[发明专利]红外线六氟化硫检漏摄像仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测气体泄漏的仪器，更确切地说是一种针对电力系统常用的六氟化硫(SF₆)气体发生泄漏时，采用红外线技术及时发现其泄漏位置、并且用可见的图像直接显示出来的仪器。 

六氟化硫(SF₆)气体是一种用于高压断路器和开关设备中的绝缘介质，在电力输变系统中得到日益广泛的应用；而一旦发生泄漏，将对环境和人员造成危害；及时发现SF₆泄漏对于电力系统的正常稳定运行具有极重要的意义。六氟化硫(SF₆)气体本身无色无臭，传统的检漏方法无法直接判定泄漏位置；较新的技术是采用激光照射红外成像，但激光器价格高昂、体积笨重。本发明用与SF₆分子光谱匹配的红外辐射源和窄带鉴别器件替代激光器，实现了对SF₆泄漏的检测；SF₆气体和泄漏所在的部位的映像，能清晰地显示在摄像机监视器的屏幕上，即用可见的图像直接显示出来。 

背景技术

六氟化硫气体(SF6)由法国化学家Moissan和Lebeau于1900年合成，大约从20世纪60年代起，SF₆气体作为优秀的绝缘和灭弧介质成功用于高压开关及其设备。SF₆设备大量应用，一方面使电力生产更安全、更可靠，但另一方面，SF₆作为一种气体绝缘介质，一旦发生泄漏事故，不仅会迅速降低电器的绝缘性能，而且还会危及到现场人员的人身安全。有资料统计表明，SF₆电力设备事故中，本体SF₆气体泄漏引起的事故占38％。因此，对密封有SF₆介质的电器设备经常检漏十分重要。 

已有传统的SF₆气体泄漏检测方法包括：气体水分含量测量方法、卤素检漏仪、紫外线电离、激光光声光谱法等；先定性或定量确定气体检漏区域或范围；然后停运设备，再用分段包扎，涂复皂液进行逐段的确定泄漏点的确切位置。这些方法既费时又需将电器设备停运，造成人力财力的浪费。 

SF6检漏摄像仪用于检测在线的、SF₆气体绝缘的变电站电器设备上SF₆气体的泄漏，能精确地观察和确定泄漏位置，将被检电器设备SF₆气体和泄漏所在的确切位置的映像，清晰地显示在摄像机监视器的屏幕上。

美国专利(US4,555,627)“背向散射吸收成像系统”中描述了关于这种系统的现有专利技术。该专利使用红外激光照明为红外摄像机提供一个红外视野场景作为激光照亮的现场。如果被激光照明的气体，吸收的是激光的波长；那么这种气体在视频图像上会造成阴影，恰好使气体变为可视化的烟雾状。背向散射吸收成像系统已经利用激光成像使系统走向商业化，提供这种系统正常运作的波长是CO2激光器发出的9-11μm的波长。 

美国电力研究院(EPRI)最早支持开发这种用于电力公司的新技术，原来是由美国海军的劳伦斯-利物莫尔国家实验室开发研究的；利用激光反向散射技术作鉴别检测发现来自遇难船可能有危害的气体泄漏。从上世纪末到本世纪初，EPRI支持开发了名为GasVue的激光照相机，已经在国外几十家电力公司的变电站使用。例如：采用这种SF₆激光成像泄漏系统使伊利诺斯电力公司和南非的ESKOM公司及时发现SF₆泄漏，避免了故障发生，还节省了购买替补的SF₆气体的费用，获得了显著的成本节约。不理想的是GasVue激光照相机结构复杂笨重，体积大，耗电多。其售价也高达20万美元。 

2004年2月10日获准的美国专利(US6,690,472B2)“脉冲激光行扫描在散射吸收成像系统中的应用”记述了它使用激光脉冲作为照明光源，用行扫描生成图像。该发明描述与原来的美国专利(4,555,627)不同在于：原有专利中描述它使用一种单一频率、连续发光的激光光源，没有使用脉冲或连续波动式激光器。此项新的专利是使用高重复频率脉冲激光器在一个行扫描模式运行；所描述使用的激光有几个kHz的重复率，这是一个比较常见的晶体二极管泵浦固体激光器。二极管泵浦的固体激光器可能会有一些优点，包括体积小，功耗小。该发明如同在所有背向反射系统，都采用了激光器。