[发明专利]非共振光声光谱检测分析装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种SF₆分解气体检测及内部故障分析诊断装置。

背景技术

以六氟化硫气体（SF₆）为绝缘和灭弧介质的电气设备，如GIS（气体绝缘开关设备，Gas-Insulated Switchgear）、断路器、变压器、开关柜等，以其可靠性高、维护量小、占地面积小等优点迅速发展，并广泛应用于电力系统的高压和超高压领域，逐渐成为现代变电站的首选设备之一。然而，近年来SF₆气体绝缘电气设备在运行中却出现了一些问题和事故。根据几十年的运行情况和故障统计，以SF₆为绝缘气体的电气设备中，绝缘故障发生的比例最高（60%以上）。SF₆在常温常压下是化学性质极稳定的合成气体，其分子结构为单硫多氟对称结构，具有很强的电负性，绝缘和灭弧性能均十分优异。但当SF₆气体绝缘电气设备出现放电或过热故障甚至在正常开断时，SF₆会分解成低氟硫化物，这些低氟硫化物会与气体杂质、水分、电极和绝缘材料等进一步反应生成强毒性和强腐蚀性的气体和固体化合物，主要的气体分解物有氟化亚硫酰（SOF₂）、氟化硫酰（SO₂F₂）、四氟化碳（CF₄）、十氟化二硫（S₂F₁₀）、二氧化硫（SO₂）等。这些气体分解物的种类、含量与故障的类型、严重程度等呈定量的对比关系，尤其是当电气设备发生潜伏性故障时，此时设备仍可运行，但SF₆气体已发生了分解。因此，在线监测SF₆气体绝缘电气设备的气体分解物，可对潜在故障提前预警，快速准确地诊断设备故障并进行故障隔离，避免或延缓事故发生。

专利CN2747583Y“六氟化硫电气设备故障检测仪的检测机构”通过一个四通接头连接压力传感器、SO₂电化学气体传感器和H₂S电化学气体传感器，检测SO₂和H₂S的含量并对设备内部故障进行诊断。但是该专利只能检测SO₂和H₂S气体，检测多种气体组分时会受到结构的限制。

专利CN101464671A“一种六氟化硫气体及其分解物监测监控的装置及方法”通过放电电流测量六氟化硫气体浓度，并通过SO₂、H₂S、O₂电化学气体传感器测量衍生气体浓度。当气体浓度超过系统预先设定的警示范围时，装置自动报警并对换气风机、降温风机等实行联动控制。上述专利主要是通过常见的电化学气体传感器检测SO₂、HF、H₂S等气体分解物，对重要的分解气体组分SO₂F₂、SOF₂和CF₄等则无能为力。并且，电化学传感器法存在气体组分间的干扰问题，不仅选择性差，而且存在零点易漂移、寿命短等主要缺陷，不适用于SF₆气体绝缘电气设备的在线监测。

专利CN101644670A“六氟化硫气体放电微量组分的红外检测装置及方法”利用傅立叶红外光谱的方法对GIS在局部放电下的SF₆分解气体进行检测。该装置通过实验变压器在局部放电实验装置上模拟局部放电使SF₆产生分解，将气体采集至气体袋等容器中并通入长光程气体池，然后采用红外光谱仪进行红外光谱吸收检测。该装置虽然可检测SO₂F₂、SOF₂、SO₂、HF、S₂F₁₀等多种气体组分，傅立叶红外法自身具有检测精度差、灵敏度低、检测时间长等缺点，适于实验室中的定性分析，不适于对SF₆气体绝缘电气设备的现场在线监测。