一種基於紅外的SF₆氣體分解物檢測裝置的製作方法

2023-10-05 09:52:14

專利名稱：一種基於紅外的SF6氣體分解物檢測裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及電力技術領域，特別是一種基於紅外的3匕氣體分解物檢測裝置。
背景技術：
在電力技術領域中，氣體絕緣全封閉式組合電器(Gas-1nsulatedMetal-enclosed Switchgear, GIS)結構緊湊、絕緣性能穩定、斷流能力強、重燃率低、運行可靠，被廣泛應用於高壓和超高壓電力系統中。GIS採用SF6作為絕緣和滅弧介質，其優異特性也主要來源於SF6的高耐電強度和強滅弧性能特性。當GIS中存在放電或過熱故障時，會引起SF6氣體在一定程度上發生分解，不僅造成GIS絕緣性能降低，還可能引發嚴重的故障。檢測SF6分解氣體是對GIS進行故障診斷的重要方法之一，相對於其它方法，其主要優點是抗幹擾性好，適合於現場使用；且隨著GIS內部缺陷的存在和發展，SF6分解氣體的量也將逐漸累積，該方法非常適合於長期監測。為了對設備進行合理的安全維護，目前已有幾種方法可用於大型GIS裝置的SF6氣體分析並形成了相應的IEC或GB標準，如氣體檢測管、離子移動度計等，儘管這些方法各有優點，但對SF6設備分解氣體與絕緣缺陷狀況之間的關係，還缺乏像檢測變壓器油中溶解氣體那樣完善而有效的原理、方法及判斷標準，這源於分解氣體的成份複雜、種類多、含量小、穩定性差，加上缺乏有效的檢測方法和技術。

發明內容
本發明克服了上述缺點，提供了 一種新穎的、富有創造性的SF6氣體分解物檢測裝置。為此，本發明公開了 一種基於紅外的SF6氣體分解物檢測裝置，所述裝置包括紅外光源，其特徵在於所述裝置還包括所述光源所發射的紅外光沿其傳輸路徑所依次經過的透鏡、SF6氣室、光柵、透鏡、光電探測模塊、光電轉換模塊，其中所述光電探測模塊採用熱釋電模塊。


