CN206947840U - 带有二氧化硫气体在线检测装置的环网柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有二氧化硫气体检测装置的环网柜，包括环网柜本体、紫外光源、光电倍增管、数据处理装置和显示面板，以及设置于环网柜内部的光纤准直镜、光电管和聚焦镜，光纤准直镜设置于环网柜的第一内壁，光电管设置于环网柜的第二内壁，第一内壁与第二内壁相对设置，聚焦镜设置于环网柜的底面，光纤准直镜与紫外光源连接；光电管与显示面板连接；聚焦镜与光电倍增管的一端连接，光电倍增管的另一端与数据处理装置连接。本实用新型将光纤准直镜和聚焦镜设置在环网柜内部，可有效避免外界气体和光线对检测结果造成影响；在环网柜内部使SO2气体分子激发出荧光并收集，能够避免多次导入和导出设备内的气体使设备的气密性下降。

Description

带有二氧化硫气体在线检测装置的环网柜

技术领域

本实用新型涉及环网柜中气体组分在线检测技术领域，尤其涉及一种带有二氧化硫气体在线检测装置的环网柜。

背景技术

为了提升供电的可靠性，使用户可以从两个方向获得电源，通常将供电网连接成环形对用户供电，这种供电方式成为环网供电。在工矿企业和住宅小区等10kV配电系统中，其高压回路通常采用负荷开关或真空接触器控制，并配有高压熔断器保护，该10kV配电系统通常采用环网供电，所使用的高压开关柜称为环网柜。环网柜分为空气绝缘、固体绝缘和SF₆(六氟化硫)绝缘三种，用于分合负荷电流、开断短路电流以及变压器空载电流，起控制和保护的作用，是环网供电的重要开关设备。

SF₆环网柜是以SF₆开关作为主开关，整柜采用SF₆气体绝缘的金属封闭开关设备。SF₆环网柜因具有易实现三工位和开断小电流时不易产生截流过电压等特点，广泛应用于10kV配电系统中，SF₆环网柜在制造、运输、安装、检修和运行等过程中，内部不可避免地会出现各种绝缘缺陷，如导体上的金属毛刺、部件松动或接触不良、导体与支撑绝缘子剥离形成的气隙、检修后的遗留物以及腔体内的金属微粒等，这些都会使SF₆环网柜内部形成不同程度的绝缘缺陷，从而导致SF₆环网柜内部电场发生畸变，进而产生局部放电(partialdischarge，PD)，生成一系列的低氟硫化物，这些低氟硫化物与SF₆环网柜中微量的水蒸气、氧气以及有机物等杂质反应，生成如SO₂F₂、SOF₂、SO₂和CS₂等特征分解组分。PD的存在及发展使得SF₆环网柜内部的SF₆特征分解产物含量增加，这些特征分解产物会加速柜内绝缘性能降低，加剧PD的发展，最终引发SF₆环网柜内绝缘失效而引发安全事故。另外，SF₆环网柜是封闭式配电设备，柜内的缺陷和故障具有隐蔽性，一旦发生内部故障就会引起柜体爆炸并释放SO₂F₂、SOF₂、SO₂和CS₂等有毒气体，对附近的人和设备的安全造成影响。

现有的检测SO₂的装置，包括紫外光源和荧光气室，该装置使用紫外光源照射电气设备(如环网柜)中的SO₂气体分子激发出荧光，由于荧光的强度和SO₂气体的浓度成正比，因此通过测量荧光脉冲数即可确定SO₂气体的浓度。但是，该装置在检测时需要将气体从电气设备中取出，然后将气体导入荧光气室内进行荧光检测，忽略了气体在待测设备内由于温度和压力等因素的不同造成的影响，此外，多次导入和导出设备内的气体会造成设备的气密性下降。

实用新型内容

本实用新型提供了一种带有二氧化硫气体检测装置的环网柜，以解决SF₆环网柜内的SO₂气体检测不便捷的问题。

本实用新型提供的一种带有二氧化硫气体检测装置的环网柜，包括：环网柜本体、紫外光源、光电倍增管、数据处理装置和显示面板，以及设置于所述环网柜内部的光纤准直镜、光电管和聚焦镜，其中，

所述光纤准直镜竖直设置于所述环网柜的第一内壁，所述光电管竖直设置于所述环网柜的第二内壁，所述第一内壁与所述第二内壁相对设置，所述聚焦镜水平设置于所述环网柜的底面；

所述第一内壁设置有第一开口，所述光纤准直镜通过所述第一开口与所述紫外光源连接；

所述第二内壁设置有第二开口，所述光电管通过所述第二开口与所述显示面板连接；

所述环网柜的底面设置有第三开口，所述聚焦镜通过所述第三开口与所述光电倍增管的一端连接，所述光电倍增管的另一端与所述数据处理装置连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述光纤准直镜的中心和所述光电管的中心的连接线垂直于所述第一内壁和所述第二内壁。

