一种GIL硬质扣罩氦质谱真空动态检漏的试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种GIL硬质扣罩氦质谱真空动态检漏的试验装置，包括：硬质检漏罩、充/回收氦设备、辅助真空泵、氦质谱检漏仪、标准漏孔、连接气管及阀门、被试GIL单元、以及与被试GIL单元对接的工装短管道、工装封盖、工装小车支撑；所述硬质检漏罩采用金属密闭结构；所述充/回收氦设备通过第一连接气管与工装封盖对接；所述辅助真空泵通过第二连接气管与氦质谱检漏仪、硬质检漏罩连接；所述氦质谱检漏仪用于收集、检测通过密封面从被试GIL单元泄漏到硬质检漏罩内的氦气，解决GIL批量制造供货出厂试验时的定量化、高精度、高效气密性试验。该试验装置还具有占用空间小，操作简单，成本低的特点。

A test device and method for dynamic vacuum leak detection of Gil hard cover helium mass spectrometry

【技术实现步骤摘要】
一种GIL硬质扣罩氦质谱真空动态检漏的试验装置及方法
本申请涉及高压电气设备试验装置和方法领域，具体涉及一种GIL硬质扣罩氦质谱真空动态检漏的试验装置，同时涉及一种GIL硬质扣罩氦质谱真空动态检漏的试验方法。
技术介绍
气体绝缘金属封闭输电线路(gas-insulatedmetal-enclosedtransmissionlines，GIL)是一种高可靠性的高压输电设备，广泛应用于水电站、核电站、变电站的电能传输。气体密封性能直接影响GIL的绝缘和通流性能，对其长期运行可靠性至关重要。气密性试验是GIL设备的重要出厂试验项目。目前，通常采用的气密性试验方法有局部包扎六氟化硫(SF6)检漏法、整体扣罩正压氦气(He)检漏法。局部包扎法检漏是采用塑料薄膜直接粘接附着在GIL管道法兰对接面两侧筒体外壁上，缠绕筒体一周，包扎形成一个密封的局部气室。GIL内部充以设计压力的SF6气体，经过规定时长的静置，SF6气体通过密封面泄漏进入塑料薄膜包扎形成的空间，通过检测气体泄露量来测算GIL的泄露率。局部包扎检漏作业的放置时间应不少于24小时，最终采用检漏仪检测气体泄漏量。该方法的优点是操作简便，易于实施，不足是采用塑料薄膜包扎不能准确计算包扎体积，且包扎本身的密闭性较差，难以进行精确的定量检漏。整体扣罩正压氦气检漏是采用氦气作为检漏介质，GIL管道单元整体送入真空罐，真空罐内抽真空至＜10Pa，被测GIL管道抽真空至＜300Pa。然后，被测GIL管道充氦气至设计压力，保持压力600s，用质谱仪检测出真空罐内氦气泄漏率，进而测算相对于SF6的气体泄露率。该方法的优点是检漏精度高、可准确定量化，不足是GIL管道标准直线单元长度通常达12～18m，并包含有直角单元、伸缩节波纹管等形状复杂的异形单元，导致对真空罐的容积和种类要求高，体积庞大，且相应的对抽真空设备性能提出了较高的要求，采购成本高，技术经济性受到影响。此外，由于是整体放入真空罐中，虽然可考虑采用滑道及工装，但装配耗时加长、装配工艺难度加大，不利于GIL批量生产制造过程中实施。
技术实现思路
为了弥补上述两种气密性检测方法的不足，本申请提供一种GIL硬质扣罩氦质谱真空动态检漏的试验装置及方法，包括：本申请提供一种GIL硬质扣罩氦质谱真空动态检漏的试验装置，其特征在于，包括：硬质检漏罩、充/回收氦设备、辅助真空泵、氦质谱检漏仪、标准漏孔、连接气管及阀门、被试GIL单元、以及与被试GIL单元对接的工装短管道、工装封盖、工装小车支撑；所述被试GIL单元通过对接法兰与工装短管道、工装封盖连接，并以工装小车支撑固定，以此构成完整的试验单元；所述硬质检漏罩采用金属密闭结构，硬质检漏罩的侧壁设有充气座，并设置标准漏孔，硬质检漏罩固定于完整的试验单元各个连接法兰处；所述充/回收氦设备通过第一连接气管与工装封盖对接，通过阀门进行气路控制；所述辅助真空泵通过第二连接气管与氦质谱检漏仪、硬质检漏罩连接，通过阀门进行气路控制；所述氦质谱检漏仪用于收集、检测通过密封面从被试GIL单元泄漏到硬质检漏罩内的氦气。