[发明专利]光谱吸收型光纤传感器检测SF6分解气体的装置及方法

摘要

一种光谱吸收型光纤传感器检测SF6分解气体的装置及方法，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、GIS模拟元件、无感电阻、示波器、光谱吸收型光纤传感器等；本发明方法是利用本发明装置，在恒波长下，对GIS模拟元件中局放下SF6分解气体不同浓度的标气与吸光度的吸收特性进行实验。本发明具有体积小、结构简单、耦合损耗小、便于操作、响应时间快、检测的准确性高、精度高等特点。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

一种光谱吸收型光纤传感器检测SF6分解气体的装置，主要包括感应调压器（1）、无晕实验变压器（2）、无局部放电保护电阻(3)、标准电容分压器(4)、GIS模拟元件(5)、无感电阻(6)、示波器(10)、光谱吸收型光纤传感器；感应调压器(1)的原边通过导线与220V/50Hz市电连接，感应调压器(1)的副边通过导线与无晕实验变压器(2)原边连接，无局部放电保护电阻(3)通过导线与标准电容分压器(4)串联后，再与无晕实验变压器(2)的副边并联，GIS模拟元件(5)通过导线与无感电阻(6)串联后，再与标准电容分压器(2)并联，光谱吸收型传感器的气室(8)通过导管和进气控制阀(13)的导管与GIS模拟元件(5)的采气阀出口的导管相接，示波器(10)的输入端通过电缆线与光谱吸收型光纤传感器的光电探测器(9)的输出端连接；其特征在于：所述的光谱吸收型光纤传感器，主要由激光器(7)包括激光器驱动电源(7‑1)和温度控制器(7‑2)、气室(8)、光电探测器(9)组成；所述的激光器(7)由激光器驱动电源(7‑1)和温度控制器(7‑2)组成，所述的温度控制器(7‑2)通过连接线与激光器驱动电源连接(7‑1)，所述的激光驱动电源(7‑1)通过光纤接口和单模光纤(14)与所述气室(8)的第一个光纤准直器(20)的输入端连接；所述的光电探测器(9)的输入端通过光纤接口和单模光纤(18)与所述气室(8)的第五个光纤耦合器(29)的输出端连接；所述的气室(8)，主要由外壳(19)、气体流量计(12)、数显压力真空表(17)、进气控制阀（13）、出气控制阀（16）、光纤准直器（20、23、24、27、28）、光纤耦合器（21、22、25、26、29）组成；所述的外壳（19）为不锈钢的开口长方形壳体，所述的外壳（19）长度为200‑250mm 、宽度为110‑140 mm、高度为50‑70mm、壁厚4‑5mm；在所述外壳（19）的开口处长方形密封圈固接不锈钢密封片；在所述外壳(19)的内壁表面上涂覆一层聚四氟乙烯材料的涂层；所述气室(8)的材料为不锈钢；在所述外壳(19)的一侧面上的一端部设置直径为6‑8mm进气孔，所述的GIS模拟元件(5)的采气阀出口的导气管通过所述气室(5)的气体流量计(11)和进气控制阀(13)及导气管与所述的进气孔固接；在所述外壳(19)的对应的另一侧面上的另一端部处设置直径为6‑8mm的出气孔，所述的真空泵通过出气导管(11)和出气控制阀(16)及数显压力真空表(17)与所述的出气孔固接；在所述外壳(19)内的底面上，固接一厚度为5‑8mm绝缘板；在所述外壳(19)内底面的绝缘板的一端均匀相间的设置第一光纤准直器(20)、第二光纤耦合器(22)、第三光纤准直器(24)以及第四光纤耦合器(26)、第五光纤准直器(28)，第一光纤准直器(20)的输入端通过光纤接口和单模光纤(14、18)与所述的激光器(7)的激光驱动电源(7‑1)上激光发射模块(7‑3)连接，第二光纤耦合器(22)和第三光纤准直器(24)、第四光纤耦合器(26)和第五光纤准直器(28)，分别通过自带的尾纤和光纤接口连接；在所述外壳(19)内底面的绝缘板的另一端均匀相间并与对侧绝缘板上的光纤准直器(20、23、24、27、28)或光纤耦合器(21、22、25、26、29)相对应地设置第一光纤耦合器(21)、第二光纤准直器(23)、第三光纤耦合器(25)、第四光纤准直器(27)、第五光纤耦合器(29)，第一光纤耦合器(21)和第二光纤准直器(23)以及第三光纤耦合器(25)和第四光纤准直器(27)，分别通过自带的尾纤和光纤接口连接，第五光纤耦合器(29)的输出端通过光纤接口和单模光纤(18)与所述光电探测器(9)的输入端连接；所述的气体流量计(12)和进气控制阀(13)通过导气管与所述的进气孔固接；所述的数显压力真空表(17)通过导气管与现述出气口处的导气管连通。