六氟化硫氣體放電微量組分的紅外檢測裝置及方法

專利名稱：六氟化硫氣體放電微量組分的紅外檢測裝置及方法
技術領域：
本發明屬于氣體紅外吸收光譜分析技術領域，特別是涉及六氟化硫(SF6)氣體紅外吸收光 譜分析裝置及方法。
背景技術：
氣體絕緣組合電器(GIS)，以六氟化硫(SF6)氣體作為絕緣介質，具有絕緣強度高、運行 穩定、占地面積少和維護工作量小等優點，在電力系統中，尤其在大中城巿城網建設和改造 中得到愈來愈廣泛的應用。但是從近年來的運行情況來看，國內外的GIS在使用中都出現了 許多問題，其中以絕緣故障為主，絕緣故障最通常的特征是GIS中的絕緣介質在完全擊穿 前發生局部放電(PD)。在放電的作用下，SF6氣體發生分解，主要分解產物是SOF2、 S02F2、 CF4、 S02、 SOF4、 S2Fu)等，因此，可用采氣袋等容器定期將GIS中的SF6氣體樣本帶到實驗 室進行氣體組分分析，從而判斷GIS的設備故障情況，避免大停電事故的發生，所以研究SF6
氣體放電分解微量檢測裝i及方法是保證電力系統安全運行的重要手段之一。
現有的檢測六氟化硫(SF6)氣體放電分解組分的裝置及方法，是紅外吸收光譜分析法，該 方法是采用傅里葉變換紅外光譜儀對GIS中SFs氣體的氣樣進行檢測分析，該光譜儀因具有 檢測快速，直接對氣樣進行檢測且不消耗氣樣，并能同時完成多個組分的檢測等優點，在電 力系統的試驗中得到廣泛應用。但是，由于GIS中SF6氣體局部放電時，分解產物的濃度很 低，為^L/L量級，加上紅外光源一般較弱、紅外檢測器靈敏度較低，造成微量氣體組分的檢 測非常困難。現有傅立葉變換紅外檢測光譜儀的氣體池如天津天光光學儀器有限公司生產的 O.l米的短光程氣體池，如圖l所示，該短光程氣體池結構簡單，主要由圓柱型玻璃外壁，兩 個窗片，進氣玻璃閥，出氣玻璃閥組成，紅外光線直接經兩個窗片透射氣體池，無其他增加 光程長措施，有效光程長只有0.1米，如圖2所示，利用此短光程氣體池對100pL/L的S02 標準氣體、22jiL/L的S02F2標準氣體進行檢測得到的光譜圖分辨率低，信噪比低，檢測限低， 精度低，只能粗糙的進行定性分析，無法進行定量分析。

發明內容
本發明目的是針對現有檢測六氟化硫(SFs)氣體放電組分的裝置及方法的不足之處，提出 一種六氟化硫氣體放電微量組分的紅外檢測裝置及方法，具有線性好，檢測限高，檢測快速,不消耗樣氣，同時檢測多個組分，信噪比高，精確度高等特點。
本發明機理為本發明裝置中的氣體池為長光程氣體池，基于懷特池結構原理，利用三 個凹面反射鏡實現光線的往返反射來增加光程長，主要的元件為池內的三鏡系統，三球面反 射鏡的曲率半徑相等，如圖6所示，MI、 M2為物鏡，M3為場鏡，由凹球面反射鏡的特殊光 路可知，球面鏡上任意點與曲率中心的連線都可以作為其主光軸，又因入射光線與反射光線 關于主光軸對稱，所以各鏡的入射點與像點關于其曲率中心對稱，三鏡系統中入射光線入射 到M1上，經M1反射光線射于M3上，經M3反射到M2上，M2反射到M3上，經M3反
射再回到M1上的出射點。Ml、 M2兩物鏡的曲率中心C4,C乂置于M3場鏡的前反射面上， M3的曲率中心O于M1和M2的中間處，這樣便形成了一個共軛系統，M1上的點對應M2 上的點，M3上的像點發出的光經Ml或M2反射后在原像點附近形成一個像點，同排相鄰像 點之間的間距為物鏡曲率中心距離的2倍，通過調節兩球面物鏡曲率中心距離和球面場鏡的 尺寸大小可以確定總的反射次數，在此也需考慮紅外光斑本身的大小，入射光線的入射方式 決定了場鏡M3上的像點分布圖，反射次數可以通過球面場鏡M3上的像點來判定，例如物 鏡上像點為n個，則
