[发明专利]测量六氟化硫分解气体中二氧化硫浓度的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于光电技术检测领域。

背景技术

六氟化硫(SF₆)具有优良的绝缘灭弧性能和理化特性，作为绝缘介质既可以减小设备尺寸，又能提高绝缘强度，伴随着城市用地的日益紧张，广泛应用于组合绝缘电器(GIS)、断路器(GCB)、变压器(GIT)、电缆(GIC)、输电管道(GIL)等输配电设备中。

纯净的SF₆是无色、无毒、无味、不燃的惰性气体，在温度为150℃及以下时不易与其它物质发生化学反应，正常运行时分解产物极少或不分解。当SF₆设备中发生绝缘隐患或故障时，无论是局部、电晕、火花或是电弧放电，都必然会引起能量释放，这些能量会使SF₆气体发生分解反应，生成H₂S、SO₂、HF、SOF₂、SF₄、等多种低氟硫化物。SF₆分解组分会加速GIS内绝缘的老化和金属材料表面的腐蚀，加重局部放电程度，严重时还会导致GIS发生突发性绝缘故障。因此对SF₆浓度以及SF₆分解气体中SO₂浓度的测量是必须的。

目前国内外均有大量商业化的SF₆检测器，归纳起来主要有4种测量方法：

高压击穿法、色谱法、离子移动度计和红外光吸收谱法。

高压击穿法主要是根据待测SF₆击穿电压的变化来进行定性测量，并不能定量给出SF₆气体浓度，而且不能实时在线监测。

色谱法：色谱法被广泛应用于复杂组分的分离与鉴定。一般由真空系统、进样系统、离子源、检测器和计算机控制等部分组成。优点是测量精度和灵敏度较高。缺点是设备昂贵，且不能实时在线监测。

离子移动度计法：它是通过对设备中SF₆气体总体杂质含量的测定，来确定设备中SF₆气体的优劣程度。优点：测量成分多，精度较高。缺点：易受实验环境条件影响，不能实时监测。

以上4种SF₆浓度测量方法在应用到SF₆分解气体中SO₂浓度的测量时，测得的SF₆分解气体中SO₂气体浓度的精度低。

发明内容

本发明的目的是为了解决在六氟化硫分解气体测量时，测得的六氟化硫分解气体中二氧化硫气体浓度的精度低的问题，提出一种测量六氟化硫分解气体中二氧化硫浓度的装置及方法。

本发明所述的测量六氟化硫分解气体中二氧化硫浓度的装置，包括4055cm^-1激光器、第一聚光镜、样品池、第二聚光镜和光谱仪；

所述4055cm^-1激光器发出的激光经过第一聚光镜透射后射入样品池内，样品池的出射光经过第二聚光镜透射后射入光谱仪的入射狭缝中；样品池内充有待测六氟化硫分解气体。

本发明所述的测量六氟化硫分解气体中二氧化硫浓度的方法，

该方法包括以下步骤：

步骤一、在样品池中充入待检测的六氟化硫分解气体，打开4055cm^-1激光器，通过光谱仪获得六氟化硫分解气体的透射光光强I(λ)；

步骤二、依据比尔定律，利用步骤一获得的待测六氟化硫分解气体的透射光光强I(λ)，获得待检测的六氟化硫分解气体中二氧化硫的浓度N；

所述比尔定律为：I(λ)＝I₀(λ)e^σN，

其中，I₀(λ)为空气的透射光光强；λ为4055cm^-1激光器发出激光的波长，σ为待检测的六氟化硫分解气体中二氧化硫在4055cm^-1激光器发出的激光下的吸收截面。

本发明的有益效果是由于采用4055cm^-1激光器，二氧化硫对该波段的波长吸收效果最好，因此，测得的六氟化硫分解气体中二氧化硫气体浓度的精度较高；该测量六氟化硫分解气体中二氧化硫浓度的装置结构简单，成本低，可靠性高；该测量六氟化硫分解气体中二氧化硫浓度的的方法简便，易操作，而且可以实时监测。

适用于测量六氟化硫分解气体中二氧化硫的浓度。

附图说明

图1为具体实施方式一所述的测量六氟化硫分解气体中二氧化硫浓度的装置结构示意图；