CN112540065A - 一种六氟化硫中微量二氧化硫的检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种六氟化硫中微量二氧化硫的检测装置，所述检测装置包括气体传输管路、气体缓冲池和荧光检测传感器，其中：所述气体缓冲池通过气体传输管路连接至六氟化硫电气设备上，所述气体缓冲池通过第一三通阀连接有高压氮气瓶和第一真空泵；所述气体缓冲池与荧光检测传感器通过电磁阀、第二三通阀和金属管路连接。本发明实施例所提供的检测装置，用于六氟化硫电气设备中痕量二氧化硫的检测，对SO2具有非常高的检测灵敏度，弥补了传统检测装置的不足，能对早期的放电故障进行及时发现诊断。
Description
技术领域
本发明涉及电气设备现场试验技术领域，尤其涉及一种六氟化硫中微量二氧化硫的检测装置。
背景技术
SF6气体十分稳定，具有优异的绝缘和灭弧性能，是迄今为止最理想的绝缘、灭弧介质，特别是在气体绝缘组合电器(GIS)中的应用。即便SF6电气设备运行状态比较稳定，但在长期的运行过程中也难免会发生故障。由于设备运行于高压线路中，一旦发生故障，造成的损失是不可估量的。所以有必要对设备的运行状况进行定期的检测并实施相应的维护工作。
目前，SF6电气设备内的气体检测主要是通过现场采集设备内气体后送至实验室应用中色谱、红外光谱等方法对其组分进行分析。这些方法采样间隔较长，不利于及时发现设备内的故障。另一方面，现场设备内普遍采用分子筛等吸附剂对SF6气体进行净化，在设备内部发生放电故障产生SO2等特征气体时，绝大部分被吸附。处于吸附平衡的SO2等特征气体在气相，即SF6中的浓度往往很低(10-9～10-6ppm)，普通检测方法很难对其进行准确定量，致使许多设备故障无法在初期被及时发现而任其继续发展。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题，提供一种六氟化硫中微量二氧化硫的检测装置，对SO2具有非常高的检测灵敏度，弥补了传统检测装置的不足，能对早期的放电故障进行及时发现诊断。
本发明实施例提供一种六氟化硫中微量二氧化硫的检测装置，所述检测装置包括气体传输管路、气体缓冲池和荧光检测传感器，其中：
所述气体缓冲池通过气体传输管路连接至六氟化硫电气设备上，所述气体缓冲池通过第一三通阀连接有高压氮气瓶和第一真空泵；所述气体缓冲池与荧光检测传感器通过电磁阀、第二三通阀和金属管路连接；
所述荧光检测传感器中设置有光源，所述光源为脉冲氙灯，用于产生激发光；荧光检测传感器中设置有第一滤光片和第二滤光片，第一滤光片用于光源产生的激发光的过滤，第二滤光片用于六氟化硫气体样品产生的荧光的过滤；荧光检测传感器中设置有第一单色器和第二单色器，均为机刻凹面衍射光栅；荧光检测传感器中设置有气体吸收池，用于六氟化硫气体样品接受单色光照射产生荧光；荧光检测传感器中设置有平面反射镜，用于光源产生的激发光的光路转换；荧光检测传感器中设置有信号放大器，用于光电信号转化放大。
所述气体传输管路为内壁经过钝化处理的聚四氟乙烯管，所述气体传输管路通过取样接头连接六氟化硫电气设备，并将六氟化硫电气设备中的六氟化硫气体样品传输到气体缓冲池；在气体传输管路与气体缓冲池之间设置有针阀。
所述气体缓冲池为内壁经过钝化处理的金属腔体，用于将气体传输管路中传输的高压六氟化硫气体样品转化为低压气体；在气体缓冲池旁路设置有高压氮气瓶和第一真空泵，通过第一三通阀与气体缓冲池连接，高压氮气瓶用于气体缓冲池的干燥和吹扫，第一真空泵用于气体缓冲池的抽真空。
所述荧光检测传感器用于六氟化硫气体样品中二氧化硫的检测；在气体缓冲池与荧光检测传感器之间设置有电磁阀，所述电磁阀用于气路的开断控制；在荧光检测传感器的旁路设置有第二真空泵，通过第二三通阀与荧光检测传感器连接，第二真空泵用于荧光检测传感器内部管路的抽真空。
