[發明專利]在線檢測GIS中SF6分解組分的內置紅外氣體傳感器

有效

• 申請號: 201410088286.3
• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號: CN103792206A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 張曉星;李健;李偉;唐炬;段雪濤;劉恒;肖淞
• 申請（專利權）人: 重慶大學;國網新疆電力公司電力科學研究院
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39
• 代理公司: 重慶大學專利中心 50201
• 代理人: 胡正順

技術領域

本發明屬于氣體絕緣電氣設備中SF₆氣體分解組分及其含量在線監測技術領域，具體涉及一種在線檢測GIS中SF₆氣體分解組分及其含量的內置紅外氣體傳感器。

背景技術

氣體絕緣組合電器（簡稱GIS）具有占地面積小、運行安全可靠、維護工作量少、檢修周期長等優點，在電力系統得到了廣泛的應用。然而，GIS內部不可避免的絕緣缺陷將導致設備內部電場發生畸變，進而產生局部放電（PD）或出現過熱狀態，影響GIS的安全穩定運行，進而導致電力系統存在安全隱患。研究表明，PD和過熱都會引起GIS內的SF₆絕緣氣體發生分解，并且不同的絕緣缺陷可能導致絕緣氣體的分解過程、分解速率、分解產物相對含量以及影響因素等不同。據2006年到2012年國家電監會發布重大事故報告表明，GIS出現的絕緣故障率正逐年上升。因此，對SF₆分解組分氣體的成分及其含量進行監測，對于衡量GIS內部局部放電總體水平、過熱程度的發展趨勢至關重要，甚至可以根據其組分及其含量來推斷出GIS內部缺陷類型和位置，預防故障的發生，對保證電力系統的安全運行有重要的作用。紅外氣體傳感器具有體積小、重量輕、耐高壓、耐腐蝕、不受電磁干擾、靈敏度高、響應時間快等一系列優點，是最趨于實用化的一種氣體傳感技術。它利用被測氣體的吸收光譜隨被測氣體分子的化學結構、濃度而產生不同的特征進行檢測，從而具有了選擇性、鑒別性和氣體濃度的唯一確定性等特點，并且稍加更換特定波長的激光源，就能監測SF₆分解的其他特征組分氣體。

現有檢測GIS中SF₆分解組分的氣體傳感器，如2013年6月5日公布號為CN103134769A的“一種紅外氣體傳感器”專利，公開的傳感器包括電源、敏感探頭、信號接收電路、放大電路、模數轉換電路、控制電路以及輸出顯示電路，所述敏感探頭由氣室、紅外光源、紅外接收器及反光鏡組成。該傳感器的主要缺點是：

1、該傳感器紅外光線從紅外光源出發，經過五個反光鏡的反射，回到紅外接收器內，形成內切于氣室內壁的正五邊形光路，此結構中反光鏡經過五次反射，會產生較大的反射損耗，對測量結果的精度和準確性有較大的影響，進而會對GIS內部故障出現錯報、漏報情況，影響整個電力系統的運行；

2、該傳感器只能用于監測礦井，垃圾鉆井中的瓦斯濃度；石化行業的煉油廠、輸油管道以及天然氣管道的監控；公共場所甚至家庭、交通工作等場所的氣體監測，不能應用于GIS中SF₆氣體分解組分及其含量的監測；

3、該傳感器所選材料，特別是聚光杯、集光杯內壁鍍鉬，未考慮GIS內部電氣絕緣要求，用作在線檢測GIS內部SF₆氣體分解組分及其含量時會帶來新的絕緣缺陷，進而會導致GIS產生絕緣故障，影響電力系統的可靠運行；

4、該傳感器所使用的紅外光源，的光譜范圍比較大，但SF₆分解組分氣體之間吸收譜帶較為接近，因此利用該傳感器檢測SF₆分解組分氣體存在較大的交叉干擾情況。并且該傳感器只能檢測目標氣體的濃度，而不能檢測GIS中SF₆氣體的分解組分及其含量，因此不能有效的預防GIS故障的發生，進而不能確保電力系統的正常運行。

發明內容

本發明的目的是針對現有檢測GIS中SF₆氣體分解組分及其含量的氣體傳感器的不足，提供一種在線檢測GIS中SF₆分解組分的內置紅外氣體傳感器。本發明能在線實時準確地對GIS內部局部放電氣體分解組分進行檢測，具有結構簡單，抗干擾能力強、便于操作、響應時間快、檢測的準確性高、精度高等優點，能夠及時發現GIS的內部絕緣缺陷，保證電力系統的安全運行，提高系統供電的可靠性。