[发明专利]在线检测GIS中SF6分解组分的内置红外气体传感器

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在线监测技术领域，具体涉及一种在线检测GIS中SF₆气体分解组分及其含量的内置红外气体传感器。

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分解组分气体的成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分解组分的气体传感器，如2013年6月5日公布号为CN103134769A的“一种红外气体传感器”专利，公开的传感器包括电源、敏感探头、信号接收电路、放大电路、模数转换电路、控制电路以及输出显示电路，所述敏感探头由气室、红外光源、红外接收器及反光镜组成。该传感器的主要缺点是：

1、该传感器红外光线从红外光源出发，经过五个反光镜的反射，回到红外接收器内，形成内切于气室内壁的正五边形光路，此结构中反光镜经过五次反射，会产生较大的反射损耗，对测量结果的精度和准确性有较大的影响，进而会对GIS内部故障出现错报、漏报情况，影响整个电力系统的运行；

2、该传感器只能用于监测矿井，垃圾钻井中的瓦斯浓度；石化行业的炼油厂、输油管道以及天然气管道的监控；公共场所甚至家庭、交通工作等场所的气体监测，不能应用于GIS中SF₆气体分解组分及其含量的监测；

3、该传感器所选材料，特别是聚光杯、集光杯内壁镀钼，未考虑GIS内部电气绝缘要求，用作在线检测GIS内部SF₆气体分解组分及其含量时会带来新的绝缘缺陷，进而会导致GIS产生绝缘故障，影响电力系统的可靠运行；

4、该传感器所使用的红外光源，的光谱范围比较大，但SF₆分解组分气体之间吸收谱带较为接近，因此利用该传感器检测SF₆分解组分气体存在较大的交叉干扰情况。并且该传感器只能检测目标气体的浓度，而不能检测GIS中SF₆气体的分解组分及其含量，因此不能有效的预防GIS故障的发生，进而不能确保电力系统的正常运行。

发明内容

本发明的目的是针对现有检测GIS中SF₆气体分解组分及其含量的气体传感器的不足，提供一种在线检测GIS中SF₆分解组分的内置红外气体传感器。本发明能在线实时准确地对GIS内部局部放电气体分解组分进行检测，具有结构简单，抗干扰能力强、便于操作、响应时间快、检测的准确性高、精度高等优点，能够及时发现GIS的内部绝缘缺陷，保证电力系统的安全运行，提高系统供电的可靠性。