优选的，所述硬质检漏罩采用金属密闭结构，包括：密封装置、密封条、真空封泥和连接紧固螺栓组成，并根据被试GIL单元尺寸对应设计；密封装置采用半圆结构，结合部位采用对接法兰；密封装置与被试GIL单元结合部位使用密封垫压紧保证气密性；在对接法兰处为更好地实现气密性，增加真空封泥，从而保证硬质检漏罩的密封性能。优选的，硬质检漏罩的侧壁设有充气座，并设置标准漏孔，硬质检漏罩固定于完整的试验单元各个连接法兰处，包括：硬质检漏罩的侧壁设有充气座，用以检测及充/抽气，并设置标准漏孔。硬质检漏罩固定于完整的试验单元各个连接法兰处，收集该处密封面泄漏的气体。优选的，所述充/回收氦设备通过第一连接气管与工装封盖对接，通过阀门进行气路控制，用于对被试GIL单元进行抽真空、充氦气。优选的，所述辅助真空泵通过第二连接气管与氦质谱检漏仪、硬质检漏罩连接，通过阀门进行气路控制，用于对硬质检漏罩和第二连接气管进行抽真空。优选的，所述氦质谱检漏仪用于收集、检测通过密封面从被试GIL单元泄漏到硬质检漏罩内的氦气，用于对硬质检漏罩内进行氦气检漏。优选的，所述校准漏孔安装于硬质检漏罩上，用于对试验装置进行标定校验。本申请同时提供一种GIL硬质扣罩氦质谱真空动态检漏的试验方法，其特征在于，被试GIL单元与工装短管道和工装封盖装配完成后，固定放置于氦质谱检漏区，通过连接气管与充/回收氦设备相连；在被试GIL单元法兰对接面处装配硬质检漏罩，并通过高强度气管与辅助真空泵、氦质谱检漏仪相连；打开阀门V1和V2，启动辅助真空泵，打开氦质谱检漏仪，氦质谱检漏仪读取硬质检漏罩内的本底值；当硬质检漏罩真空度降低至20Pa以下时，打开标准漏孔，进行校准，分流比系数K＝1.0，获得检漏灵敏度；打开阀门V3，对被试GIL单元抽真空，当真空度降低至30Pa以下时，关闭真空阀，对被试GIL单元充入额定压力的氦气；按氦质谱检漏仪的启动按钮，开始检漏，检验漏率是否正常，分别记录各个时间点的真空度和泄漏率；漏率值稳定后，读取检漏结果，关闭检漏设备；采用充/回收氦设备，回收氦气至规定值，关闭回收设备，至此试验结束；根据氦质谱检测数据，按照氦检漏与SF6气体检漏的换算关系，将检测结果换算成相对于SF6气体的年相对泄漏率。优选的，所述检漏灵敏度的测试方法，包括：在校准阀关闭的情形下，读出检漏仪的本底值I0和噪声值In；打开校准阀，待氦质谱检漏仪的输出值稳定时，测出检漏仪的反应值I1；关闭校准阀；通过公式获得检漏灵敏度，式中：Qemin——检漏灵敏度，Pa·m3/s；In——检漏仪的噪声或最小可读信号，Pa·m3/s或其他相对单位；I1——校准漏孔打开后检漏仪的稳定反应值，Pa·m3/s或其他相对单位；I0——本底值，Pa·m3/s或其他相对单位；Qs——校准漏孔的校准值，Pa·m3/s。优选的，所述漏率值的计算公式为，式中：Q——被试GIL试验单元漏率，Pa·m3/s；γ——氦气浓度，m3；I0——本底值，Pa·m3/s或其他相对单位；I1——校准漏孔打开后检漏仪的稳定反应值，Pa·m3/s或其他相对单位；I2——开始检漏后的检漏仪的稳定反应值，Pa·m3/s或其他相对单位。优选的，将检测结果换算成相对于SF6气体的年相对泄漏率，计算公式为，式中：FHe——He泄漏率(mbar·L/s)；——SF6泄漏率(mbar·L/s)；ηHe——He粘滞系数；——SF6粘滞系数。本申请一种GIL硬质扣罩氦质谱真空动态检漏的试验装置，针对GIL管道法兰连接面、充气口/阀等典型部位，设计硬质扣罩工装以实现容积定量化，采用基于氦质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种GIL硬质扣罩氦质谱真空动态检漏的试验装置，其特征在于，包括：硬质检漏罩、充/回收氦设备、辅助真空泵、氦质谱检漏仪、标准漏孔、连接气管及阀门、被试GIL单元、以及与被试GIL单元对接的工装短管道、工装封盖、工装小车支撑；所述被试GIL单元通过对接法兰与工装短管道、工装封盖连接，并以工装小车支撑固定，以此构成完整的试验单元；所述硬质检漏罩采用金属密闭结构，硬质检漏罩的侧壁设有充气座，并设置标准漏孔，硬质检漏罩固定于完整的试验单元各个连接法兰处；所述充/回收氦设备通过第一连接气管与工装封盖对接，通过阀门进行气路控制；所述辅助真空泵通过第二连接气管与氦质谱检漏仪、硬质检漏罩连接，通过阀门进行气路控制；所述氦质谱检漏仪用于收集、检测通过密封面从被试GIL单元泄漏到硬质检漏罩内的氦气。/n