根据本实用新型的一个实施例，还包括消光锥，所述消光锥设置为环形，所述消光锥设置于所述光电管周围。

根据本实用新型的一个实施例，所述紫外光源包括金属卤素灯和温度控制器，所述温度控制器与所述金属卤素灯连接，所述金属卤素灯通过光纤接口与所述光纤准直镜连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述数据处理装置包括运算放大器、数字计数器、微处理器和显示器。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一开口、第二开口和第三开口均密封设置。

根据本实用新型的一个实施例，还包括温度计，所述环网柜的顶面设置有第四开口，所述温度计的测温端通过所述第四开口延伸至所述环网柜内部。

根据本实用新型的一个实施例，所述第四开口密封设置。

本实用新型提供的一种带有二氧化硫气体检测装置的环网柜可以包括以下有益效果：本实用新型中，光纤准直镜竖直设置于环网柜的第一内壁，光纤准直镜通过第一开口与紫外光源连接，能够将紫外光直接输入至环网柜中使SO₂气体分子激发出荧光；光电管竖直设置于环网柜的第二内壁，能够检测入射的紫外光是否满足使SO₂气体分子激发出荧光的条件；聚焦镜水平设置于环网柜的底面，能够将SO₂气体分子激发出荧光收集起来，便于检测；聚焦镜通过第三开口与光电倍增管的一端连接，光电倍增管的另一端与数据处理装置连接，能够根据收集的SO₂气体分子激发出荧光的强度计算出SO₂气体的浓度。本实用新型将光纤准直镜和聚焦镜设置在环网柜内部，可有效避免外界气体和光线对检测结果造成影响；在环网柜内部使SO₂气体分子激发出荧光并收集，能够避免多次导入和导出设备内的气体使设备的气密性下降。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种带有二氧化硫气体检测装置的环网柜的结构图；

图2为本实用新型实施例提供的光电管和消光锥的结构图；

图3为本实用新型实施例提供的紫外光源的结构框图；

图4为本实用新型实施例提供的数据处理装置的结构框图。

图1至图4中，符号表示：

1-环网柜，101-第一开口，102-第二开口，103-第三开口，104-第四开口，2-紫外光源，201-金属卤素灯，202-温度控制器，3-光纤准直镜，4-光电管，5-聚焦镜，6-光电倍增管，7-数据处理装置，701-运算放大器，702-数字计算器，703-微处理器，704-显示器，8-光纤接口，9-消光锥，10-显示面板，11-温度计。

具体实施方式

参见图1，为本实用新型实施例提供的一种带有二氧化硫气体检测装置的环网柜的结构图，包括：环网柜1本体、紫外光源2、光电倍增管6、数据处理装置7和显示面板10，以及设置于环网柜1内部的光纤准直镜3、光电管4和聚焦镜5，其中，

光纤准直镜3竖直设置于环网柜1的第一内壁，用于接收紫外光源2发出的紫外光，并将发散的紫外光汇聚为平行光。

光电管4竖直设置于环网柜1的第二内壁，用于对紫外光进行检测，判断紫外光源2是否稳定，以及紫外光源2的强度是否能够使SO₂气体分子激发出荧光。此外，还设置有消光锥9，消光锥9设置为环形，消光锥9竖直设置于光电管4的周围，用于吸收照射到光电管4周围的紫外光，防止紫外光在环网柜1的内壁上发生漫反射，影响检测结果。

第一内壁与第二内壁相对设置，使紫外光在环网柜1中的光程较长，便于检测。为了使光电管4能够充分接收紫外光并准确检测紫外光源2的强度，光纤准直镜3的中心和光电管4的中心的连接线垂直于第一内壁和第二内壁。

聚焦镜5水平设置于环网柜1的底面，用于收集紫外光照射SO₂气体分子激发出的荧光，设置在环网柜1的底面能够防止紫外光收集至聚焦镜5中，使聚焦镜5只收集荧光，避免收集紫外光而影响检测结果。

第一内壁设置有第一开口101，光纤准直镜3通过第一开口与紫外光源2连接。紫外光源2可设置为金属卤素灯201，金属卤素灯201连接有温度控制器202，温度控制器202用于控制金属卤素灯发射紫外光时的温度，金属卤素灯201通过光纤接口8与光纤准直镜3连接。

第二内壁设置有第二开口102，光电管4通过第二开口102与显示面板10连接，显示面板10用于显示光电管4检测到的紫外光的强度数据。

环网柜1的底面设置有第三开口103，聚焦镜5通过第三开口与光电倍增管6的一端连接，光电倍增管6的另一端与数据处理装置7连接。光电倍增管6用于对聚焦镜5收集的荧光进行分析，并将分析获得的荧光数据发送给数据处理装置7，光电倍增管3可以通过通用串行总线与数据处理装置7连接。

数据处理装置7可以包括运算放大器701、数字计数器702、微处理器703和显示器704，用于将光电倍增管3收集的荧光数据进行放大、筛选和记录，并根据紫外荧光检测的算法计算出SO₂气体的浓度，最后在显示器704上显示。

