CN103076301B - 一种基于红外的sf6气体分解物检测装置 - Google Patents

一种基于红外的sf6气体分解物检测装置 Download PDF

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杨彦博
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吴为
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Abstract

本发明涉及一种基于红外的SF6气体分解物检测装置，所述装置包括红外光源，其特征在于：所述装置还包括所述光源所发射的红外光沿其传输路径所依次经过的透镜、SF6气室、光栅、透镜、光电探测模块、光电转换模块，其中所述光电探测模块采用热释电模块。本发明解决了现有SF6气体分解物检测方面存在的不足，有效地提高了现场SF6气体分解物检测效果和降低了检测难度，缩短了检测的周期，并能实现SF6气体状态的连续在线监测和分析判断功能，达到节能降耗的目的，从而解决了应用中的相关问题，保证电网的安全可靠运行。

Description

一种基于红外的SF6气体分解物检测装置
技术领域
    本发明涉及电力技术领域，特别是一种基于红外的SF6气体分解物检测装置。
背景技术
    在电力技术领域中，气体绝缘全封闭式组合电器（Gas-insulated Metal-enclosed Switchgear，GIS）结构紧凑、绝缘性能稳定、断流能力强、重燃率低、运行可靠，被广泛应用于高压和超高压电力系统中。GIS采用SF6作为绝缘和灭弧介质，其优异特性也主要来源于SF6的高耐电强度和强灭弧性能特性。当GIS中存在放电或过热故障时，会引起SF6气体在一定程度上发生分解，不仅造成GIS绝缘性能降低，还可能引发严重的故障。检测SF6分解气体是对GIS进行故障诊断的重要方法之一，相对于其它方法，其主要优点是抗干扰性好，适合于现场使用；且随着GIS内部缺陷的存在和发展，SF6分解气体的量也将逐渐累积，该方法非常适合于长期监测。为了对设备进行合理的安全维护，目前已有几种方法可用于大型GIS装置的SF6气体分析并形成了相应的IEC或GB标准，如气体检测管、离子移动度计等，尽管这些方法各有优点，但对SF6设备分解气体与绝缘缺陷状况之间的关系，还缺乏像检测变压器油中溶解气体那样完善而有效的原理、方法及判断标准，这源于分解气体的成份复杂、种类多、含量小、稳定性差，加上缺乏有效的检测方法和技术。
发明内容
本发明克服了上述缺点，提供了一种新颖的、富有创造性的SF6气体分解物检测装置。
为此，本发明公开了一种基于红外的SF6气体分解物检测装置，所述装置包括红外光源，其特征在于：所述装置还包括所述光源所发射的红外光沿其传输路径所依次经过的透镜、SF6气室、光栅、透镜、光电探测模块、光电转换模块，其中所述光电探测模块采用热释电模块。
附图说明
图1为本发明的一个实施例的结构示意图；
图2至7为本发明所涉及常规故障模型。
具体实施方式
在一个实施例中，本发明公开了一种基于红外的SF6气体分解物检测装置，所述装置包括红外光源，其特征在于：所述装置还包括所述光源所发射的红外光沿其传输路径所依次经过的透镜、SF6气室、光栅、透镜、光电探测模块、光电转换模块，其中所述光电探测模块采用热释电模块。
对于上述实施例而言，其体现了本发明的技术思路：采用红外光谱技术分析典型SF6放电分解气体，实现分解气体的检测。该实施例是为了便于后期分析及掌握GIS典型绝缘缺陷条件下分解气体的种类、浓度以及多种气体的伴生增长规律。所述装置在具体使用中，实质是通过如下方式来形成了红外光谱曲线：由于光源发出的光是发散的，需要汇聚，同时还要通过气室后，投射到分光光栅上，光栅将根据光的波长不同，将其分散，并分别汇聚到光电探测模块上，例如光电探测模块的光敏面上；或者，通过旋转光栅，在同一个点上检测不同波长的光，从而形成光谱曲线。所述装置的目的正是在于形成最终的红外光谱曲线以便后期分析等应用。该实施例既可以用于现场运行，也可以用于实验室试验，只需要所述气室是现场GIS或实验室气室即可。
图1是本发明的一个实施例的结构示意图，特别是用于实验室时，其中气室的两端为KBr压片。
优选的，在另一个实施例中，所述光电转换模块还通过光纤连接至数据处理模块。这样一来，可以将光电转换后的数据通过光纤通信实现检测数据的汇总，汇总到数据处理模块后（一般都可以理解为计算机等具备数据计算的装置），通过数据处理实现数据的显示、处理以及基本分析，甚至是后期更深层次的分析，形成一套在线检测装置。
