CN206557095U - 一种检测绝缘气体分解的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光电技术检测技术领域，具体涉及一种检测绝缘气体分解的装置。本实用新型的目的是为了解决在SF₆分解气体检测时，不能实时检测，对设备要求高等问题，提供一种定性检测SF₆分解的装置。本实用新型的检测SF₆绝缘气体分解的装置包括：光源、准直镜、第一平面镜、密封气室、第二平面镜、检测器；本实用新型通过测量SF₆分解前后的折射率变化，来定性的分析SF₆气体是否分解以及分解的程度，装置简单，并可以实现实时检测。本实用新型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SF₆气体分解的检测。

Description

一种检测绝缘气体分解的装置

技术领域

本实用新型涉及光电技术检测技术领域，具体涉及一种检测绝缘气体分解的装置。

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分解的检测是必须的。

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，而且不能实时在线检测。

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，且不能实时在线检测。

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，来反应设备中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，不能实时检测。

综上所述，现有的SF₆气体检测方式存在不能够实时检测，对光源设备要求高，灵敏度低和易受环境影响等问题，因此，研制出一种能够实时检测，对光源设备要求低，灵敏度高，且不受环境影响的SF₆气体检测装置具有重要的意义

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服目前的SF₆气体检测设备存在的上述问题，提供一种定性检测SF₆分解的装置。

本实用新型的目的是这样实现的，一种检测绝缘气体分解的装置，包括：沿光线传播方向依次设置光源、准直镜、第一平面镜、密封气室、第二平面镜和检测器；

所述光源设置在准直镜的焦点位置，所述第一平面镜和第二平面镜平行设置，所述密封气室包括子气室A和子气室B，所述子气室A一端设置有第一充气阀，所述子气室B一端设置有第二充气阀；

从光源发出的光束，经过准直镜后形成平行光，以入射角θ照射到第一平面镜前表面，第一路光经过第一平面镜前表面反射、密封气室子气室A透射、第二平面镜折射、第二平面镜后表面反射和第二平面镜再次射，第二路光经过第一平面镜折射、第一平面镜后表面反射、第平面镜再次折射、密封气室子气室B透射和第二平面镜前表面反射，两路光最终汇集成一路，入射到检测器，在检测器上形成干涉条纹；

所述气体为SF₆气体。

进一步地，所述光源为CO₂激光器。

进一步地，所述入射角θ为30～60°。

进一步地，所述检测装置为CCD图像传感器。

有益效果：

本实用新型利用光干涉法对SF₆分解进行定性检测，使用时，只要光线射出，就能马上得到干涉条纹，通过读数，比较就可以得到检测结果，能够实时检测；本实用新型的检测装置对于光源的中心波长没有特定限制，相比红外光谱吸收法，对光源设备的要求低，更易实现；通过测量气体折射率的变化来分析SF₆是否分解以及分解的程度，SF₆气体浓度的微小变化，都会引起干涉中心条纹位置的偏移，灵敏度高；而且由于气室装置密闭，与外界环境隔离，受实验环境影响小。

附图说明

图1为本发明的装置结构图；

图中：1-光源、2-准直镜、3-第一平面镜、4-密封气室、5-第一充气阀、6-第二充气阀、7-第二平面镜、8-检测器。

具体实施方式

具体实施方式一：参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的检测SF₆分解的装置包括：沿光线传播方向依次设置光源1、准直镜2、第一平面镜3、密封气室4、第二平面镜7和检测器8；所述光源1设置在准直镜2的焦点位置，所述第一平面镜3和第二平面镜7平行设置，所述密封气室4包括子气室A和子气室B，所述子气室A一端设置有第一充气阀5，所述子气室B一端设置有第二充气阀6；

