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1、 研制光声光谱 SF 研制光声光谱 SF6 6气体分解产物检测仪 气体分解产物检测仪 淄博供电公司检修试验工区 “变检之星”QC 小组 名词解释： 名词解释： SFSF6 6气体分解产物气体分解产物：SF6电气设备内部故障时会分解产生氟化物和硫化物等衍生物，其中 SO2、H2S 和 CO 三种气体可以作为分析判断 SF6设备故障的特征组分。 小组简介： 小组简介： “变检之星”QC 小组，自 2005 年成立以来，根据专业特点，积极开展质量管理活动， 解决了工作中的多个技术难题，是一支创新能力强、富有战斗力的基层生产团队。 表 1 小组简介表 制表人： 杨海生 制表时间：2011-1-10 本
2、小组先后获得“山东电力集团公司优秀 QC 小组” 、 “全国电力行业优秀 QC 小组” ， “全 小组 小组 名称 名称 变检之星 QC 小组 课题 课题 名称 名称 研制光声光谱 SF6气体 分解产物检测仪 发布人 发布人 岳增伟 刘泊辰 成立 成立 时间 时间 2011 年 1 月 所在 所在 部门 部门 淄博供电公司检修试验工区 组长 组长 孙学锋 课题 课题 类型 类型 创新型 注册 注册 编号 编号 ZQ-2011-112 TQC 平均TQC 平均 培训时间 培训时间 12 小时 活动 活动 频次 频次 每月 8 次 注册 注册 时间 时间 2011 年 1 月 活动时间 活动时间
3、2011 年 1 月至 2011 年 12 月 本课题质量管理小组活动指导与推进者 翟建 本课题质量管理小组活动指导与推进者 翟建 姓名 姓名 性别 性别 文化程度 文化程度 职务及职称 职务及职称 年龄 年龄 小组职务 小组职务 组内分工 组内分工 杨海生 男 本科 副主任 49 督导 组织协调 高 鹏 男 研究生 副主任 38 督导 资源协调 张 涛 男 本科 副主任 50 督导 技术协调 赵 利 男 大专 高级技师 48 副组长 统筹安排 岳增伟 男 本科 助理工程师 27 副组长 数据分析 阎炳水 男 中专 技师 45 组员 电路设计 刘泊辰 男 本科 助理工程师 25 组员 资料整理
4、 徐天锡 男 研究生 工程师 29 组员 资料整理 孙立新 男 大专 专工 41 组员 数据分析 王 晔 男 大专 专工 45 组员 技术指导 吴 哲 男 大专 技师 43 组员 数据统计 周 鹏 男 大专 技师 48 组员 操作指导 王 涛 男 研究生 班长 30 组员 模拟实验 高 盛 男 大专 技师 37 组员 模拟实验 陈永强 男 大专 技师 40 组员 数据收集 小小 组 组 成成 员员 李 峰 男 中专 主责 49 组员 电路设计 国优秀质量管理小组”等称号，2007 年代表国家电网公司参加了“第 32 届国际质量管理大 会”成果交流发布，受到了中外专家的高度评价，为企业争得了荣誉
5、。 制图人：赵利 图 1 小组荣誉 制图时间：2011-1-10 一.选择课题 一.选择课题 1.1 公司现状 1.1 公司现状 （1）随着智能电网的高速发展，以 SF6气体作为绝缘介质的电气设备如 GIS（气体密封 组合电器）等在电力系统中得以大量应用，为电网的安全经济运行发挥着重要作用。通过准 确检测 SF6气体分解产物的各组分含量，就能判断设备出设备内部存在的潜伏性故障。 制图人：刘泊辰 图 2 SF6分解产物检测 制图时间：2011-1-12 （2）国家电网公司生变电 89 号文件关于印发 SF6气体分解物检测仪检测工作总结的 通知 ，按照仪器对 SO2、H2S 和 CO 三种组分检测