优选的，在另一个实施例中，所述红外光源选择中红外光波段。对于该实施例而言，其仅仅用于限定一个比较具体的红外光波段。
更优选的，在另一个实施例中：所述红外光源选择硅碳棒或金属丝灯，并利用聚光罩，将红外光源的辐射汇聚到一个方向上。就该实施例而言，其意在进一步限定红外光源。
更优选的，在另一个实施例中：所述光栅能够旋转。对于该实施例而言，意在明确限定：通过旋转光栅，在同一个点上检测不同波长的光，以形成光谱曲线。
更优选的，在另一个实施例中：当所述装置被用于实验室时，所述气室的结构依据GIS设备的实际结构，且所述气室内包含以下任意一种SF6气体绝缘设备所相应的故障模型：金属突出物、自由金属微粒、绝缘子表面缺陷、绝缘子内部缺陷、过热缺陷，以及悬浮电位缺陷模型，依次参见图2至7。
对于上述实施例而言，可以用于模拟GIS的不同放电故障(高压电极突起物、绝缘子表面导电微粒、自由导电微粒等)和过热故障，通过控制实验条件(施加电压、SF6气体压力等)，控制放电能量或过热程度。
更优选的，在另一个实施例中：当所述装置被用于实验室时，所述气室还包括针对气室所施加电压的电压调整模块，和/或针对气室气压的气压调整模块，和/或针对气室内湿度的温湿度调整模块，和/或针对气室内含氧量的含氧量调整模块。对于该实施例而言，意在研究实验室条件下，当不同电压、不同气压、不同温湿度、不同含氧量条件下时分解物的规律。
更优选的，在另一个实施例中，所述中红外光波段选择6-14微米范围。研究表明，SF6气体分解物在中红外光波段有明显的吸收特征谱，特别是在6-14微米范围内，大多数分解物气体都有吸收峰。
更优选的，在另一个实施例中，所述装置对气室内分解物的检测针对的是气室内SF6气体中四氟化硫酰SOF4、氟化亚硫酰SOF2、氟化硫酰SO2F2和二氧化硫SO2四种气体分解物的含量。
本发明所公开的新的检测技术解决了现有SF6气体分解物检测方面存在的不足，有效地提高了现场SF6气体分解物检测效果和降低了检测难度，缩短了检测的周期，并能实现SF6气体状态的连续在线监测和分析判断功能，达到节能降耗的目的，从而解决了应用中的相关问题，保证电网的安全可靠运行。
以上对本发明所提供的装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种基于红外的SF6气体分解物检测装置，所述装置包括红外光源，其特征在于：
所述装置还包括所述光源所发射的红外光沿其传输路径所依次经过的透镜、SF6气室、光栅、透镜、光电探测模块、光电转换模块，其中所述光电探测模块采用热释电模块；
当所述装置被用于实验室时，所述气室的结构依据GIS设备的实际结构，且所述气室内包含以下任意一种SF6气体绝缘设备所相应的故障模型：金属突出物、自由金属微粒、绝缘子表面缺陷、绝缘子内部缺陷、过热缺陷，以及悬浮电位缺陷模型；
当所述装置被用于实验室时，所述气室还包括针对气室所施加电压的电压调整模块，和/或针对气室气压的气压调整模块，和/或针对气室内湿度的温湿度调整模块，和/或针对气室内含氧量的含氧量调整模块。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述光电转换模块还通过光纤连接至数据处理模块。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述红外光源选择中红外光波段。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述红外光源选择硅碳棒或金属丝灯，并利用聚光罩，将红外光源的辐射汇聚到一个方向上。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述光栅能够旋转。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置对气室内分解物的检测针对的是气室内SF6气体中四氟化硫酰SOF4、氟化亚硫酰SOF2、氟化硫酰SO2F2和二氧化硫SO2四种气体分解物的含量。
7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述中红外光波段选择6-14微米范围。
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