[发明专利]测量六氟化硫分解气体中二氧化碳浓度的装置及基于该装置的二氧化碳浓度测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量六氟化硫分解气体中二氧化碳浓度的装置及基于该装置的二氧化碳浓度测量方法，属于光电技术检测领域。

背景技术

六氟化硫(六氟化硫)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。

纯净的六氟化硫是无色、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。当六氟化硫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，这些能量会使六氟化硫气体发生分解反应，生成H₂S、二氧化碳、SO₂、HF、SOF₂等多种低氟硫化物。六氟化硫分解组分会加速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。因此对六氟化硫浓度的测量是必须的。

目前国内外均有大量商业化的六氟化硫检测器，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六氟化硫击穿电压的变化来进行定性测量，并不能定量给出六氟化硫气体浓度，而且不能实时在线监测。

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，且不能实时在线监测。

离子移动度计法：它是通过对设备中六氟化硫气体总体杂质含量的测定，来范莹设备中六氟化硫气体的优劣程度。优点：测量成分多，精度较高。缺点：易受实验环境条件影响，不能实时监测。

发明内容

本发明目的是为了解决现有测量二氧化碳气体浓度的方法不能同时满足测量精度高和测量设备成本低，并且不能实时监测的问题，提供了一种测量六氟化硫分解气体中二氧化碳浓度的装置及基于该装置的二氧化碳浓度测量方法。

本发明所述测量六氟化硫分解气体中二氧化碳浓度的装置，该测量装置包括激光器、第一聚光镜、样品池、第二聚光镜和光谱仪，激光器发出的激光经过第一聚光镜透射至样品池中，样品池将激光输送至第二聚光镜上，第二聚光镜将激光输送至光谱仪的入射狭缝中；

光谱仪的入射狭缝位于第二聚光镜的焦点处；

样品池用于填充待测气体二氧化碳。

本发明所述测量六氟化硫分解气体中二氧化碳浓度的装置的二氧化碳浓度测量方法，该方法的具体过程为：

步骤1、在样品池中充入大气，打开4841cm^-1的激光器，通过光谱仪获得大气的光谱I₀(λ)；

步骤2、在样品池中充入待测六氟化硫分解气体二氧化碳，通过光谱仪获得六氟化硫分解气体二氧化碳的光谱I(λ)；

步骤3、利用比尔定律获得待测六氟化硫分解气体二氧化碳的浓度N。

本发明所述的测量六氟化硫分解气体中二氧化碳浓度的方法，首先获得大气的光谱和六氟化硫分解气体的光谱，然后依据比尔定律最终获得待测二氧化碳气体浓度，该方法采用了中红外激光作为光源，探寻了中红外测量二氧化碳气体浓度的方法。本发明易于实际应用、装置简单、数据处理过程简单、测量精度高，并且能够实时监测。本发明所述的测量六氟化硫分解气体中二氧化碳浓度的方法，适用于对六氟化硫分解气体中的二氧化碳气体进行浓度测量。

附图说明

图1是本发明所述测量六氟化硫分解气体中二氧化碳浓度的装置的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述测量六氟化硫分解气体中二氧化碳浓度的装置，该测量装置包括激光器1、第一聚光镜2、样品池3、第二聚光镜4和光谱仪5，激光器1发出的激光经过第一聚光镜2透射至样品池3中，样品池3将激光输送至第二聚光镜4上，第二聚光镜4将激光输送至光谱仪5的入射狭缝中；

光谱仪5的入射狭缝位于第二聚光镜4的焦点处；

样品池3用于填充待测气体二氧化碳。

本实施方式中，光谱仪5的入射狭缝位于第二聚光镜4的焦点处，能够保证最强光入射至光谱仪5。