圖1為本發明的一個實施例的結構示意 圖2至7為本發明所涉及常規故障模型。
具體實施例方式在一個實施例中，本發明公開了 一種基於紅外的SF6氣體分解物檢測裝置，所述裝置包括紅外光源，其特徵在於所述裝置還包括所述光源所發射的紅外光沿其傳輸路徑所依次經過的透鏡、SF6氣室、光柵、透鏡、光電探測模塊、光電轉換模塊，其中所述光電探測模塊採用熱釋電模塊。對於上述實施例而言，其體現了本發明的技術思路採用紅外光譜技術分析典型SF6放電分解氣體，實現分解氣體的檢測。該實施例是為了便於後期分析及掌握GIS典型絕緣缺陷條件下分解氣體的種類、濃度以及多種氣體的伴生增長規律。所述裝置在具體使用中，實質是通過如下方式來形成了紅外光譜曲線由於光源發出的光是發散的，需要匯聚，同時還要通過氣室後，投射到分光光柵上，光柵將根據光的波長不同，將其分散，並分別匯聚到光電探測模塊上，例如光電探測模塊的光敏面上；或者，通過旋轉光柵，在同一個點上檢測不同波長的光，從而形成光譜曲線。所述裝置的目的正是在於形成最終的紅外光譜曲線以便後期分析等應用。該實施例既可以用於現場運行，也可以用於實驗室試驗，只需要所述氣室是現場GIS或實驗室氣室即可。圖1是本發明的一個實施例的結構示意圖，特別是用於實驗室時，其中氣室的兩端為KBr壓片。優選的，在另一個實施例中，所述光電轉換模塊還通過光纖連接至數據處理模塊。這樣一來，可以將光電轉換後的數據通過光纖通信實現檢測數據的匯總，匯總到數據處理模塊後(一般都可以理解為計算機等具備數據計算的裝置)，通過數據處理實現數據的顯示、處理以及基本分析，甚至是後期更深層次的分析，形成一套在線檢測裝置。優選的，在另一個實施例中，所述紅外光源選擇中紅外光波段。對於該實施例而言，其僅僅用於限定一個比較具體的紅外光波段。更優選的，在另一個實施例中所述紅外光源選擇矽碳棒或金屬絲燈，並利用聚光罩，將紅外光源的輻射匯聚到一個方向上。就該實施例而言，其意在進一步限定紅外光源。更優選的，在另一個實施例中所述光柵能夠旋轉。對於該實施例而言，意在明確限定通過旋轉光柵，在同一個點上檢測不同波長的光，以形成光譜曲線。更優選的，在另一個實施例中當所述裝置被用於實驗室時，所述氣室的結構依據GIS設備的實際結構，且所述氣室內包含以下任意一種SF6氣體絕緣設備所相應的故障模型金屬突出物、自由金屬微粒、絕緣子表面缺陷、絕緣子內部缺陷、過熱缺陷，以及懸浮電位缺陷模型，依次參見圖2至7。對於上述實施例而言，可以用於模擬GIS的不同放電故障(高壓電極突起物、絕緣子表面導電微粒、自由導電微粒等)和過熱故障，通過控制實驗條件(施加電壓、SF6氣體壓力等)，控制放電能量或過熱程度。更優選的，在另一個實施例中當所述裝置被用於實驗室時，所述氣室還包括針對氣室所施加電壓的電壓調整模塊，和/或針對氣室氣壓的氣壓調整模塊，和/或針對氣室內溼度的溫溼度調整模塊，和/或針對氣室內含氧量的含氧量調整模塊。對於該實施例而言，意在研究實驗室條件下，當不同電壓、不同氣壓、不同溫溼度、不同含氧量條件下時分解物的規律。更優選的，在另一個實施例中，所述中紅外光波段選擇6-14微米範圍。研究表明，SF6氣體分解物在中紅外光波段有明顯的吸收特徵譜，特別是在6-14微米範圍內，大多數分解物氣體都有吸收峰。更優選的，在另一個實施例中，所述裝置對氣室內分解物的檢測針對的是氣室內SF6氣體中四氟化硫醯SOF4、氟化亞硫醯SOF2、氟化硫醯SO2F2和二氧化硫SO2四種氣體分解物的含量。本發明所公開的新的檢測技術解決了現有SF6氣體分解物檢測方面存在的不足，有效地提高了現場SF6氣體分解物檢測效果和降低了檢測難度，縮短了檢測的周期，並能實現SF6氣體狀態的連續在線監測和分析判斷功能，達到節能降耗的目的，從而解決了應用中的相關問題，保證電網的安全可靠運行。以上對本發明所提供的裝置進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對於本領域技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式
及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
權利要求
1.一種基於紅外的SF6氣體分解物檢測裝置，所述裝置包括紅外光源，其特徵在於:所述裝置還包括所述光源所發射的紅外光沿其傳輸路徑所依次經過的透鏡、SF6氣室、光柵、透鏡、光電探測模塊、光電轉換模塊，其中所述光電探測模塊採用熱釋電模塊。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於:所述光電轉換模塊還通過光纖連接至數據處理模塊。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於:所述紅外光源選擇中紅外光波段。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於:所述紅外光源選擇矽碳棒或金屬絲燈，並利用聚光罩，將紅外光源的輻射匯聚到一個方向上。
5.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於:所述光柵能夠旋轉。
6.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於:當所述裝置被用於實驗室時，所述氣室的結構依據GIS設備的實際結構，且所述氣室內包含以下任意一種SF6氣體絕緣設備所相應的故障模型:金屬突出物、自由金屬微粒、絕緣子表面缺陷、絕緣子內部缺陷、過熱缺陷，以及懸浮電位缺陷模型等。
7.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於:當所述裝置被用於實驗室時，所述氣室還包括針對氣室所施加電壓的電壓調整模塊，和/或針對氣室氣壓的氣壓調整模塊，和/或針對氣室內溼度的溫溼度調整模塊，和/或針對氣室內含氧量的含氧量調整模塊。
8.根據權利要求3所述的裝置，其特徵在於:所述中紅外光波段選擇6-14微米範圍。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於:所述裝置對氣室內分解物的檢測針對的是氣室內SF6氣體中四氟化硫醯SOF4、氟化亞硫醯SOF2、氟化硫醯SO2F2和二氧化硫SO2四種氣體分解物 的含量。
全文摘要
本發明涉及一種基於紅外的SF6氣體分解物檢測裝置，所述裝置包括紅外光源，其特徵在於所述裝置還包括所述光源所發射的紅外光沿其傳輸路徑所依次經過的透鏡、SF6氣室、光柵、透鏡、光電探測模塊、光電轉換模塊，其中所述光電探測模塊採用熱釋電模塊。本發明解決了現有SF6氣體分解物檢測方面存在的不足，有效地提高了現場SF6氣體分解物檢測效果和降低了檢測難度，縮短了檢測的周期，並能實現SF6氣體狀態的連續在線監測和分析判斷功能，達到節能降耗的目的，從而解決了應用中的相關問題，保證電網的安全可靠運行。
文檔編號G01N21/35GK103076301SQ201310014168
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月15日 優先權日2013年1月15日
發明者董明, 賀正權, 楊彥博, 陸曄, 郭松, 邵志強, 吳為 申請人:南京麟派電力工程有限公司