[发明专利]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

摘要

一种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，属于SF6气体绝缘电气设备局部放电在线监测技术领域。本发明装置主要包括感应调压器、无电晕实验变压器、无局部放电保护电阻、标准电容分压器、无感电阻、GIS模拟元件、宽频高速超大容量数字存储示波器、红外光声光谱系统；本发明方法是利用本发明装置，对GIS模拟元件中局放下SF6分解气体进行红外光声光谱检测。本发明灵敏度高，能有效检测低至0.01μL/L的SF6、CF4、SO2F2、SOF2、SO2、HF等气体，用气量少、检测组分多、抗干扰能力强、适合在线检测。本发明可广泛用于SF6气体绝缘电气设备，特别是GIS设备中SF6局部放电分解气体检测。

主权项

一种局放下六氟化硫分解组分的红外光声光谱检测装置，主要包括感应调压器(1)、无电晕实验变压器(2)、无局部放电保护电阻(3)、标准电容分压器(4)、无感电阻(5)、GIS模拟元件(6)、宽频高速超大容量数字存储示波器(7)、红外光声光谱系统(8)，其特征在于所述红外光声光谱系统(8)，主要由宽谱红外光源(9)、硒化锌透镜(10)、斩波器(11)、斩波器控制器(12)、滤光片轮(13)、滤光片(14)、硒化锌窗片(15)、光声池(16)、热电偶(17)、热电偶控制器(18)、压力变送器(19)、微音器(20)、信号电缆(21)、进气阀门(22)、出气阀门(23)、进气管(24)、出气管(25)、真空泵(26)、光学支架(27)、锁相放大器(28)及计算机(29)组成，所述的宽谱红外光源(9)和光声池(16)分别装设在三维调整光学支架(27)上，所述的硒化锌透镜(10)、斩波器(11)和滤光片轮(13)分别装设在升降光学支架(27)上，要求宽谱红外光源(9)、光声池(16)、硒化锌透镜(10)、斩波器(11)及滤光片轮(13)的中心在一条水平线上，以便宽谱红外光源(9)发出的红外光能够准确直射透过上述各个器件；所述的斩波器(11)通过信号电缆(21)与斩波器控制器(12)连接，斩波器(11)在斩波器控制器(12)的控制下，通过外孔将光强度连续的红外光斩成光强度断续的红外光脉冲后透射至滤光片(14)；所述的滤光片(14)安装在滤光片轮(13)的滤光片(14)孔中，滤光片轮(13)通过步进电机驱动旋转，滤光片轮(13)通过信号电缆(21)与计算机(29)连接，计算机(29)发出控制信号，控制滤光片轮(13)内的步进电机旋转，进而控制不同波长的红外光，分别通过滤光片(14)，经硒化锌窗片(15)射入光声池(16)内；所述的光声池(16)为一阶纵向共振光声池(16)，光声池(16)的外形为一圆柱体，材质为黄铜，圆柱体外径为40～60mm、长度为200～230mm，在光声池(16)的圆柱体内的轴向中心处设置有长度为80～120mm、内径为6～12mm的谐振腔，谐振腔的内壁经抛光处理，在谐振腔的两端分别设置有长度为40～60mm、内径为35～45mm的左、右两个圆柱形的缓冲气室，在左、右缓冲气室外侧光声池(16)的圆柱体轴向中心处，分别设置一内径为15～25mm的通孔，在该左、右通孔外侧面上固接有硒化锌窗片(15)，该左、右硒化锌窗片(15)分别将光声池(16)圆柱体两端的通孔进行密封，前述的滤光片(14)透过的红外光先经左端的硒化锌窗片(15)透过后，再经左端的缓冲气室进入谐振腔，向谐振腔提供产生光声信号所需的红外光，然后经右端的缓冲气室后，从右端的硒化锌窗片(15)透过后射出，在左缓冲气室上方的光声池(16)圆柱体处设置一内径为15～25mm的通孔，压力变送器(19)固接在该通孔处，将左缓冲气室密封并检测光声池(16)腔内SF6气体分解组分的压力，在左缓冲气室下方的光声池(16)圆柱体处设置一内径为1～3mm的通孔，进气管(24)的一端经进气阀门(22)固接在该通孔上，进气管(24)的另一端与前述的GIS模拟元件连通，GIS模拟元件中的SF6局部放电分解气体，经过进气管(24)和进气阀门(22)进入左缓冲气室后，再进入前述的谐振腔内，在不同波长的红外光的作用下，产生相应的光声信号，在右缓冲气室下方的光声池(16)圆柱体处设置一内径为1～3mm的通孔，出气管(25)的一端经出气阀门(23)固接在该通孔上，出气管(25)的另一端与真空泵(26)固接，在右缓冲气室外侧上方的光声池(16)圆柱体处设置一内径2～4mm的通孔，热电偶(17)装设在该通孔内，并通过信号电缆(21)与热电偶控制器(18)连接，在谐振腔中部上方的圆柱体处设置一直径为8～15mm的通孔，微音器(20)通过螺纹固接在该通孔内，并通过信号电缆(21)与锁相放大器(28)的输入端连接，微音器(20)将谐振腔产生的光声信号转换成电信号后通过信号电缆(21)传输给锁相放大器(28)进行检测，锁相放大器(28)的参考端通过信号电缆(21)与斩波器控制器(12)连接锁相放大器(28)的输出端通过串联接口数据线与计算机(29)连接，将检测到的光声信号值传输至计算机(29)，计算机(29)运用计算程序将光声信号值转换成气体浓度值。