[发明专利]便携式SF6气体分解物光声光谱检测装置及检测方法

说明书

技术领域

本发明属于六氟化硫(SF₆)气体绝缘金属封闭电气设备状态检测技术领域，具体涉及便携式SF₆气体分解物光声光谱检测装置及检测方法。

背景技术

SF₆气体绝缘金属封闭电气设备（GIS）具有绝缘强度高、运行安全稳定、利于环境保护、检修周期长、占地面积小和维护工作量小等优点，在电力系统中，尤其是在大中城市城网建设和改造中得到广泛应用。但是从近年的运行情况看，国内外的GIS在运行中都出现了许多问题，主要是其内部不可避免的缺陷引起的故障，一旦故障发生，GIS由于其封闭的结构使得故障的诊断和检修工作的执行非常困难，并且故障会随着运行不断扩大，因此会导致不可估量的经济损失。GIS的故障模式主要是绝缘故障，绝缘故障最通常的特征是：GIS中的绝缘介质在完全击穿前发生局部放电，在局部放电的作用下，SF₆气体发生分解，并与杂质中的氧气(O₂)、水(H₂O)以及有机物发生复杂的化学反应，生成的主要产物有二氧化硫(SO₂)、氟化亚硫酰(SOF₂)、氟化硫酰(SO₂F₂)、四氟化碳(CF₄)及氟化氢(HF)等。局部放电产生的这些活性气体会加速绝缘的老化和腐蚀金属，进而加剧局部放电程度，最终引发GIS故障，故必须对这些气体杂质进行含量限制，有必要对分解气体进行检测。同时，可以通过定期对GIS内部局部放电分解组分，如：SO₂、SO₂F₂，SOF₂，CF₄，HF等进行监测和分析，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。

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检测装置只能对SF₆气体局部放电分解组分的类型和含量进行离线检测，通过用采气袋采集GIS模拟元件里面局部放电产生的SF₆分解气体，然后通入光声光谱检测装置进行检测，该装置存在三个方面的问题：1、该装置只能通过采气袋采气，然后注入到光声光谱检测装置中，由于采气袋的密封性、采集过程和存放时间都会对分解组分的浓度有影响，因此不能保证检测的精度；2、该装置体积庞大，由多个（宽谱红外光源、硒化锌透镜、斩波器、斩波器控制器、滤光片轮、滤光片、硒化锌窗片、光声池、光学支架、锁相放大器及计算机等）分离的元件构成，现场使用不方便；3、检测方法中，人工操作多，读数必须通过示波器，不便于现场自动检测。

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只能进行离线检测，不适合用于现场检测，提供一种便携式SF₆气体分解物光声光谱检测装置及检测方法，具有灵敏度高、自动实现检测和浓度的换算、检测速度快、检测精度高、便于携带、特别适合在线监测等优点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种便携式SF₆气体分解物光声光谱检测装置，它包括外壳，在外壳内设有抛物面柱镜，在抛物面柱镜上设有红外光源，在抛物面柱镜前方依次设有斩波器、滤光片轮以及光声池，在滤光片轮上设有若干沿圆周方向均匀分布的若干滤光片，红外光线穿过滤光片进入光声池的光窗；光声池设有微音器、气压传感器、温度传感器，光声池与输气管和真空管路连接，真空管路与真空泵连接；斩波器与斩波器控制器连接，滤光片轮与单片机连接，微音器与锁相放大模块，气压传感器与单片机连接，温度传感器与A/D转换器连接，A/D转换器与锁相放大模块连接，单片机与液晶驱动及显示屏和工作电源连接。