6、误差值和检测重复性，进行了 A、B、C、D 四个等级的划分。 淄博供电公司检修试验工区有 1 台 SF6分解产物检测仪送检，检测报告如下表： 小组荣誉 表 2 公司送检仪器检验报告 报告编号 GY2011-069 检验日期 2010 年 11 月 30 日 仪器名称 SF6气体组分综合检测仪 仪器型号 JH4000-1 供应商 厦门加华科技有限公司 委托单位 山东省淄博供电公司 组分检测结果 组分 样气（uL/L） 检测误差值（uL/L） 检测重复性（uL/L） SO2 20 2.2 1.7 H2S 20 2.4 2.5 CO 50 67.0 32.8 A 类 满足潜伏性故障判断 B 类 满足
7、故障设备检测 C 类 不满足故障设备检测 结 论 B类 D 类 仪器故障无法检测 注：检测误差值=检测值-标准值；检测重复性=检测最大值-检测最小值 制表人：孙立新 制表时间：2011-1-15 从报告中可以看出，公司目前使用的检测仪只达到了 B 类，没有满足 A 类仪器要求，即 达不到诊断 SF6设备潜伏性故障的要求。 1.2 同行业调查 1.2 同行业调查 （1）为了进一步了解目前国内电力系统对 SF6气体分解产物的检测水平，QC 小组对山 东、江苏、河北和福建四个网省公司的仪器送检情况进行了调查统计。 表 3 网省公司送检仪器检测结果统计表 仪器台数（台） 公司名称 A 类 B 类 C
8、类 D 类 合计 山东 0 3 15 0 18 江苏 0 4 13 0 17 河北 0 0 12 1 13 福建 0 3 16 1 20 合计 0 10 56 2 68 制表人：王晔 制表时间：2011-1-17 从上表可以可出，四个网省公司的送检仪器都没有达到 A 类仪器要求，B 类和 C 类仪器 较为普遍。国家电网公司生变电 89 号文件指出，这是由于目前检测仪使用的电化学传感器 容易被气体污染发生漂移或损坏，导致检测精度低。 （2）检测水平受到仪器限制，就无法检测判断 SF6设备的潜伏性故障，将直接影响到 设备的安全稳定运行。因此，研制新型 SF6气体分解产物检测仪，是我们迫切需要解决的
9、问 题，公司领导也高度重视，最终我们 QC 小组设定的课题是： 1.3 课题查新 1.3 课题查新 小组成员孙立新、 王晔于 2011 年 1 月 20 日赴山东省科学技术情报研究所进行了课题查 新，结果发现目前还没有新型 SF6气体分解产物检测仪的文献报道，课题查新报告如下： 表 4 课题查新报告 查新项目名称 新型 SF6气体分解产物检测仪查新人员 王晔 孙立新 查新机构 山东省科学技术情报研究所 查新时间 2011.1.20 一、查新目的 一、查新目的 项目鉴定 二、查新范围 二、查新范围 中国电力科技成果数据库 中文科技期刊全文数据库 中国专利数据库 中国企业产品数据库 中国学术论文数
10、据库 三、查新点与查新要求 三、查新点与查新要求 运用新技术方法分析 SF6分解产物含量， 避免电化学方法存在的交叉干扰和电 极“中毒”问题。 七、查新结论 七、查新结论 经查新表明，国内未见新型 SF6气体分解产物检测仪的文献报道。 制表人：陈永强 制表时间：2011-1-25 二设定目标 二设定目标 2.1 总目标设定 2.1 总目标设定 QC 小组设定的总目标为“成功研制满足 A 类标准的新型 SF6气体分解产物检测仪” ，以 满足诊断 SF6设备潜伏性故障的要求。 2.2 确定目标值 2.2 确定目标值 按照国家电网公司生变电 89 号文件对 A 类仪器的技术要求，我们研制的新型 SF
