[發明專利]GIS開關內氣體含量全息檢測裝置及方法

無效

• 申請號: 201110303763.X
• 申請日: 2011-10-09
• 公開（公告）號: CN102323217A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 姚強;侯興哲;苗玉龍;邱妮;張繼菊;胡曉銳
• 申請（專利權）人: 重慶市電力公司電力科學研究院
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長明

技術領域

本發明涉及電氣設備中特征氣體組分檢測領域，尤其涉及一種GIS開關內氣體含量全息檢測裝置及方法。

背景技術

自20世紀70年代后，以六氟化硫(SF₆)氣體作為絕緣介質的電氣設備得到廣泛應用。但是由于設計、材質、工藝和維護等方面的盲目性，使設備內部有可能存在局部的絕緣缺陷，在熱和電的作用下，SF₆氣體和固體絕緣材料不斷分解，絕緣性能隨之不斷下降，甚至導致事故發生。所以，如何盡早發現電氣設備內部潛在的故障與危險，降低事故發生率一直是電力工作者的重點研究方向之一。

研究發現，當SF₆電氣設備內部發生故障時，故障區域會產生SO₂、SOF₂、H₂S、CO、HF和CF₄等特征組分，其中首先出現的是氟化氫(HF)氣體，故可以通過檢測HF氣體的含量來判斷電氣設備內部有無故障。

GIS開關，即氣體絕緣開關設備(Gas?Insulated?Switchgear)，就是一種以六氟化硫(SF₆)氣體作為絕緣介質的組合電氣設備。現有技術中檢測GIS開關內部HF氣體的方法為用取樣袋在GIS開關的取樣口取得樣本氣體，再用相應的檢測儀表檢測樣本氣體中HF的含量。但由于GIS開關體積龐大、內部溫差小，氣體流動性差，所以從距離電氣設備主體較遠的取樣口取出的少量樣本氣體代表性不強，用其檢測出的結果誤差較大，難以反映GIS開關內部的真實情況，從而不能及時發現GIS開關內的潛伏性故障。另外，由于取樣周期過長(一般春秋各取樣一次)，更不可能及時檢測出GIS開關內的潛伏性故障。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例目的在于提供一種GIS開關內氣體含量全息檢測裝置及方法，以解決現有的取樣袋方法因取樣口遠離設備主體導致的取得的樣本氣體代表性不強，檢測結果誤差大的問題。

為實現上述目的，本發明實施例提供如下方案：

一種GIS開關內氣體含量全息檢測裝置，包括激光器和數據處理系統，所述激光器包括激光發射器和激光接收器；所述激光發射器和所述激光接收器通過法蘭固定于GIS開關的取樣口處，并通過光纜與所述數據處理系統相連接；其中，

所述激光發射器用于，向所述GIS開關內部發射激光束；

所述激光接收器用于，接收由所述激光發射器發射的、來自所述GIS開關內部的激光束；

所述數據處理系統用于，根據所述激光發射器發射的激光束的光強，以及所述激光接收器接收到的激光束的光強，計算出所述GIS開關內部氟化氫氣體的含量。

優選地，所述GIS開關內氣體含量全息檢測裝置還包括激光器輔助單元，所述激光器輔助單元包括溫度控制模塊、電流控制模塊和信號發生器。

優選地，所述激光發射器為中心波長為2476nm的可調諧半導體激光器。

優選地，所述數據處理系統為與所述可調諧半導體激光器相適配的中央處理系統。

優選地，所述激光發射器和所述激光接收器固定于同一個或分別固定于不同的取樣口處。

一種GIS開關內氣體含量全息檢測方法，包括：

向GIS開關內部發射激光束；

接收來自所述GIS開關內部的激光束；

根據發射的激光束的光強，以及接收到的激光束的光強，計算出所述GIS開關內部氟化氫氣體的含量。

優選地，所述發射的激光束射入所述GIS開關內部后，經過所述GIS開關內壁反射后射出。

優選地，所述激光束的波長范圍為2476±1nm。

優選地，所述向GIS開關內部發射激光束的具體實現方式包括：

利用激光器輔助單元將可調諧半導體激光器輸出激光束的波長調諧到2476±1nm，并由所述可調諧半導體激光器向所述GIS開關內部發射波長范圍為2476±1nm的激光束。

優選地，所述根據發射的激光束的光強，以及接收到的激光束的光強，計算出所述GIS開關內部氟化氫氣體的含量的具體實現方式包括：

獲取所述發射的激光束的光強I₀和所述接收到的激光束的光強I；

計算激光束在所述GIS開關內部經過的光路的總長度L；

根據C＝ln(I₀/I)/α(λ)L計算上述GIS開關內部的氟化氫氣體的含量，其中，λ為所述激光束的波長，α(λ)為單位長度單位濃度氟化氫氣體的吸收系數。