N=2*n+2 ( 1 )
式中N為反射次數。
實現本發明目的技術方案是 一種六氟化硫氣體放電微量組分的紅外檢測裝置，主要由 感應調壓器、無電暈實驗變壓器、無局部放電保護電阻、標準電容分壓器、GIS模擬元件、 無感電阻、傅里葉變換紅外光譜儀、寬頻高速超大容量數字存儲示波器構成。GIS模擬元件 為申請號為200710078493.0 "六氟化硫放電分解氣體組分分析系統及其使用方法"專利，公 開的六氟化硫放電分解裝置。本發明的特征是傅里葉變換紅外光譜儀中的氣體池為能有效 檢測微量組分的長光程氣體池，本發明長光程氣體池主要包括樣品池、硼硅玻璃外殼、球面 物鏡、不銹鋼管、窗片、球面場鏡、金屬外殼基底、反射鏡、反射鏡微調按鈕、真空表、出 氣不銹鋼閥門、進氣不銹鋼閥門、氣體池頂部金屬外殼。在金屬外殼基底下端面內側的左、 右，分別固接有反射鏡微調按扭和反射鏡，反射鏡微調按扭用以調節反射鏡的角度。在金屬 外殼基底左、右兩側面上并分別對應于兩反射鏡鏡面中心處，分別設置有通光孔，以便紅外 光譜儀發射出的紅外線，通過一個通光孔直射在金屬外殼基底內側的一個反射鏡上，該反射 鏡將直射來的紅外光線通過窗片射入樣品池內，紅外光線在樣品池內發生多次的反射，最終 反射光線入射到金屬外殼基底內側的另一反射鏡，通過另一通光孔出射。在金屬外殼基底的 上端面外側的左、右，并分別對應于兩個反射鏡的正上方，分別裝設有窗片，兩個窗片的材料為溴化鉀(kBr)或氟化鈣(CaF)等，在中紅外波段不吸收紅外光線，使紅外光線可以無 損粍的進出樣品池并對樣品池起密封作用。硼硅玻璃外殼的下端通過密封圈和螺母與金屬外 殼基底固接，硼硅玻璃外殼的上端通過密封圏和螺母與氣體池頂部金屬外殼固接，因此金屬 外殼基底的上端面，窗片，硼硅坡璃外殼，氣體池頂部金屬外殼就構成了一個封閉的樣品池， 從而保證氣體樣品在樣品池內不受外界的干擾，且通過硼硅坡璃外殼可以方便的觀察樣品池 內紅外光線的光路。在金屬外殼基底上端面外側的左、右窗片之間的中間位置，固接有球面 場鏡(M3),在氣體池頂部金屬外殼內側的左、右并分別與兩個窗片對應處，分別固接有球 面物鏡(Ml和M2)，兩球面物鏡(Ml和M2)的曲率中心均位于對側球面場鏡(M3)的反 射面上，球面場鏡(M3)的曲率中心位于兩球面物鏡(Ml和M2)之間。樣品池上端的兩 個球面物鏡(Ml和M2)和樣品池下端的球面場鏡的曲率中心在一個平面上，且三個球面反 射鏡的曲率半徑相等，在樣品池內構成了一個紅外光線多次反射的共軛系統，增長了紅外線 的光程。在氣體池頂部金屬外殼的外側左、右，分別固接有不銹鋼管，兩不銹鋼管的一端均 與樣品池相通，另一端分別固接有進氣不銹鋼閥門、出氣不銹鋼閥門及真空表，兩不銹鋼管 分別用于通過閥門引入和引出樣氣，進氣不銹鋼閥門控制進氣，出氣不銹鋼閥門控制出氣， 真空表用于實時觀察樣品池內的氣壓。一種六氟化硫氣體放電微量組分紅外檢測方法，利用本發明裝置，對GIS中的SF6氣體 放電分解微量組分進行紅外檢測的具體步驟如下(1)實驗準備1) 裝入長光程氣體池在傅里葉變換紅外光譜儀中的樣品槽內，先安放好與長光程氣體池匹配的三腳架，再將 本發明裝置的長光程氣體池安置在三腳架上，并用螺釘固定。2) 接入真空泵第(l)一l)步完成后，接入真空泵及其電源，將真空泵的出氣管道置于室外，用轉接頭將 本發明裝置的出氣不銹鋼閥門與真空泵的進氣接口連接。3) 抽真空第(1)一2)步完成后，關閉本發明裝置的進氣不銹鋼閥門，用第(l)一l)步接入的真空泵對 長光程氣體池的樣品池抽真空后，關閉出氣不銹鋼閥門，防止真空泵油倒流入樣品池內；靜 置11一13小時再觀察真空表示數是否變化，檢驗其密封性能，并記錄真空氣壓，以便反推分解組分的濃度。