CN103900984A - 测量sf6分解气体中sof2浓度的方法 - Google Patents

Abstract

测量SF₆分解气体中SOF₂浓度的方法，属于光电技术检测技术领域。本发明是为了解决在SF₆分解气体测量时，测得的SF₆分解气体中SOF₂气体浓度的精度低的问题。本发明所述的测量SF₆分解气体中SOF₂浓度的方法，首先获得大气的光谱和SF₆分解气体的光谱，然后依据比尔定律最终获得待测SOF₂气体浓度，该方法简化了数据处理过程，从而使SOF₂气体浓度的精度提高了50％。本发明所述的测量SF₆分解气体中SOF₂浓度的方法，适用于对SF₆分解气体中的SOF₂气体进行浓度测量。

Description

测量SF6分解气体中SOF2浓度的方法

技术领域

本发明属于光电技术检测技术领域。

背景技术

六氟化硫(SF₆)具有优良的绝缘灭弧性能和理化特性，作为绝缘介质既可以减小设备尺寸，又能提高绝缘强度，伴随着城市用地的日益紧张，广泛应用于组合绝缘电器(GIS)、断路器(GCB)、变压器(GIT)、电缆(GIC)、输电管道(GIL)等输配电设备中。

纯净的SF₆是无色、无毒、无味、不燃的惰性气体，在温度为150℃及以下时不易与其它物质发生化学反应，正常运行时分解产物极少或不分解。当SF₆设备中发生绝缘隐患或故障时，无论是局部、电晕、火花或是电弧放电，都必然会引起能量释放，这些能量会使SF₆气体发生分解反应，生成H₂S、SO₂、HF、SOF₂、SF₄、等多种低氟硫化物。SF6分解组分会加速GIS内绝缘的老化和金属材料表面的腐蚀，加重局部放电程度，严重时还会导致GIS发生突发性绝缘故障。因此对SF₆浓度的测量是必须的。

目前国内外均有大量商业化的SF₆检测器，归纳起来主要有4种测量方法：

高压击穿法、色谱法、离子移动度计和红外光吸收谱法。

高压击穿法主要是根据待测SF₆击穿电压的变化来进行定性测量，并不能定量给出SF₆气体浓度，而且不能实时在线监测。

色谱法：色谱法被广泛应用于复杂组分的分离与鉴定。一般由真空系统、进样系统、离子源、检测器和计算机控制等部分组成。优点是测量精度和灵敏度较高。缺点是设备昂贵，且不能实时在线监测。

离子移动度计法：它是通过对设备中SF₆气体总体杂质含量的测定，来范莹设备中SF₆气体的优劣程度。优点：测量成分多，精度较高。缺点：易受实验环境条件影响，不能实时监测。

发明内容

本发明是为了解决在SF₆分解气体测量时，测得的SF₆分解气体中SOF₂气体浓度的精度低的问题，现提供测量SF₆分解气体中SOF₂浓度的方法。

测量SF₆分解气体中SOF₂浓度的方法，基于下述装置实现，所述装置包括：18.5μm激光器、第一聚光镜、样品池、第二聚光镜和光谱仪；

18.5μm激光器发出的激光经过第一聚光镜透射至样品池中，样品池将该激光输送至第二聚光镜上，第二聚光镜将该激光输送至光谱仪的入射狭缝中；

所述光谱仪的入射狭缝位于第二聚光镜的焦点处；

所述样品池用于填充待检测气体；

所述测量SF₆分解气体中SOF₂浓度的方法包括以下步骤：

步骤一：在样品池中充入大气，打开18.5μm激光器，通过光谱仪获得大气的光谱I₀(λ)；

步骤二：在样品池中充入待检测的SF₆分解气体，通过光谱仪获得SF₆分解气体的光谱I(λ)；

步骤三：依据比尔定律，利用步骤一获得的大气的光谱I₀(λ)和步骤二获得的SF6分解气体的光谱I(λ)，获得充入样品池中的待测SOF2气体的浓度N。

18.5μm激光器发出的激光经过第一聚光镜后，获得的输出光为平行光。

光谱仪为maya2kPRO型光谱仪。

上述第一聚光镜和第二聚光镜均为石英透镜。

样品池为两端密封的圆筒结构。

样品池的内径为30mm，长度为40mm。

步骤三中根据比尔定律获得待测SOF₂气体浓度N的方法为：对公式

I(λ)＝I₀(λ)e^σN

求解，获得SOF₂气体浓度N，公式中，σ为待测气体SOF₂在18.5μm激光下的吸收截面。

本发明所述的测量SF₆分解气体中SOF₂浓度的方法，首先获得大气的光谱和SF₆分解气体的光谱，然后依据比尔定律最终获得待测SOF₂气体浓度，该方法简化了数据处理过程，从而使SOF₂气体浓度的精度提高了50％。

本发明所述的测量SF₆分解气体中SOF₂浓度的方法，适用于对SF₆分解气体中的SOF₂气体进行浓度测量。

附图说明

图1是测量SF₆分解气体中SOF₂浓度的方法的流程图。

图2是测量SF₆分解气体中SOF₂浓度的方法中所利用的装置结构图。

具体实施方式

具体实施方式一：参照图1和图2具体说明本实施方式，本实施方式所述的测量SF₆分解气体中SOF₂浓度的方法，基于下述装置实现，所述装置包括：18.5μm激光器1、第一聚光镜2、样品池3、第二聚光镜4和光谱仪5；

