[发明专利]用于检测环保型开关设备内Cu蒸气含量的微型传感器

说明书

本发明公开了一种用于检测环保型开关设备内Cu蒸气含量的微型传感器，包括传感器基底，传感器基底的上表面为电流感应薄膜，电流感应薄膜用于输出传感器响应电流；电流感应薄膜上表面涂覆Cu蒸气感应膜，Cu蒸气感应膜上表面为凝胶材料层，凝胶材料层用于吸附Cu蒸气；传感器基底的下表面为粘合材料层，粘合材料层用于固定传感器基底。本发明的微型传感器，能有效识别环保开关设备内Cu蒸气、检测Cu蒸气浓度，体积小、操作简单、便于安装，不影响电力设备正常工作，可应用于高压电力设备故障诊断和状态监测。

技术领域

本发明属于高压电气设备技术领域，涉及一种用于检测环保型开关设备内Cu蒸气含量的微型传感器。

背景技术

寻找新型SF₆替代气体并开发对应的环保型开关设备，可以有效的削减SF₆的使用，从而应对全球气候变暖问题、保证电力从业者的健康，具有极大的环境效益和社会效益。

目前SF₆替代气体的主要研究方案可以分为以下四类：常规气体(N₂、空气、CO₂等)、SF₆混合气体(SF+N₂、SF₆+O₂、SF₆+CF₄等)、强电负性气体(CF₃I、C₂F₆、C₃F₈等)及其混合气体以及新型人工合成环保气体(C₄F₇N和C₅F₁₀O)及其混合气体等。对于常规气体，日本日立公司和名古屋大学开展了相关实验，研究发现：0.5MPa Air的绝缘强度高于N₂、CO₂，与80％N₂+20％O₂混合气体的绝缘能力相当；30％CO₂+70％O₂(He)的电弧开断能力较其他混合气体相比具有显著提升。在SF₆混合气体中，SF₆+N₂和SF₆+CF₄在绝缘性能上表现突出。德国西门子公司在2001年率先将SF₆+N₂混合气体应用于气体绝缘金属封闭输电线路作为绝缘介质；随后西安交通大学与生产企业合作开发了SF₆混合气体绝缘开关柜、电容器等电力设备。对于强电负性气体及其混合气体的研究，CF₃I以其较低的GWP值和优良的绝缘性能，受到人们关注。重庆大学研究表明，0.3MPa 30％CF₃I+70％N₂混合气体可以用作中压电气设备的绝缘介质。值得注意的是，美国3M公司推出的新型人工合成气体C₅F₁₀O和C₄F₇N，它们均具有较强绝缘能力，较低的GWP值且无毒性，通常与CO₂、Air或N₂等背景气体混合来降低液化温度，替代SF₆作为绝缘介质的潜力远远超过其余气体。ABB公司和阿尔斯通分别采用C₅F₁₀O+Air和C₄F₇N+CO₂混合气体开发了145kV的GIS样机，绝缘强度与SF₆相当。

由于放电作用，以C₅F₁₀O、C₄F₇N等环保气体作为绝缘或灭弧介质的环保型开关设备在长期运行中会产生无法避免的Cu蒸气杂质，一方面可以间接反映设备的电寿命，另一方面通过改变环保气体放电分解组分对设备绝缘特性产生影响。因此，如何得到一种能够精确检测环保型开关设备内Cu蒸气的微型传感器，从而对环保型开关设备的电寿命和绝缘状态进行实时监测，仍然是现有技术亟需解决的问题。

发明内容