所述荧光检测传感器中设置有流量计，所述流量计用于六氟化硫气体样品流速的监测；所述荧光检测传感器中设置有尾气管，所述尾气管用于尾气的收集。
所述气体吸收池为不锈钢材质圆柱形吸收池，内壁由聚四氟乙烯涂覆处理。
所述信号放大器为PMT光电倍增管。
光源激发产生发射光，经第一单色器17形成波长为220nm的单色光束。
相比于现有技术，本发明实施例利用紫外荧光光谱方法对设备内的SO2含量进行检测，解决了无法对SF6电气设备内部痕量SO2准确定量的问题。
本发明实施例具有灵敏度高、选择性好、稳定性好、设备便携等特点，可满足现场复杂的检测要求，对实现SF6电气设备内部早期放电故障进行快速准确诊断具有重要意义。
本发明提供的检测装置采用紫外荧光光谱分析原理，具有对SO2具有非常高的检测灵敏度，弥补了传统检测装置的不足，能对早期的放电故障进行及时发现诊断。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例中的六氟化硫中微量二氧化硫的检测装置的结构示意图；
图2是本发明实施例中的荧光检测传感器内部光路图，其中：
1-六氟化硫电气设备，2-取样接头，3-气体传输管路，4-针阀，5-气体缓冲池，6-第一三通阀，7-高压氮气瓶，8-第一真空泵，9-电磁阀，10-第二三通阀，11-第二真空泵，12-流量计，13-荧光检测传感器，14-尾气管；
15-光源，16-第一滤光片，17-第一单色器，18-平面反射镜，19-气体吸收池，20-第二单色器，21-第二滤光片B，22-信号放大器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公布了一种六氟化硫电气设备中痕量二氧化硫的检测装置和方法，该装置主要包括气体传输管路、气体缓冲池和荧光检测传感器。本发明解决了电力系统现有技术手段对六氟化硫电气设备内存在的痕量二氧化硫无法准确定量的问题，具有灵敏度高、选择性好、稳定性好、设备便携等特点，可满足现场复杂的检测要求。
实施例一
本发明实施例提供了一种六氟化硫中微量二氧化硫的检测装置，所述检测装置包括气体传输管路、气体缓冲池和荧光检测传感器，其中：
所述气体缓冲池通过气体传输管路连接至六氟化硫电气设备上，所述气体缓冲池通过第一三通阀连接有高压氮气瓶和第一真空泵；所述气体缓冲池与荧光检测传感器通过电磁阀、第二三通阀和金属管路连接；
所述荧光检测传感器中设置有光源，所述光源为脉冲氙灯，用于产生激发光；荧光检测传感器中设置有第一滤光片和第二滤光片，第一滤光片用于光源产生的激发光的过滤，第二滤光片用于六氟化硫气体样品产生的荧光的过滤；荧光检测传感器中设置有第一单色器和第二单色器，均为机刻凹面衍射光栅；荧光检测传感器中设置有气体吸收池，用于六氟化硫气体样品接受单色光照射产生荧光；荧光检测传感器中设置有平面反射镜，用于光源产生的激发光的光路转换；荧光检测传感器中设置有信号放大器，用于光电信号转化放大。
所述气体传输管路为内壁经过钝化处理的聚四氟乙烯管，所述气体传输管路通过取样接头连接六氟化硫电气设备，并将六氟化硫电气设备中的六氟化硫气体样品传输到气体缓冲池；在气体传输管路与气体缓冲池之间设置有针阀。
所述气体缓冲池为内壁经过钝化处理的金属腔体，用于将气体传输管路中传输的高压六氟化硫气体样品转化为低压气体；在气体缓冲池旁路设置有高压氮气瓶和第一真空泵，通过第一三通阀与气体缓冲池连接，高压氮气瓶用于气体缓冲池的干燥和吹扫，第一真空泵用于气体缓冲池的抽真空。
所述荧光检测传感器用于六氟化硫气体样品中二氧化硫的检测；在气体缓冲池与荧光检测传感器之间设置有电磁阀，所述电磁阀用于气路的开断控制；在荧光检测传感器的旁路设置有第二真空泵，通过第二三通阀与荧光检测传感器连接，第二真空泵用于荧光检测传感器内部管路的抽真空。
所述荧光检测传感器中设置有流量计，所述流量计用于六氟化硫气体样品流速的监测；所述荧光检测传感器中设置有尾气管，所述尾气管用于尾气的收集。
所述气体吸收池为不锈钢材质圆柱形吸收池，内壁由聚四氟乙烯涂覆处理。