18.5μm激光器1发出的激光经过第一聚光镜2透射至样品池3中，样品池3将该激光输送至第二聚光镜4上，第二聚光镜4将该激光输送至光谱仪5的入射狭缝中；

所述光谱仪5的入射狭缝位于第二聚光镜4的焦点处；

所述样品池3用于填充待检测气体；

所述测量SF₆分解气体中SOF₂浓度的方法包括以下步骤：

步骤一：在样品池3中充入大气，打开18.5μm激光器1，通过光谱仪5获得大气的光谱I₀(λ)；

步骤二：在样品池3中充入待检测的SF₆分解气体，通过光谱仪5获得SF₆分解气体的光谱I(λ)；

步骤三：依据比尔定律，利用步骤一获得的大气的光谱I₀(λ)和步骤二获得的SF6分解气体的光谱I(λ)，获得充入样品池3中的待测SOF2气体的浓度N。

所述光谱仪5的入光狭缝位于第二聚光镜4的焦点位置，这样就能够保证最强光入射至光谱仪5。

具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的测量SF₆分解气体中SOF₂浓度的方法作进一步说明，本实施方式中，18.5μm激光器1发出的激光经过第一聚光镜2后，获得的输出光为平行光。

由于18.5μm激光器1发出的激光经过第一聚光镜2后，获得的输出光为平行光，因此，第一聚光镜2和样品池3之间的距离能够适当调节，而对检测结果无影响。

具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一所述的测量SF₆分解气体中SOF₂浓度的方法作进一步说明，本实施方式中，光谱仪5为maya2kPRO型光谱仪。

具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式一所述的测量SF₆分解气体中SOF₂浓度的方法作进一步说明，本实施方式中，所述第一聚光镜2和第二聚光镜4均为石英透镜。

具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式一、二、三或四所述的测量SF₆分解气体中SOF₂浓度的方法作进一步说明，本实施方式中，样品池3为两端密封的圆筒结构。

所述样品池3两端采用透光材料实现密封。

具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式五所述的测量SF₆分解气体中SOF₂浓度的方法作进一步说明，本实施方式中，样品池3的内径为30mm，长度为40mm。

具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式一所述的测量SF₆分解气体中SOF₂浓度的方法作进一步说明，本实施方式中，步骤三中根据比尔定律获得待测SOF₂气体浓度N的方法为：

对公式

I(λ)＝I₀(λ)e^σN

求解，获得SOF₂气体浓度N，公式中，σ为待测气体SOF₂在18.5μm激光下的吸收截面。

Claims (7)

1.测量SF₆分解气体中SOF₂浓度的方法，其特征在于，该方法是基于下述装置实现的，所述装置包括：18.5μm激光器(1)、第一聚光镜(2)、样品池(3)、第二聚光镜(4)和光谱仪(5)；

18.5μm激光器(1)发出的激光经过第一聚光镜(2)透射至样品池(3)中，样品池(3)将该激光输送至第二聚光镜(4)上，第二聚光镜(4)将该激光输送至光谱仪(5)的入射狭缝中；

所述光谱仪(5)的入射狭缝位于第二聚光镜(4)的焦点处；

所述样品池(3)用于填充待检测气体；

所述测量SF₆分解气体中SOF₂浓度的方法包括以下步骤：

步骤一：在样品池(3)中充入大气，打开18.5μm激光器1，通过光谱仪(5)获得大气的光谱I₀(λ)；

步骤二：在样品池(3)中充入待检测的SF₆分解气体，通过光谱仪(5)获得SF₆分解气体的光谱I(λ)；

步骤三：依据比尔定律，利用步骤一获得的大气的光谱I₀(λ)和步骤二获得的SF6分解气体的光谱I(λ)，获得充入样品池(3)中的待测SOF2气体的浓度N。

2.根据权利要求1所述的测量SF₆分解气体中SOF₂浓度的方法，其特征在于，18.5μm激光器(1)发出的激光经过第一石英聚光镜(2)后，获得的输出光为平行光。

3.根据权利要求1所述的测量SF₆分解气体中SOF₂浓度的方法，其特征在于，光谱仪(5)为maya2kPRO型光谱仪。

4.根据权利要求1所述的测量SF₆分解气体中SOF₂浓度的方法，其特征在于，所述第一聚光镜(2)和第二聚光镜(4)均为石英透镜。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的测量SF₆分解气体中SOF₂浓度的方法，其特征在于，样品池(3)为两端密封的圆筒结构。

6.根据权利要求5所述的测量SF₆分解气体中SOF₂浓度的方法，其特征在于，样品池(3)的内径为30mm，长度为40mm。

7.根据权利要求1所述的测量SF₆分解气体中SOF₂浓度的方法，其特征在于，步骤三中根据比尔定律获得待测SOF₂气体浓度N的方法为：对公式I(λ)＝I₀(λ)e^σN求解，获得SOF₂气体浓度N，公式中，σ为待测气体SOF₂在18.5μm激光下的吸收截面。

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