【技术特征摘要】
1.一种GIL硬质扣罩氦质谱真空动态检漏的试验装置，其特征在于，包括：硬质检漏罩、充/回收氦设备、辅助真空泵、氦质谱检漏仪、标准漏孔、连接气管及阀门、被试GIL单元、以及与被试GIL单元对接的工装短管道、工装封盖、工装小车支撑；所述被试GIL单元通过对接法兰与工装短管道、工装封盖连接，并以工装小车支撑固定，以此构成完整的试验单元；所述硬质检漏罩采用金属密闭结构，硬质检漏罩的侧壁设有充气座，并设置标准漏孔，硬质检漏罩固定于完整的试验单元各个连接法兰处；所述充/回收氦设备通过第一连接气管与工装封盖对接，通过阀门进行气路控制；所述辅助真空泵通过第二连接气管与氦质谱检漏仪、硬质检漏罩连接，通过阀门进行气路控制；所述氦质谱检漏仪用于收集、检测通过密封面从被试GIL单元泄漏到硬质检漏罩内的氦气。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述硬质检漏罩采用金属密闭结构，包括：
密封装置、密封条、真空封泥和连接紧固螺栓组成，并根据被试GIL单元尺寸对应设计；
密封装置采用半圆结构，结合部位采用对接法兰；密封装置与被试GIL单元结合部位使用密封垫压紧保证气密性；在对接法兰处为更好地实现气密性，增加真空封泥，从而保证硬质检漏罩的密封性能。


3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，硬质检漏罩的侧壁设有充气座，并设置标准漏孔，硬质检漏罩固定于完整的试验单元各个连接法兰处，包括：
硬质检漏罩的侧壁设有充气座，用以检测及充/抽气，并设置标准漏孔。硬质检漏罩固定于完整的试验单元各个连接法兰处，收集该处密封面泄漏的气体。


4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述充/回收氦设备通过第一连接气管与工装封盖对接，通过阀门进行气路控制，用于对被试GIL单元进行抽真空、充氦气。


5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辅助真空泵通过第二连接气管与氦质谱检漏仪、硬质检漏罩连接，通过阀门进行气路控制，用于对硬质检漏罩和第二连接气管进行抽真空。


6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述氦质谱检漏仪用于收集、检测通过密封面从被试GIL单元泄漏到硬质检漏罩内的氦气，用于对硬质检漏罩内进行氦气检漏。


7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述校准漏孔安装于硬质检漏罩上，用于对试验装置进行标定校验。


8.一种GIL硬质扣罩氦质谱真空动态检漏的试验方法，其特征在于，
被试GIL单元与工装短管道和工装封盖装配完成后，固定放置...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐家忠，崔博源，于洪忠，张鹏飞，王浩，史普端，陈双，亓云国，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，山东电工电气日立高压开关有限公司，国家电网有限公司，国网江苏省电力有限公司检修分公司，
类型：发明
国别省市：北京;11