4) 通入待測氣體第(1)一3)步完成并通過密封性能檢驗后，打開進氣不銹鋼閥門，利用采氣袋或鋼瓶將從 GIS模擬元件采集的SF(s氣體局部放電分解組分通入樣品池內，至預設氣壓為止。5) 確定最佳檢測氣壓第(l)一4)步完成后，樣品池內的氣壓從5kPa依次增加至100kPa，每次增加lkPa，分別 在各個氣壓條件下進行紅外吸收光譜檢測實驗，利用各氣壓下檢測得的紅外吸收光譜圖的信 噪比，分辨率，基線漂移等參數來確定最佳檢測氣壓。6) 選擇最佳儀器分辨率第(1)一5)步完成后，由于紅外吸收光譜儀自身的分辨率對紅外吸收光譜圖的質量有重大 的影響，檢測氣體組分時紅外吸收光譜儀自身的分辨率不同于檢測固體和液體組分，所以在 檢測氣壓及其他條件一定時，調節儀器分辨率，根據光譜圖的信噪比，分辨率，基線漂移等 參數來確定最佳儀器分辨率。(2) 組分分析第(l)步完成后，利用傅里葉變換紅外光譜儀對樣品池內的氣體樣品進行紅外吸收光譜檢 測，得到紅外吸收光譜圖，利用檢測得到的紅外吸收光譜圖能分析SFe氣體的放電分解情況， 并將所得光譜圖存入相應的譜圖庫。(3) 排氣第(2)步完成后，由于SF6的分解組分有腐蝕性和劇毒，所以檢測后氣體不能長時間的存 放在樣品池內，也不能直接排放在室內外，因此檢測結東后利用真空泵通過出氣不銹鋼閎門 將檢測后的氣體抽于室外處理，以保證設備和人員安全。(4) 存放氣體池第(3)步完成后，由于本發明裝置中的窗片為KBr或CaF材料做成，該材料具有強吸水性， 易受潮，為此，實驗完畢后將長光程氣體池從傅里葉變換紅外光譜儀中取出，置于真空袋中 存放、備用。本發明釆用上述技術方案后，主要有以下檢測特點7組分有SFe、 S02F2、 SOF2、 S02、 SOF4、 SF4、 HF、 SzFk)等。2. 與現有短光程氣體池檢測效果相比，本發明可以有效檢測出零點幾^L/L級的S02F2、 SOF2、 S02等各種SF6放電分解氣體產物，能夠十分準確的進行組分定性分析。3. 圖7、 8為設計的長光程氣體池檢測到的lOOpL/L S02標準氣體、22pL/L S02F2標準氣體 的標準譜圖，圖9、 10為SOF2單一氣體和S02F2、 SOF2混合氣體的標準圖譜，四圖與現有 短光程氣體池檢測光譜2比較不難發現，長光程氣體池檢測精度高，紅外吸收光譜圖分 辨率高，對稱性好，信噪比高，精度高，完全可以實現SF6放電分解微量組分的定量研究。本發明可廣泛用于GIS設備在線運行的局部放電檢測，為科研、教學、研究院，設備制 造廠家及電力系統中對GIS設備PD在線狀態檢測的理論分析和應用研究提供可靠數據。


圖1為現有短光程氣體池的結構圖；圖2為現有短光程氣體池檢測標氣獲取的紅外吸收光譜圖，其中a為S02標準氣體的標 準紅外吸收吸收光譜圖，b為S02F2標準氣體的標準紅外吸收吸收光譜圖；圖3為本發明裝置的原理圖；圖4本發明裝置的外形圖；圖5本發明裝置的放大結抅圖；圖6為本發明裝置的光線傳播示意圖，圖中C4,C4'為兩物鏡的曲率中心，O為場鏡的曲 率中心，Ml、 M2為物鏡，M3為場鏡；圖7為研制的長光程氣體池測得S02標準氣體標準圖；圖8為研制的長光程氣體池測得S02F2標準氣體標準圖；圖9為研制的長光程氣體池測得SOF2標準氣體標準圖；圖10為研制的長光程氣體池測得S02F2和SOF2混合氣體的標準氣體標準圖；圖11為研制的氣體池測得的SF6放電分解組分紅外吸收光譜區間圖。