所述信号放大器为PMT光电倍增管。
光源激发产生发射光，经第一单色器17形成波长为220nm的单色光束。
实施例二
图1示出了本发明实施例中的六氟化硫中微量二氧化硫的检测装置结构示意图，该检测装置用于六氟化硫电气设备中痕量二氧化硫的检测，该检测装置包括气体传输管路3、气体缓冲池5和荧光检测传感器13等等。
该气体传输管路3为内壁经过钝化处理的聚四氟乙烯管，其通过取样接头2连接六氟化硫电气设备1，并将六氟化硫电气设备1中的六氟化硫气体样品传输到气体缓冲池5；在气体传输管路3与气体缓冲池5之间设置有针阀4，其功能是调节六氟化硫气体样品的流速和压力；
该气体缓冲池5为内壁经过钝化处理的金属腔体，其功能是将气体传输管路3中传输的高压六氟化硫气体样品转化为低压气体；在气体缓冲池5旁路设置有高压氮气瓶7和第一真空泵8，通过第一三通阀6与气体缓冲池5连接，高压氮气瓶7用于气体缓冲池5的干燥和吹扫，第一真空泵8用于气体缓冲池5的抽真空；
该荧光检测传感器13用于六氟化硫气体样品中二氧化硫的检测；在气体缓冲池5与荧光检测传感器13之间设置有电磁阀9，用于气路的开断控制；在荧光检测传感器13的旁路设置有第二真空泵11，通过第二三通阀10与荧光检测传感器13连接，第二真空泵11用于荧光检测传感器13内部管路的抽真空；荧光检测传感器13中设置有流量计12，用于六氟化硫气体样品流速的监测；荧光检测传感器13中设置有尾气管14，用于尾气的收集。
荧光检测传感器13中设置有光源15，所述光源为脉冲氙灯，用于产生激发光；荧光检测传感器13中设置有第一滤光片16和第二滤光片21，第一滤光片16用于光源15产生的激发光的过滤，第二滤光片21用于六氟化硫气体样品产生的荧光的过滤；荧光检测传感器13中设置有第一单色器17和第二单色器20，均为机刻凹面衍射光栅，用于产生特定波长单色光束；荧光检测传感器13中设置有气体吸收池19，所述气体吸收池19为不锈钢材质圆柱形吸收池，内壁由聚四氟乙烯涂覆处理，用于六氟化硫气体样品接受单色光照射产生荧光；荧光检测传感器13中设置有平面反射镜18，用于光源15产生的激发光的光路转换；荧光检测传感器13中设置有信号放大器22，为PMT光电倍增管，用于光电信号转化放大，提高系统检测灵敏度；
六氟化硫电气设备1与气体缓冲池5通过气体传输管路3连接；气体缓冲池5通过第一三通阀6与高压氮气瓶7和第一真空泵8连接；气体缓冲池5与荧光检测传感器13通过电磁阀9、第二三通阀10和金属管路连接。
光源激发产生发射光，经第一单色器17形成波长为220nm的单色光束。
具体的，基于检测装置进行六氟化硫电气设备中痕量二氧化硫的检测方法，经第一单色器形成单色光束，沿气体吸收池方向入射，荧光经第二滤光片21过滤后射入信号放大器22，荧光捕获通道方向与气体吸收池19方向垂直。
具体实施时，关闭针阀4和电磁阀9，切换第一三通阀6，使气体缓冲池5与第一真空泵8接通，打开第一真空泵8开关，待气体缓冲池5内真空度稳定后，切换第一三通阀使气体缓冲池5与高压氮气瓶7接通，使氮气慢慢注入气体缓冲池5，待气体缓冲池5压力稳定后，关闭高压氮气瓶7，切换第一三通阀6使气体缓冲池5与第一真空泵8接通，待气体缓冲池内5真空度稳定后，切换第一三通阀6使气体缓冲池5与高压氮气瓶7接通。
重复上述操作3次，保持高压氮气瓶7于打开状态，开启荧光检测传感器13，切换第二三通阀10使荧光检测传感器13与第二真空泵11接通；打开第二真空泵11开关，待系统真空度稳定后，切换第二三通阀10，打开电磁阀9，对气体吸收池进行吹扫；待荧光检测传感器13信号稳定后，切换第二三通阀10；待系统真空度稳定后，切换第二三通阀10，关闭电磁阀9，关闭第二三通阀10。
将取样接头2与六氟化硫电气设备1连接，缓慢打开针阀4，使六氟化硫气体样品缓慢进入气体缓冲池5，待其压力稳定后，再打开电磁阀9，使六氟化硫气体样品进入荧光检测传感器13，待仪器示数稳定后读取数据。
