[发明专利]用于测量六氟化硫分解气体中二氧化硫浓度的装置及其测量方法

说明书

技术领域

本发明属于光电技术检测技术领域。

背景技术

SF₆是一种物化性质优良的绝缘物质，广泛应用于电力设备中，但是当设备出现绝缘隐患时会对电力设备造成损害。黑龙江地区拥有丰富的煤炭和风能资源，是我国重要的能源基地。独特的地理位置和资源禀赋，决定了黑龙江电网不仅是满足辖区内经济社会发展用电需求的服务型电网，同时也是能源外送的重要基地和通道。在电网日常运行中，若不能及时地发现电力设备的故障情况，将会给工农业生产和人们的日常生活带来了巨大的经济损失。因此实时监控SF₆的浓度对预防电力设备的损害以及电网的安全运行有重要意义。

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。

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：气相色谱法是一种利用不同物质在不同的相中溶解度不同的原理进行物理分析分离技术。当被检测混合气体流过色谱柱时，由于溶解度的原因，会有一部分被测气体溶解或吸附在色谱柱上，随着气相流动的进行，吸附到色谱柱上的被测物质也会重新从色谱柱上挥发至气相流内，最终两种作用达到平衡。流经色谱柱的被测气体随即进入检测器，检测器可以将进入其内部的被测气体含量转变为电信号，得到的电信号与被测气体的浓度值为一定的比例关系，将获得的电信号记录形成气相色谱图，根据气相色谱图呈现情况进行分析测量。气相色谱法灵敏度高，具有较高的可靠性，在许多气体组分测试中得到应用，但由于测试时需要进行采样过程，期间可能造成采样样品浓度发生变化，进而影响测试精度。另外，由于样气要流经含有色谱柱的气室与其进行反应，这使得这种方法的分析时间增加，无法实现对测试气体的在线实时测量。

化学反应法是将采样得到的待测气体通入检测装置，使其与内部的化学试剂发生特定的化学反应。根据反应生成物的某些特征(如颜色或质量)来分析被测气体组分含量。这种方法与人为操作的流速快慢以及催化剂的催化作用有关，因此随机误差大，另外实验仪器的使用寿命仅为一次，不能重复利用，需要不断更换，化学反应有一定的时间过程，因此它的响应速度非常慢。

发明内容

本发明是为了解决现有用来测量SF₆分解气体中SO₂浓度的装置及方法存在相应速度慢、测量精度低的问题。现提供用于测量六氟化硫分解气体中二氧化硫浓度的装置及其测量方法。

用于测量六氟化硫分解气体中二氧化硫浓度的装置，它包括数字锁相放大器、激光器控制器、1350cm^-1激光器、第一聚光镜、样品池、第二聚光镜、光谱仪和计算机；

样品池用于填充SF₆分解气体；

数字锁相放大器输出信号进入激光器控制器，激光器控制器根据接收到的信号控制1350cm^-1激光器发出1350cm^-1波段的激光，该激光经过第一聚光镜透射至样品池中，