[发明专利]便携式检测SF6分解组分红外激光气体传感器

说明书

技术领域

本发明属于气体绝缘电气设备中SF₆气体分解组分及其含量的监测技术领域，具体涉及检测气体绝缘电器中SF₆气体分解组分及其含量的气体传感器。 

背景技术

气体绝缘组合电器（简称GIS）具有占地面积小、运行安全可靠、维护工作量少、检修周期长等优点，在电力系统得到了广泛的应用。然而，GIS内部不可避免的绝缘缺陷将导致设备内部电场发生畸变，进而产生局部放电（PD）或出现过热状态，影响GIS的安全稳定运行，进而导致电力系统存在安全隐患。研究表明，PD和过热都会引起GIS内的SF₆绝缘气体发生分解，并且不同的绝缘缺陷可能导致绝缘气体的分解过程、分解速率、分解产物相对含量以及影响因素等不同。据2006年到2012年国家电监会发布重大事故报告表明，GIS出现的绝缘故障率正逐年上升。因此，对SF₆气体分解组分及其含量进行监测，对于衡量GIS内部局部放电总体水平、过热程度的发展趋势至关重要，甚至可以根据其组分及其含量来推断出GIS内部缺陷类型和位置，预防故障的发生，对保证电力系统的安全运行有重要的作用。红外气体传感器具有体积小、重量轻、耐高压、耐腐蚀、不受电磁干扰、灵敏度高、响应时间快等一系列优点，是最趋于实用化的一种气体传感技术。它利用被测气体的吸收光谱随被测气体分子的化学结构、浓度而产生不同的特征进行检测，从而具有了选择性、鉴别性和气体浓度的唯一确定性等特点，并且稍加更换特定波长的激光源，就能监测SF₆分解的其他特征组分气体。 

现有检测GIS中SF₆分解组分的传感器，如2012年6月20日公布号为CN102507496A的“光谱吸收型光纤传感器检测SF₆分解气体的装置及方法”专利，公开的装置包括感应调压器、无电晕实验变压器、无局部放电保护电阻、标准电容分压器、GIS模拟元件、无感电阻、示波器、光谱吸收型光纤传感器等。其中所述的光谱吸收型光纤传感器，主要由激光器（包括激光器驱动电源和温度控制器）、气室、光电探测器组成，用以对所述装置的GIS模拟元件中SF₆分解气体组分进行检测。该传感器的主要缺点是： 

1、该专利结构复杂，装置所述气室内部由五个光纤耦合器和五个光纤准直 器构成，且对每个光纤耦合器和光纤准直器的位置、角度均有具体的要求，加大了装置制造工程的难度，也使得装置检测过程中的可靠性得不到保障，进而可能对GIS内部缺陷出现漏报，不能准确的判断GIS的运行状态。 

2、该专利是通过检测光信号强度来判断SF₆分解气体组分浓度的，但光信号经过五个光纤耦合器和五个光纤准直器后会产生较大的光能损耗，对测量结果的精度和准确性有较大的影响，从而使得利用结果对GIS内部缺陷类型的判定出现错报，进而影响领导层对整个电力系统的有效决策。 

3、该专利其应用范围较窄，从该专利的装置和方法上来看，只能对GIS模拟元件中SF₆局部放电分解气体进行测量，不能对真实GIS设备SF₆气体分解组分及其含量进行测量，更不能对GIS设备中由于过热导致SF₆分解进行测量。 

4、该专利公开的装置包括感应调压器、无电晕实验变压器、无局部放电保护电阻、标准电容分压器、GIS模拟元件、无感电阻、示波器、光谱吸收型光纤传感器等组成，其所述的感应调压器、无电晕实验变压器体积过大，只能固定在某个GIS变电站中的具体位置使用，不具有很好的携带性，不能对变电站完成快速的巡检任务。 

5、该专利所述实验方法检测时间较长，在实验准备中检查气室的密封性需静置1小时、清洗气室需冲洗10min－15min，实验结束后需冲洗10min－15min，再加上检测时所耗用的时间，不能迅速的判断出待测气体中分解组分及浓度，从而不能及时判断GIS内部的缺陷故障，进而不能实时准确的掌握电力系统的运行状态。 

发明内容

本发明的目的是针对现有检测GIS中SF₆分解组分的传感器的不足，提供一种便携式检测SF₆分解组分红外激光气体传感器。本发明气体传感器能检测GIS内的SF₆气体分解组分及其含量，并且有结构简单、耦合损耗小、便于携带、便于操作、响应时间快、检测准确性强、精度高等特点，能够及时有效的预防GIS内部绝缘故障的发生，确保电力系统的安全运行。