[发明专利]六氟化硫分解组分的自动恒温型光声检测装置及实验方法

说明书

技术领域

本发明属于六氟化硫(SF₆)气体绝缘电气设备局部放电(PD)的在线监测技术领域，具体涉及GIS中SF₆局部放电下分解组分的自动恒温型光声光谱检测装置及实验方法。

背景技术

气体绝缘组合电器(GIS)，以SF₆气体作为绝缘介质，具有绝缘强度高、运行稳定、占地面积少和维护工作量小等优点，在电力系统中，尤其在大中城市城网建设和改造中得到愈来愈广泛的应用。但从近年来的运行情况看，国内外的GIS在使用中都出现了许多问题，其内部不可避免的缺陷会引起故障并随着运行时间的增长而不断扩大，其中突出表现为绝缘缺陷引起的故障。绝缘缺陷在引起绝缘介质的贯穿性故障之前会出现局部放电现象，在局部放电发生时，SF₆气体在热、电的作用下会发生分解，并与GIS设备内部存在的微水(H₂O)、微氧(O₂)等杂质发生反应，生成一些对故障类型判断有价值的特征气体，如二氧化硫(SO₂)、氟化亚硫酰(SOF₂)、氟化硫酰(SO₂F₂)、氟化氢(HF)等，如果局部放电的位置出现在固体绝缘介质附近，还会有二氧化碳(CO₂)、四氟化碳(CF₄)等成分产生。因此，可以通过对SF₆气体进行检测和组分分析，通过气体组分的类型和含量来判断绝缘缺陷的类型和程度，为GIS设备的绝缘水平的判断和状态检修提供依据，从而避免严重故障和大停电事故的发生，所以研究六氟化硫局部放电下分解组分的检测装置和实验方法是保证电力系统安全运行，保证国民生产正常进行的重要手段之一。

现有六氟化硫局部放电下分解组分的光声检测装置和实验方法：申请号为201010295554.0的专利“局放下六氟化硫分解组份的红外光声光谱检测装置及方法”，公开的装置主要包括无电晕实验变压器、感应调压器、无局部放电保护电阻、无感电阻、标准电容分压器、GIS模拟元件、宽频高速超大容量数字存储示波器、红外光声光谱系统等；公开的实验方法包括：(1)检测前的准备；(2)检测局放下六氟化硫分解组分的浓度；(3)清洗及维护。该专利的主要缺点是其所采用的红外光声光谱系统是开放式装置，不能自动恒温，在实际现场检测时受环境温度的影响较大，光声检测装置的稳定性、检测的准确性和精度得不到保证，不适用于在线监测。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的六氟化硫局部放电下分解组分的光声检测装置及方法的不足之处，提供一种六氟化硫分解组分的自动恒温型光声检测装置及实验方法，具有灵敏度高、检测范围宽、检测速度快、检测精度高、不需要消耗载气、能自动恒温而不受外界环境影响、特别适合于在线监测等优点，为进一步完善和改进SF₆局部放电分解组分的光声光谱在线监测系统奠定了基础。

本发明的主要特点是在现有红外光声光谱检测系统中增设自动恒温装置，其自动恒温的原理在于通过检测光声池内部的温度信号来控制加热回路的通断，以达到恒温的目的。由于光声光谱气体检测法本质上是利用了气体红外热吸收效应和光声池的声学理论，温度的变化会影响气体的红外吸收效应和光声池的各种性能参数，从而影响到光声光谱检测系统的检测精度和稳定性，因此本发明为现有的红外光声光谱检测系统添加了自动恒温装置，使系统恒定在预设的温度，有利于提高红外光声光谱检测系统的稳定性和检测的准确性。

实现本发明目的的技术方案是：一种六氟化硫分解组分的自动恒温型光声检测装置，主要包括无晕实验变压器、调压器、无局放保护电阻、无感电阻、电容分压器、GIS模拟元件、宽频高速超大容量数字存储示波器、红外光声光谱检测系统、自动恒温系统等。其中：所述的红外光声光谱检测系统，主要由宽频红外光源、硒化锌透镜、机械斩波器、斩波器控制器、滤光片轮、滤光片、硒化锌窗片、光声池、气压表、微音器、信号传输电缆、气体阀门、输气管、真空泵、光学支架、锁相放大器及计算机等组成。本发明的特征是：在所述的红外光声光谱检测系统中的光声池的外部装设自动恒温系统。所述的自动恒温系统主要由开关电源、固态继电器、智能数显温度调节仪、环形加热带、热电偶等组成。