1、本发明实施例利用紫外荧光光谱方法对设备内的SO2含量进行检测，解决了无法对SF6电气设备内部痕量SO2准确定量的问题。
2、本发明实施例具有灵敏度高、选择性好、稳定性好、设备便携等特点，可满足现场复杂的检测要求，对实现SF6电气设备内部早期放电故障进行快速准确诊断具有重要意义。
本发明提供的检测装置采用紫外荧光光谱分析原理，具有对SO2具有非常高的检测灵敏度，弥补了传统检测装置的不足，能对早期的放电故障进行及时发现诊断。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应采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，对于本领域的一般技术人员，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 (8)
1.一种六氟化硫中微量二氧化硫的检测装置，其特征在于，所述检测装置包括气体传输管路、气体缓冲池和荧光检测传感器，其中：
所述气体缓冲池通过气体传输管路连接至六氟化硫电气设备上，所述气体缓冲池通过第一三通阀连接有高压氮气瓶和第一真空泵；所述气体缓冲池与荧光检测传感器通过电磁阀、第二三通阀和金属管路连接；
所述荧光检测传感器中设置有光源，所述光源为脉冲氙灯，用于产生激发光；荧光检测传感器中设置有第一滤光片和第二滤光片，第一滤光片用于光源产生的激发光的过滤，第二滤光片用于六氟化硫气体样品产生的荧光的过滤；荧光检测传感器中设置有第一单色器和第二单色器，均为机刻凹面衍射光栅；荧光检测传感器中设置有气体吸收池，用于六氟化硫气体样品接受单色光照射产生荧光；荧光检测传感器中设置有平面反射镜，用于光源产生的激发光的光路转换；荧光检测传感器中设置有信号放大器，用于光电信号转化放大。
2.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述气体传输管路为内壁经过钝化处理的聚四氟乙烯管，所述气体传输管路通过取样接头连接六氟化硫电气设备，并将六氟化硫电气设备中的六氟化硫气体样品传输到气体缓冲池；在气体传输管路与气体缓冲池之间设置有针阀。
3.如权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述气体缓冲池为内壁经过钝化处理的金属腔体，用于将气体传输管路中传输的高压六氟化硫气体样品转化为低压气体；在气体缓冲池旁路设置有高压氮气瓶和第一真空泵，通过第一三通阀与气体缓冲池连接，高压氮气瓶用于气体缓冲池的干燥和吹扫，第一真空泵用于气体缓冲池的抽真空。
4.如权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述荧光检测传感器用于六氟化硫气体样品中二氧化硫的检测；在气体缓冲池与荧光检测传感器之间设置有电磁阀，所述电磁阀用于气路的开断控制；在荧光检测传感器的旁路设置有第二真空泵，通过第二三通阀与荧光检测传感器连接，第二真空泵用于荧光检测传感器内部管路的抽真空。
5.如权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述荧光检测传感器中设置有流量计，所述流量计用于六氟化硫气体样品流速的监测；所述荧光检测传感器中设置有尾气管，所述尾气管用于尾气的收集。
6.如权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述气体吸收池为不锈钢材质圆柱形吸收池，内壁由聚四氟乙烯涂覆处理。
7.如权利要求6所述的检测装置，其特征在于，所述信号放大器为PMT光电倍增管。
8.如权利要求7所述的检测装置，其特征在于，光源激发产生发射光，经第一单色器17形成波长为220nm的单色光束。
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