图3所示，gc-ms内部回路连接装置即所述气相色谱质谱联用仪19包括：第一定量管26、第二定量管27、十通阀23、六通阀24、四通阀25、cp-porabondq色谱柱28、cp-poraplotq色谱柱29、gs-gaspro色谱柱30、质谱仪31；所述十通阀第一通口v1与集气袋20连接，集气袋将待测气体通入第一通口v1，所述十通阀23第二通口v2与第一定量管26进样端连接，所述第一定量管26出样端与十通阀第九通口v9连接，所述十通阀第三通口v3和十通阀第六通口v6都与载气氦气连接，所述十通阀第七通口v7与废气回收装置21连接，所述十通阀第十通口v10与六通阀第一通口连接。所述十通阀第四通口v4与cp-porabondq色谱柱28的进样端连接，所述cp-porabondq色谱柱28的出样端与十通阀第八通口v8连接；所述十通阀第五通口v5与cp-poraplotq色谱柱29的进样端连接，所述cp-poraplotq色谱柱29的出样端与四通阀第一通口v17连接；所述六通阀第二通口v12与第二定量管27的进样端连接，所述第二定量管27的出样端与六通阀第五通口v15连接，所述六通阀第三通口v13与载气氦气连接，所述六通阀第四通口v14与gs-gaspro色谱柱的进样端连接，所述gs-gaspro色谱柱30的出样端与四通阀第三通口v19连接，所述六通阀第六通口v16与废气回收装置21连接；所述四通阀第二通口v18与质谱仪31连接，所述四通阀第四通口v20与废气回收装置21连接；所述交流电源为220v，所述调压器为220v/252v，所述变压器为252v/100kv，所述电容为0.26uf，所述电阻为1mω，共同组成电压为0～100kv可调高压直流电源。封闭腔体为圆柱形，内半径为150mm，高为500mm，上下两端的金属密封盖板采用不锈钢材质，侧壁采用pmma透明材质，便于观测放电情况。上述装置中，针板电极采用黄铜材质，且相距10mm。上述装置中，加热带采用电热材料和绝缘材料组成，电压等级为220v，表面加热温度高达350℃～400℃，电热材料镍铬合金，具有发热快、热效率高，使用寿命长等特点，绝缘材料为多层无碱玻璃纤维，具有良好的耐温性能和绝缘性能。上述装置中，气体纯化器可将氦气的纯度提升至99.99999％，保证了仪器的安全性和检测的准确性。上述装置中，集气袋膜厚为70um，体积为200ml，材质为聚全氟乙丙烯，耐腐蚀，密封性好，能保存各种高腐蚀性和高化学性的气体。上述装置中，第一定量管容量26为300ml，第二定量管容量27为150ml。上述装置中，cp-porabondq色谱柱28长度为10m，内径为0.25mm，作为第一通道的预柱，预分离永久气体和卤代烃。上述装置中，cp-poraplotq色谱柱29长度为25m，内径为0.32mm，膜厚为10um，作为第一通道的分析柱，分析永久气体。上述装置中，gs-gaspro色谱柱30长度为60m，内径为0.32mm，作为第二通道的分析柱，分析卤代烃。上述装置中，气相色谱质谱联用仪采用电子轰击(ei)源，四极杆质量分析器，电子倍增器检测器。上述装置中，相色谱质谱联用仪参数设置：进样口温度为120℃，阀箱温度为45℃，色谱柱流量为3ml/min。当cp-poraplotq色谱柱工作时，柱箱温度为45℃；gs-gaspro色谱柱工作时，柱箱初始温度为45℃保持15min，然后以10℃/min速率上升至85℃保持10min，最后以10℃/min速率上升至150℃；采用scan扫描方式，电子轰击源能量为70ev。当前第1页1 2 3