圖中1，樣品池；2,硼硅玻璃外殼；3,窗片；4，進氣玻璃閥；5，出氣玻璃閥；6， 感應調壓器；7,無暈實驗變壓器；8,無局部放電保護電阻；9，標準電容分壓器；10， GIS模擬元件；11,無感電阻；12，傅里葉變換紅外光譜儀；13,寬頻高速超大容量數字存儲示 波器；14,通光孔；15，金屬外殼基底；16，球面場鏡；17，螺母；18，密封圈；19，氣體 池頂部金屬外殼；20,進氣不銹鋼閥門；21,出氣不銹鋼閥門；22，真空表；23,不銹鋼管； 24,球面物鏡；25,反射鏡微調按鈕；26,反射鏡。
具體實施方式
下面結合具體實施方式
，進一步說明本發明。 實施例如圖3 6所示， 一種六氟化硫氣體放電微量組分的紅外檢測裝置，主要由感應調壓器6、 無暈實驗變壓器7、無局部放電保護電阻8、標準電容分壓器9、 GIS模擬元件IO、無感電阻 11、傅里葉變換紅外光譜儀12、寬頻高速超大容量數字存儲示波器13構成。GIS模擬元件為 申請號為200710078493.0 "六氟化硫放電分解氣體組分分析系統及其使用方法"專利，公開 的六氟化硫放電分解裝置。特征是傅里葉變換紅外光譜儀中的氣體池為能有效檢測微量組 分的長光程氣體池。長光程氣體池主要包括樣品池1、硼硅玻璃外殼2、球面物鏡24、不銹 鋼管23、窗片3、球面場鏡16、金屬外殼基底15、反射鏡26、反射鏡微調按鈕25、真空表 22、出氣不銹鋼閥門21、進氣不銹鋼閥門20、氣體池頂部金屬外殼19。在金屬外殼基底5 下端面內側的左、右，分別固接有反射鏡微調按扭25和反射鏡26,反射鏡微調按扭25用以 調節反射鏡26的角度。在金屬外殼基底15左、右兩側面上并分別對應于兩反射鏡26鏡面中 心處，分別設置有通光孔14,以便紅外光譜儀發射出的紅外線，通過一個通光孔14直射在 金屬外殼基底15內側的一個反射鏡26上，該反射鏡26將直射來的紅外光線通過窗片射入樣 品池1內，紅外光線在樣品池1內發生多次的反射，最終反射光線入射到金屬外殼基底15內 側的另一反射鏡26,通過另一通光孔14出射。在金屬外殼基底15的上端面外側的左、右， 并分別對應于兩個反射鏡26的正上方，分別裝設有窗片3，兩個窗片3的材料為溴化鉀(kBr) 或氟化鈣(CaF)等，在中紅外波段不吸收紅外光線，使紅外線可以無損耗的進出樣品池1 并對樣品池l起密封作用。硼硅玻璃外殼2為圓柱型，內直徑為104mm，厚度為4mm,硼硅 玻璃外殼2的下端通過密封圈18和螺母17與金屬外殼基底15固接，硼硅玻璃外殼2的上端 通過密封圈18和螺母17與氣體池頂部金屬外殼19固接，因此金屬外殼基底15的上端面， 窗片3,硼硅玻璃外殼2，氣體池頂部金屬外殼19就抅成了一個封閉的樣品池1，從而保證 氣體樣品在樣品池內不受外界的干擾，且通過硼硅玻璃外殼2可以方便的觀察樣品池1內紅 外光線的光路。在金屬外殼基底15上端面外側的左、右窗片3之間的中間位置，固接有球面場鏡16， 球面場鏡16的中心距金屬外殼基底15上端面中心位置4.16mm，球面場鏡16的 長為89mm，寬為52mm，且長邊與兩個窗片3中心的連線方向平行。在氣體池頂部金屬外殼 19內側的左、右并分別與兩個窗片3對應處，分別固接有球面物鏡24,球面物鏡24長為 60mm，寬為25mm,球面物鏡24靠近硼硅玻璃外殼2的一側為弧形，其弧垂為13mm,兩 物鏡的長直邊距氣體池頂部金屬外殼19中心4.16mm,且與球面場鏡16的長邊相垂直。兩球 面物鏡24的曲率中心均位于對側球面場鏡16的反射面上，球面場鏡16的曲率中心位于兩球 面物鏡24之間。