[發明專利]一種SF6氣體傳感器及其制備方法

在審

• 申請號: 201611085817.9
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN108120904A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 李璐;陳碩;鄭天祥;劉占云;侯繼彪;牛曉晨;葉志齊;單來之;高慧;高運興;陳文康;李江偉
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院;國家電網公司;國網山東省電力公司泰安供電公司;天津市普迅電力信息技術有限公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明提供了一種SF6氣體傳感器，其包括：帶有通氣孔的硅尖陣列負電極(1)、帶有通氣孔的平面網狀正電極(2)以及隔離硅尖陣列負電極(1)和平面網狀正電極(2)的絕緣材料(3)；所述SF6氣體傳感器是按下述方法制備：用MEMS工藝以單晶硅片為襯底制備帶有通氣孔的硅尖陣列負電極；用MEMS工藝以玻璃為襯底制備平面網狀正電極；將硅尖陣列煩電極和平面網狀正電極結合固定；連接引線及外圍電路形成MEMS SF6氣體傳感器。本發明采用帶有通氣孔的硅尖陣列電極和平面網狀電極代替傳統負電暈放電SF6氣體傳感器中的放電針電極和平板電極，降低了每個針尖的電暈放電電流，提高了傳感器的穩定性和壽命。

技術領域

本發明涉及氣體傳感器技術領域，尤其涉及一種SF6氣體傳感器及其制備方法。

背景技術

六氟化硫(SF6)氣體絕緣強度高，在高壓、超高壓、特高壓領域幾乎成為唯一的絕緣和滅弧介質，已廣泛應用于電力系統氣體絕緣變電站(GIS)、氣體絕緣變壓器(GIT)和氣體絕緣斷路器(GCB)等，由于制造、安裝等存在不足以及材料老化等因素，SF6氣體泄漏成為該類電氣設備普遍存在的一個問題。

SF6的泄露不僅會降低電力設備的絕緣強度和削弱熄弧能力，對電力設備的安全運行和電力系統的穩定可靠造成威脅，甚至還有可能造成人員傷害和大氣污染的惡性后果。因此，對電氣設備中SF6氣體泄露的監測不可或缺。

在SF₆氣體泄漏檢測中一般使用基于負電暈放電原理的SF₆氣體傳感器，

通常情況下SF₆氣體傳感器為針－板結構，其中氣流方向與平板電極垂直，不利于氣體的自然流動，因此普遍采用外加吸氣裝置的方式提高響應速度，但同時也破壞了SF₆氣體的濃度分布，影響檢測精度并增加了基于該傳感器的檢測儀器的體積和功耗。

已有技術“便攜式滅弧氣體檢漏儀的設計及實現”(凌榮耀，歐林林，俞立電子測量與儀器學報2013，27(6)：572‐576)及中國發明專利“高壓斷路器滅弧氣體定位檢漏儀”(申請號：201310327893.6)針對上述問題提出了一種無底針－筒結構的SF₆傳感器，該結構下的電暈放電過程中形成的離子風帶動周圍氣體，形成的氣流實現自動給吸氣的功能，從而省去吸氣裝置，降低了檢測儀器的體積和功耗，并減小了對氣體濃度分布的破壞，從而提高傳感器檢測精度。

此外，針對傳統單針－板結構SF₆氣體傳感器壽命、靈敏度等方面的問題，“負電暈放電在SF6氣體泄漏檢測中的應用研究“(張軍，張虹儀表技術與傳感器2010，6：107‐108)披露了采用多尖端電極放電形式，并使氣體流動方向與放電方向垂直，擴大放電區域，增加SF6氣體與放電區域的接觸面積，從而提高傳感器的線性范圍和使用壽命。

現有的負電暈放電SF₆傳感器在檢測過程中放電電極一般處于約1500V的高壓狀態，這就要求檢測儀器能夠產生脈沖或恒定的高壓，從而對檢測儀器的功耗、穩定性以及傳感器的壽命均會造成不利影響，成了負電暈放電SF₆傳感器應用在相關行業的瓶頸。

因此為了降低負電暈放電SF₆傳感器檢測過程中的放電電壓，需要提供一種減小針尖電極的曲率半徑及與陽極電極的間距，使得被測氣體進入傳感器放電區域的速度減小，導致傳感器響應速度降低的技術方案來滿足現有技術的需要。

發明內容

本發明提供一種SF₆氣體傳感器及其制備方法，用于降低負電暈放電SF6傳感器檢測過程中的放電電壓。

本發明提供一種SF6氣體傳感器，包括：帶有通氣孔的硅尖陣列負電極(1)、帶有通氣孔的平面網狀正電極(2)以及將所述硅尖陣列負電極(1)和平面網狀正電極(2)隔離的絕緣材料(3)。

所述通氣孔便于被測氣體在SF6氣體傳感器內擴散。