第一开口101、第二开口102和第三开口103均密封设置，以确保环网柜1整体的气密性良好。

此外，由于温度的变化对荧光的检测影响较大，本实用新型实施例提供的一种带有二氧化硫气体检测装置的环网柜还包括温度计11，环网柜1的顶面设置有第四开口104，温度计11的测温端通过第四开口104延伸至环网柜1的内部，用于测量环网柜1内的温度是否满足检测条件。同时，第四开口104也密封设置，以确保环网柜1整体的气密性良好。

实际操作时，首先打开紫外光源2向设置于环网柜1第一内壁的光纤准直镜3发射紫外光；光纤准直镜3将紫外光汇聚成平行的紫外光，平行的紫外光在环网柜1内传播至第二内壁上的光电管4，光电管4检测紫外光的强度并记录，光电管4周围的消光锥9吸收照射在光电管4外的紫外光，防止紫外光在环网柜1内发生漫反射；环网柜1底面的聚焦镜5将环网柜1内由紫外光照射SO₂气体分子激发出的荧光汇聚并传输给光电倍增管6，光电倍增管6对荧光进行检测获得荧光数据并将数据传输给数据处理装置7，数据处理装置7根据光电倍增管6传输的荧光数据和紫外荧光算法计算出SO₂气体的浓度并显示。

综上所述，本实用新型中，光纤准直镜3竖直设置于环网柜1的第一内壁，光纤准直镜3通过第一开口101与紫外光源2连接，能够将紫外光直接输入至环网柜1中使SO₂气体分子激发出荧光；光电管4竖直设置于环网柜1的第二内壁，能够检测入射的紫外光是否满足使SO₂气体分子激发出荧光的条件；聚焦镜5水平设置于环网柜1的底面，能够将SO₂气体分子激发出荧光收集起来，便于检测；聚焦镜5通过第三开口103与光电倍增管6的一端连接，光电倍增管6的另一端与数据处理装置7连接，能够根据收集的SO₂气体分子激发出荧光的强度计算出SO₂气体的浓度。本实用新型将光纤准直镜3和聚焦镜5设置在环网柜1内部，可有效避免外界气体和光线对检测结果造成影响；在环网柜1内部使SO₂气体分子激发出荧光并收集，能够避免多次导入和导出设备内的气体使设备的气密性下降。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述的本实用新型实施方式并不构成对本实用新型保护范围的限定。

Claims (8)

1.一种带有二氧化硫气体在线检测装置的环网柜，其特征在于，包括：环网柜(1)本体、紫外光源(2)、光电倍增管(6)、数据处理装置(7)和显示面板(10)，以及设置于所述环网柜(1)内部的光纤准直镜(3)、光电管(4)和聚焦镜(5)，其中，

所述光纤准直镜(3)竖直设置于所述环网柜(1)的第一内壁，所述光电管(4)竖直设置于所述环网柜(1)的第二内壁，所述第一内壁与所述第二内壁相对设置，所述聚焦镜(5)水平设置于所述环网柜(1)的底面；

所述第一内壁设置有第一开口(101)，所述光纤准直镜(3)通过所述第一开口(101)与所述紫外光源(2)连接；

所述第二内壁设置有第二开口(102)，所述光电管(4)通过所述第二开口(102)与所述显示面板(10)连接；

所述环网柜(1)的底面设置有第三开口(103)，所述聚焦镜(5)通过所述第三开口(103)与所述光电倍增管(6)的一端连接，所述光电倍增管(6)的另一端与所述数据处理装置(7)连接。

2.根据权利要求1所述的环网柜，其特征在于，所述光纤准直镜(3)的中心和所述光电管(4)的中心的连接线垂直于所述第一内壁和所述第二内壁。

3.根据权利要求1所述的环网柜，其特征在于，还包括消光锥(9)，所述消光锥(9)设置为环形，所述消光锥(9)设置于所述光电管(4)周围。

4.根据权利要求1所述的环网柜，其特征在于，所述紫外光源(2)包括金属卤素灯(201)和温度控制器(202)，所述温度控制器(202)与所述金属卤素灯(201)连接，所述金属卤素灯(201)通过光纤接口(8)与所述光纤准直镜(3)连接。

5.根据权利要求1所述的环网柜，其特征在于，所述数据处理装置(7)包括运算放大器(701)、数字计数器(702)、微处理器(703)和显示器(704)。

6.根据权利要求1至5任一项所述的环网柜，其特征在于，所述第一开口(101)、第二开口(102)和第三开口(103)均密封设置。

7.根据权利要求1所述的环网柜，其特征在于，还包括温度计(11)，所述环网柜(1)的顶面设置有第四开口(104)，所述温度计(11)的测温端通过所述第四开口(104)延伸至所述环网柜(1)内部。

8.根据权利要求7所述的环网柜，其特征在于，所述第四开口(104)密封设置。