[發明專利]一種二氧化硫和硫化氫氣體濃度檢測裝置及其檢測方法

在審

• 申請號: 201510588845.1
• 申請日: 2015-09-16
• 公開（公告）號: CN105181615A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發明（設計）人: 張云剛;李繼猛;童凱
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31
• 代理公司: 石家莊一誠知識產權事務所 13116
• 代理人: 續京沙

技術領域：本發明涉及一種氣體濃度的監測系統和方法。

背景技術：SF₆氣體具有優良的絕緣和滅弧性能，廣泛應用于氣體絕緣金屬封閉開關設備(GIS)、SF₆斷路器、互感器等電氣設備中，我國126kV及以上電壓等級的電網主要采用SF₆氣體絕緣的開關設備，尤其在國家電網公司特高壓交流示范工程中均采用GIS或HGIS，可見設備可靠性對電網安全運行至關重要。目前，SF6氣體絕緣設備內部狀態判斷仍存在較大的技術難題，因此尋求有效評估設備運行狀態的方法顯得十分必要和迫切。

前期研究和現場運行表明，對于SF₆氣體絕緣設備的傳動部件零部件異常放電、導體異常發熱、絕緣沿面缺陷、滅弧室內零部件的異常燒蝕等潛伏性故障診斷，及在事故后GIS內部故障定位等方面，基于對SF₆氣體分解物的檢測具有受外界環境干擾小、靈敏度高、準確性好等優勢，已成為運行氣體絕緣設備狀態監測和故障診斷的新技術和有效手段。

隨著氣體絕緣設備的廣泛應用，SF₆氣體分解產物檢測分析技術成為了國內外研究的熱點，開展了初步的試驗研究。結果表明，在電弧放電、火花放電、電暈放電及過熱等情況下，SF₆氣體會分解成多種化學性質活潑的分解物，如SOF₂、H₂S、SO₂和HF等，這些物質的累積可能導致絕緣材料及設備的老化和故障。可見，設備內產生的SF₆氣體分解產物與設備狀態(缺陷或故障)有直接對應關系，亟需實現SF₆氣體分解產物靈敏檢測，以提高設備安全運行。

發明內容：

本發明的目的是為了解決在氣體絕緣金屬封閉開關設備(GIS)、SF₆斷路器、互感器等電氣設備中兩種重要指標氣體二氧化硫和硫化氫氣體的不易檢測的問題，提供一種二氧化硫和硫化氫氣體濃度檢測裝置及其檢測方法。

本發明的二氧化硫和硫化氫氣體濃度的檢測裝置主要包括：氘燈、第一石英透鏡、測試樣品池、電磁閥、壓力計、第二石英透鏡、攝譜儀、計算機；氘燈作為光源，它的前方設有與氘燈發出的光線同軸的第一石英透鏡，在第一石英透鏡與第二石英透鏡之間設有測試樣品池，在第二石英透鏡的另一側設有一臺攝譜儀，攝譜儀的數據輸出端與計算機連接，在上述測試樣品池的底部通過管路分別與電磁閥和壓力計連接，在與電磁閥和壓力計連接的管路上分別設有閥門。

氘燈的光輸出端通過第一石英透鏡變成平行光、平行光通過裝有待測氣體的測試樣品池后通過第二石英透鏡，樣品池中的氣體壓力通過電磁閥和壓力計控制，第二石英透鏡把輸入的平行光會聚到攝譜儀的光檢測輸入端，攝譜儀的數據輸入到計算機，通過計算機的數據處理程序得到低濃度二氧化硫和硫化氫氣體濃度。

本發明的檢測方法如下：

(1)通過攝譜儀得到被測二氧化硫和硫化氫氣體在185-235nm的特征吸收光譜；

(2)對波長為185-235nm的兩種氣體特征吸收光譜數據進行多項式擬合，得到擬合數據I(λ_K)；

(3)把吸收光譜數據I(λ_I)和擬合數據I(λ_K)代入N＝∑∣ln(I(λ_I)/I(λ_K))∣/∑(σ(λ_I)×L)公式中，即可得出被測二氧化硫氣體濃度，公式中的σ(λ_I)為二氧化硫氣體在不同波長處的快變吸收截面值，L為樣品池的有效光程值，N為被測二氧化硫氣體的平均濃度；

(4)把二氧化硫氣體濃度代入公式C＝∑∣ln(I(λ_I)/I(λ_K))-σ₁NL∣/∑(σ₂(λ)×L)得到硫化氫氣體的濃度，C為被測硫化氫氣體濃度，σ₁為二氧化硫吸收截面，σ₂(λ)為硫化氫吸收截面。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

結構簡單、操作方便、成本低、精度高、可以實時在線監測。

附圖說明：

圖1是本發明檢測裝置的示意簡圖；

圖2是實施例中是50ppm二氧化硫與20ppm硫化氫混合氣體的吸收光譜。

圖3是實施例中二氧化硫與硫化氫兩種氣體測量結果圖。

具體實施方式：