氦质谱检漏具有灵敏性好、**性高的优点。将氦质谱检漏仪应用于电气设备SF6气体的检漏中,较传统的检漏方法具有定性检漏、定量测量的优势。氦质谱在电气设备检漏工作中较大的应用价值。
氨质谱示踪技术采用氦质谱检漏仪,利用其选择性识别能力,用氨气作为示踪气体,通过测量氨气分压力,实现真空系统内的氨泄漏量的测量。
氨质谱检漏具有灵敏性好、**性高的优点,不仅可以检测出泄漏源的位置,还可以计算出泄漏源的泄漏率,已被广泛应用于火电厂汽轮机真空系统的查漏工作。
六氟化硫气体(SF6)是广泛应用于GIS、变压器、互感器、绝缘线路等各类电气设备的绝缘物质,其泄漏缺陷已成为影响电网安全运行和增加温室气体排放不可忽视的隐患。
1、SF6氦质谱检漏方法
传统的用于电气设备的SF6检测方法包括红外检测法、紫外电离检测法、电子捕获检测法和负电晕放电检测法等。这些方法可以灵敏地发现漏点,却无法对漏点泄漏情况进行**定量的测量。
将氨质谱检漏技术应用于SF.绝缘设备的检漏,灵敏度高、抗干扰能力强,不仅能找到SF6的漏点,又能够对SF6定量测量,与电气设备传统的检漏方法相比,具有定性检漏、定量测量不可比拟的优势。
常见的氨质谱检漏可分为真空法和压力法两种,其中真空法又分为普通真空法和真空压力法;
压力法又可分为正压法和背压法。
普通真空法检漏将被检件内部与氨质谱检漏仪连接,被检件内部抽真空,外部充氨气,氨气通过漏孔进入被检产品内部被检测。真空压力法检漏将被检件放入真空密封室内,密封室与氨质谱检漏仪连接,被检件内部充氨气,氨气通过漏孔进入真空密封室被检测。
正压法检漏将被检件内部充氨气,采用氨质谱检漏仪吸枪对被检件外表面进行扫描式探查,实现漏孔的**定位和漏量的精确测量。背压法将被检件置于高压的氨气室中浸泡数小时或数天,氮气通过漏孔压入被检件内部的密封腔中,内部密封腔中氮分压力上升后再通过真空压力法被检测。
根据带压工作的电气设备的实际情况分析,真空法和背压法均难以实现,而正压法采用氨质谱检漏仪的吸枪,不受设备条件及工作环境的限制,在可操作性方面,更适用于现场电气设备的检漏工作。
2、应用方案
应用正压法对电气设备中SF6气体进行检漏,按照以下方案步骤进行:
1)被检电气设备停电,并做好接地等安全措施;
2)使用塑料薄膜缠绕被检电气设备绝缘气室的外部表面,使其外部表面形成相对密闭的空间;
3)通过SF6充气口或补气口,向电气设备绝缘气室补充SF6气体至稳定压力;
4)通过SF6充气口或补气口,向电气设备绝缘气室充入一定压力的氦气。气室内增加的压力建议在10 kPa左右;
5)静置至少12 h,保证氦气与SF6气体充分均匀的混合;
6)开启真空氦质谱检漏仪,使用氦质谱检漏仪的吸枪探头对空气进行检测,待检漏仪示数稳定后,对空气背景调零;
7)使用氦质谱检漏仪吸枪探头检测电气设备外表面密闭空间的泄漏数据。以20 mm/s的速度沿被检电气设备的外表面移动,并时刻观察氦质谱的示数,当示数快速增大时,说明吸枪接近了气体漏点,停止吸枪的移动;
8)放置吸枪,观察氦质谱检漏仪示数的变化情况。待氦质谱示数稳定后,吸枪吸入氦气的速率等于氦气的泄漏速率,记录趋于平稳后的氦质谱检漏仪的示数;
9)继续移动吸枪,重复相同步骤,直至完成整个电气设备绝缘气室的检漏工作。
3、理论计算
氦质谱检漏通过检测氦气的泄漏来间接检测电气设备的绝缘气体SF6的泄漏,将通过以下理论计算实现。假设氦质谱检漏仪入口处的压力为P(Pa),六氟化硫-氦气混合气体流入检漏仪的体积流量为S(m3/s),SF6气体中氦气体积分数为φHe,则通过吸枪进入氦质谱检漏仪的氦气体积流量QHe(Pa·m3/s)与他们存在如下关系:
在实际检漏工作中,吸枪要在电气设备外表面漏点的密闭空间内放置,直至氦质谱检漏仪示数的稳定,该过程可以认为泄漏的气体全部被吸枪吸入,即泄漏的氦气全部进入了质谱室,因此氦质谱检漏仪的示数可近似地等同为氦气的泄漏流量。
将氦质谱示踪技术应用于电气设备的检漏当中,通过检测氦气的泄漏来间接检测绝缘气体SF6的泄漏,不仅能**确定泄漏源的位置,还能测量气体的泄漏率,实现了SF6气体泄漏情况的定性分析和定量测量。该方法值得在电气设备SF6气体的泄漏检测中普及和推广。
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