[发明专利]一种放电模拟与放电分解气体监测一体化的装置

说明书

一种放电模拟及放电分解气体监测一体化的装置，包括光源及信号处理模块、密封气体容器、穿墙接线法兰盘、高压穿墙套管、低压穿墙套管、充放气阀门、支撑座、高压极板、低压极板、信号激发模块、准直光纤头、微音器、绝缘支撑、信号激发模块法兰盖。其特征在于：光源及信号处理模块放置在密封气体容器外部，通过光纤、线缆与密封气体容器上的穿墙接线法兰盘连接，穿墙接线法兰盘另一侧分别连接准直光纤头和微音器。工作时，在高压极板的针电极处产生放电，并激发绝缘气体产生分解，光源及信号处理模块发出的激光光束通过准直光纤头射入信号激发模块，光束激发对应吸收频率的气体组分，并在信号激发模块内部产生声压信号，微音器探测声压信号，进而获得对应气体组分的浓度。

技术领域

本发明涉及一种气体监测装置，特别涉及一种电气设备放电模拟与放电分解气体监测一体化的光声光谱气体监测装置。

背景技术

SF6气体因其具有优异的绝缘和灭弧性能，广泛应用于断路器、互感器、套管、SF6气体绝缘组合电器(Gas Insulated Switchgear，GIS)等电气设备中。目前，我国220kV及以上电压等级的超高压电网和特高压电网，已强制要求全部采用SF6开关设备，其保有量3.3万余个间隔，居世界第一。此外，SF6气体绝缘管道母线(Gas Insulated Line，GIL)等设备还是核电、水电及跨江输电管廊等关键场所的首选输电方式。

SF6气体化学性质稳定，但在放电或过热条件下会发生解离；在没有其他杂质存在时，解离的SF6会迅速复合还原为SF6气体。但在实际使用中，SF6气体中难免会混有少量水分和氧气等杂质，离解的SF6与这些杂质组分进一步反应，生成多种毒性大且腐蚀性强的分解产物(SO2F2、SOF2、SO2、H2S等)。这些分解产物存在于设备中，会进一步加速设备故障发展、危害检修人员的安全。作为电网中传输和分配电能的枢纽，SF6开关设备故障可能引发大型设备损毁、大面积停电等，造成巨大的经济和社会损失。

绝缘类故障在SF6电气设备故障中的占比最高，危害最大，该种故障最终会导致SF6气体发生分解。对分解气体的检测可以实现故障早期预警及故障类型的分析。目前，行业标准DL/T1205-2013规定的SF6故障分解气体检测方法为电化学法和气相色谱法，不能实现高灵敏度在线监测。国内外电力行业对SF6分解物的检测只限于“定期采样、离线送检”，无法及时发现SF6电气设备的故障。此外，由于SF6气体的分解物种类多、化学性质活泼，离线检测结果受采样时间、检测时间的影响很大，导致SF6分解气体的故障判据尚无统一定论。因此，亟需一种高精度、实时在线的SF6开关设备的分解物检测装置，及时捕捉SF6的分解过程，制订科学合理的故障判据，提升电力设备的检测技术水平，保障电网的安全与稳定。

此外，c-C4F8、C4F7N、CF3I等气体绝缘介质也存在类似问题，继续可实现放电模拟与气体检测一体化的在线装置。

目前也有一些专利对SF6分解气体进行检测，但都属于半在线检测，还不能满足故障判据研究的需求。如专利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传感器的限制。类似的还有专利CN101464671A“一种六氟化硫气体及其分解物监测监控的装置及方法”。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。还有，专利CN10151496A“基于光声光谱技术的SF₆检测系统”，专利CN101982759A“局放下六氟化硫分解组分的红外光声光谱检测装置及方法”，专利CN102661918A“非共振光声光谱检测分析装置”。