从光源1发出的光束，经过准直镜2后形成平行光，以入射角θ照射到第一平面3前表面，第一路光经过第一平面镜3前表面反射、密封气室4子气室A透射、第二平面镜7折射、第二平面镜7后表面反射和第二平面镜7再次射，第二路光经过第一平面镜3折射、第一平面镜3后表面反射、第平面镜3再次折射、密封气室4子气室B透射和第二平面镜7前表面反射，两路光最终汇集成一路，入射到检测器8，在检测器8上形成干涉条纹。

具体实施方式二：本实施方式在具体实施方式一的基础上进一步限定，所述光源(1)为CO₂激光器。

具体实施方式三：本实施方式在具体实施方式一的基础上进一步限定，所述入射角θ为30～60°。

具体实施方式四：本实施方式在具体实施方式一的基础上进一步限定，所述检测器8为CCD图像传感器。

本实用新型的工作原理：

光源发出的光经过准直镜2后变成平行光束，以入射角θ射入第一平面镜，第一束光经第一平面镜3的前端面的反射，密封气室4的子气室A的透射，再经第二平面镜7的折射，第二平面镜7后端面的反射，第二平面镜7的再次折射后射出，第二束经第一平面镜3的折射，第一平面镜3后端面的反射，再经第一平面镜3折射，密封气室4的子气室B的透射，再经第二平面镜7的前端面反射后射出，与第一束光汇集成一束光，发生光干涉现象，产生干涉条纹，从检测器可观察到白光光源的干涉现象：中央为白色条纹，两侧各有一条黑色条纹，其余是以中央白条纹为对称轴对称的彩色条纹。在一定的大气和温度条件下，当气室中的气室A和气室B中均充入未分解的SF₆时，两光束的光程相同，光程差为0，形成稳定不动的干涉条纹，如果把这种情况下干涉条纹的位置记做零级条纹的位置，那么一旦气室B中的未分解的SF₆被分解气体取代时，则由于折射率的变化使光程差发生了变化，从而干涉条纹的位置发生移动，干涉条纹的移动量可直接从望远镜的分划板上读出，小数部分从刻微盘上读出，位移量取决于SF₆的分解程度。

设气室长度为L，在常温常压条件下，纯净的SF₆气体的折射率为n₁，SF₆分解气体的折射率为n₂，那么通过A、B两气室的光程差为L(n₁-n₂)。设所用光源的波长为λ，则有：

L(n₁-n₂)＝Nλ (1)

式中N为干涉条纹的移动量，则：

△n＝Nλ/L (2)

△n为SF₆气体分解后，气体折射率的变化，通过△n即能够判断出SF₆气体是否分解，及分解的程度。

Claims (4)

1.一种检测绝缘气体分解的装置，其特征在于，包括：沿光线传播方向依次设置光源(1)、准直镜(2)、第一平面镜(3)、密封气室(4)、第二平面镜(7)和检测器(8)；所述光源(1)设置在准直镜(2)的焦点位置，所述第一平面镜(3)和第二平面镜(7)平行设置，所述密封气室(4)包括子气室A和子气室B，所述子气室A一端设置有第一充气阀(5)，所述子气室B一端设置有第二充气阀(6)；

从光源(1)发出的光束，经过准直镜(2)后形成平行光，以入射角θ照射到第一平面镜(3)前表面，第一路光经过第一平面镜(3)前表面反射、密封气室(4)子气室A透射、第二平面镜(7)折射、第二平面镜(7)后表面反射和第二平面镜(7)再次射，第二路光经过第一平面镜(3)折射、第一平面镜(3)后表面反射、第平面镜(3)再次折射、密封气室(4)子气室B透射和第二平面镜(7)前表面反射，两路光最终汇集成一路，入射到检测器(8)，在检测器(8)上形成干涉条纹；

所述绝缘气体为SF₆气体。

2.根据权利要求1所述的检测绝缘气体分解的装置，其特征在于，所述光源(1)为CO₂激光器。

3.根据权利要求1所述的检测绝缘气体分解的装置，其特征在于，所述入射角θ为30～60°。

4.根据权利要求1所述的检测绝缘气体分解的装置，其特征在于，所述检测器(8)为CCD图像传感器。