[发明专利]GIS中绝缘气体放电分解产物的质谱检测系统及方法

说明书

本公开披露了一种GIS中绝缘气体放电分解产物的质谱检测系统，包括放电腔体、负离子电离源和质谱仪。本公开还披露了一种GIS中绝缘气体放电分解产物的检测方法。本公开不需要借助其他工具和技术能够直接检测出GIS中绝缘气体的组成成分。

技术领域

本公开属于气体组分检测领域，具体涉及一种GIS中绝缘气体放电分解产物的质谱检测系统及方法。

背景技术

气体绝缘金属封闭开关设备GIS(Gas Insulated Switchgear)是将断路器、隔离开关、接地开关、母线、互感器、避雷器等主要元件装入密封的金属壳体内，并充以绝缘气体作为绝缘和灭弧介质。传统的GIS设备主要以SF₆作为绝缘和灭弧介质，而新的环保型GIS亦多使用与SF₆性质接近的强电负性气体作为绝缘和灭弧介质。由于GIS设备中的气体介质承担绝缘与灭弧的工作，有可能在放电时分解为有毒、有害气体或对于设备的绝缘与灭弧性能产生影响，故有必要研究其在电流作用下的分解情况。

现阶段，采用常用的70eV电子碰撞的质谱检测方法存在以下几方面的问题：(1)较高的电子能量会将待测气体分子轰击为小的碎片，对于结构相似的不同组分缺乏特异性鉴别能力，当被测气体中含有大量化学组成、结构类似的组分时，采用传统的电子碰撞的质谱检测方法会使得情况变得异常复杂，往往需要借助其他工具和技术来辅助识别和分析气体组分；(2)GIS设备中常用以SF₆为代表的电负性气体作为绝缘和灭弧介质，其本体物质由于具有强电负性，采用传统的电离方式往往会形成不稳定的激发态而难以形成稳定的带正电的离子基团，给后续检测带来难度。

发明内容

针对以上不足，本公开的目的在于提供一种GIS中绝缘气体放电分解产物的质谱检测系统及方法，通过模拟GIS设备中的各种放电情况，采用负离子电离对待测气体组分进行电离，将不同质荷比的离子在磁场作用下偏转并进行检测，能够解决现有GIS设备中气体分解后不同产物化学组成相近而难以分辨以及由强电负性带来的正离子不稳定性的问题。

本公开的目的是通过以下技术方案实现的。

一种GIS中绝缘气体放电分解产物的质谱检测系统，包括：

放电腔体、负离子电离源和质谱仪；

所述放电腔体通过管道依次与所述负离子电离源和所述质谱仪相连；其中，

所述放电腔体用于对绝缘气体进行放电、分解；

所述负离子电离源用于对绝缘气体分解后的组成物进行电离；

所述质谱仪用于检测组成物电离产生的等离子体中各组分的质荷比。

优选的，所述放电腔体包括腔体本体、上电极杆、下电极杆；其中，所述上电极杆外侧包有上绝缘套，上旋转密封压盖位于上绝缘套的顶端，用于密封上绝缘套与上电极杆之间的空隙，上电极杆伸入腔体本体的一端连接有静触头；所述下电极杆外侧包有下绝缘套，下旋转密封压盖位于下绝缘套的底端，用于密封下绝缘套与下电极杆之间的空隙，下电极杆伸入腔体本体的一端连接有动触头，所述动触头与所述静触头的接触距离通过手动升降装盘进行控制。

优选的，所述放电腔体还包括观察窗，所述观察窗设置于所述腔体本体的两侧。

优选的，所述上绝缘套和所述下绝缘套的制备材料为热固性树脂。

优选的，所述热固性树脂为环氧树脂。

优选的，所述负离子电离源为电喷雾真空紫外光电离源。

本公开还提供一种GIS中绝缘气体放电分解产物的检测方法，包括如下步骤：

S100：将质谱检测系统抽真空，向放电腔体注入用于GIS设备的绝缘气体；

S200：对放电腔体施加外部电压使绝缘气体放电分解；