11、6气体 分解产物检测仪对 SO2、H2S 和 CO 三种气体组分的检测误差值要满足0.5uL/L 范围，检测 重复性要小于 0.3uL/L。 制图人：王晔 图 3 目标值分解图 制图时间：2011-2-11 成功研制满足A类标准的新型SF成功研制满足A类标准的新型SF6 6分解产物检测仪分解产物检测仪 三提出方案并确定最佳方案 三提出方案并确定最佳方案 3.1 提出方案 3.1 提出方案 研制新型 SF6气体分解产物检测仪，首要的是确定采用何种检测方案，这将直接影响到 仪器的结构和性能， 小组成员运用头脑风暴法， 集思广益， 将众多意见运用亲和图整理如下： 制图人：李峰 图 4 方案亲和图 制
12、图时间：2011-2-12 小组成员提出了三种传统检测方案：检测管法、气相色谱法和电化学传感器法；两种新 型检测方案：离子迁移法和光声光谱法。 3.2 方案选择 3.2 方案选择 制图人：王涛 图 5 检测方案选择 制图时间：2011-2-12 小组成员分别对传统检测方案和新型检测方案进行了分析比较，以筛选出最佳方案。 传统检测方案 检测管法 气相色谱法 电化学传感器法 离子迁移法 光声光谱法 新型检测方案 检测方案 电化学传感器法 技术应用普遍 技术较为成熟 传感器易老化 气相色谱法 检测灵敏度高 检测组分多 水分影响大 检测管法 检测组分受限 受温湿度影响大 检测灵敏度低 离子迁移法 总体
13、杂质检测 检测新方法 反应劣化程度 仪器开发方式 仪器开发方式 独立开发厂商协作开发 传统检测方案 传统检测方案 公司大力支持 需专业人员支持 降低投资成本 减少实施难度 新型检测方案 新型检测方案 投资成本大 有合作研发经验 光声光谱法 灵敏度极高 抗干扰能力强 已有初步应用 （3）电化学传感器法： 表 7 电化学传感器法分析表 名称 优点 缺点 检测能力 SO2 H2S CO 电化学 传感器法 技术较为成熟， 现场应用普遍。 1.传感器容易老化和污染。 2.维护成本较高。 存在问题 目前市场上针对SF6分解产物的检测仪器主要采用的就是电化学传感器 法，因传感器在使用过程中容易污染而造成检测
14、误差大，并且存在组分之间 的交叉感染，发生误判。下表是我们使用的电化学仪器在 2010 年标定时的 检测误差值统计。 检测误差值统计表 组分组分 2010 年年 3 月月2010 年年 7 月月2010 年年 11 月月 SO2 1.2 4.3 10.5 H2S 1.5 5.72 8.79 检测误差检测误差 (uL/L) CO 0.9 2.11 5.24 可以看出，该仪器检测误差值逐渐增大，检测能力大幅度下降。 那么能否通过改善电化学传感器的抗污染能力来保证检测的准确性呢， 小组成员高鹏、赵利进行了技术资料查询，得出结论：目前没有行之有效的 方法解决此问题，如果采用电化学传感器法，将不可避免的
15、影响仪器工作稳 定性。 结论 电化学传感器因污染中毒造成检测误差大， 无法解决。 不采用不采用 制表人：刘泊辰 制表时间：2011-2-15 （3）结论：三种传统检测方案都不满足目标要求，需要进一步对新型检测方案进行分 析选择。 制图人：王涛 图 6 传统方案选择结论 制图时间：2011-2-15 3.2.2 新型检测方案选择 3.2.2 新型检测方案选择 针对离子迁移法和光声光谱法两种新型检测方案， 小组成员对其优缺点进行了详细分析 对比。 （1）离子迁移法： 表 8 离子迁移法分析表 名称 优点 缺点 检测能力 离子迁移法 仪器简单体积小，分只能反映出被测气体含杂质的SO2 H2S CO 传统检测方案 检测管法 气相色谱法 电化学传感器法 析时间快 程度，无法定量检测各组分气体 工作原理 待测气体经取样口进入离子化区，通过高压放电进行离子化，然后进入 电场区子发生迁移，从而可以得到离子到达数目与迁移时间的波形图(离子 迁移波谱） 。含杂质程度的不同所得到的离子迁移波谱也就不同。 结论 只能检测 SF6气体的总体劣化程度，不能定量检测。 不采用不采用 制表人：岳增伟 制表时间：2011-2-17 （2）光声光谱法： 表 9 光声光谱法分析表 名称 优点 缺点