樣品池1上端的兩個球面物鏡24的曲率中心和樣品池1下端球面物鏡的曲 率中心在一個平面上，且三個球面反射鏡的曲率半徑相等，為500mm,且三反射鏡鏡面都用 反射率為98%的黃金鍍膜，減少反射損耗，長光程氣體池的反射次數為40次，紅外線的光程 為20m。在氣體池頂部金屬外殼19的外側左、右，分別固接有兩不銹鋼管23,兩不銹鋼管 的一端均與樣品池l相通，另一端分別固接有進氣不銹鋼閥門20、出氣不銹鋼閥門21及真 空表22，兩不銹鋼管23分別用于通過閥門引入和引出樣氣，進氣不銹鋼閥門20控制進氣， 出氣不銹鋼閥門21控制出氣，真空表22用于實時觀察樣品池內的氣壓。一種六氟化硫氣體放電微量組分紅外檢測方法，利用本發明裝置，對GIS中的SFs氣體 放電分解微量組分進行紅外檢測的具體步驟如下(1)實驗準備1) 裝入長光程氣體池在傅里葉變換紅外光譜儀12中的樣品槽內，先安放好與長光程氣體池匹配的三腳架，再 將本發明裝置的長光程氣體池安置在三腳架上，并用螺釘固定。2) 接入真空泵第(l)一l)步完成后，接入真空泵及其電源，將真空泵的出氣管道置于室外，用轉接頭將 本發明裝置的出氣不銹鋼閥門21與真空泵的進氣接口連接。3) 抽真空第(1)一2)步完成后，關閉本發明裝置的進氣不銹鋼閥門20,用第(l)一l)步接入的真空泵 對長光程氣體池的樣品池l抽真空后，關閉出氣不銹鋼閥門21，防止真空泵油倒流入樣品池 l內；靜置ll一13小時，再觀察真空表示數是否變化，檢驗其密封性能，并記錄真空氣壓， 以便反推分解組分的濃度。4) 通入待測氣體第(1)一3)步完成并通過密封性能檢驗后，打開進氣不銹鋼閥門，利用采氣袋或鋼瓶將從 GIS模擬元件IO采集的SF6氣體局部放電分解組分通入樣品池1內，至預設氣壓為止。
5) 確定最佳檢測氣體
第(1)—4)步完成后，樣品池內的氣壓從5kPa依次增加至100kPa,每次增加1 kPa，分別 在每個氣壓條件下進行紅外吸收光譜檢測實驗，利用各氣壓下檢測獲得的各紅外吸收光譜圖 的信噪比，分辨率，基線漂移等參數來確定最佳檢測氣壓，本發明的最佳檢測氣壓為100kPa。
6) 選擇最佳儀器分辨率
第(1)一5)步完成后，傅里葉變換紅外吸收光譜儀12自身的分辨率對紅外吸收光譜的質量 有重大的影響，檢測氣體組分時傅里葉變換紅外吸收光譜儀12自身的分辨率不同于檢測固體 和液體組分，所以在檢測氣壓及其他條件一定時，調節儀器分辨率，根據光譜圖的信噪比， 分辨率，基線漂移等參數來確定最佳儀器分辨率，本發明的最佳分辨率為0.5cm"。
(2) 組分分析
第(l)步完成后，利用傅里葉變換紅外光譜儀12對樣品池1內的氣體樣品進行紅外吸收 光譜法檢測，得到紅外吸收光譜圖，利用檢測得到的紅外吸收光譜圖能分析SFe氣體的放電 分解情況，并將所得光譜圖存入相應的譜圖庫。
(3) 排氣
第(2)步完成后，由于SF6的分解組分有腐蝕性和劇毒，所以檢測后氣體不能長時間的存 放在樣品池l內，也不能直接排放在室內外，因此檢測結東后利用真空泵通過出氣不銹鋼閥 門21將檢測后的氣體抽于室外處理，以保證設備和人員安全。
(4) 存放氣體池
第(3)步完成后，由于本發明裝置中的窗片為KBr或CaF材料做成，該材料具有強吸水性， 易受潮，為此，實驗完畢后將長光程氣體池從傅里葉變換紅外光譜儀12中取出，置于真空袋 中存放、備用。
實驗結果
用實施例的方法，對單一標準氣體S02、 S02F2、 SOF2及SOF2和S0J2的混合標準氣體 進行紅外吸收光譜法檢測得到的紅外吸收光譜圖如附圖7、 8、 9、 IO所示，對SFe氣體的局 部放電分解實驗所得的混合氣樣進行紅外吸收光譜法檢測得到的紅外吸收光譜區間圖如附圖ll所示，圖中SOF2吸收頻率為530cnf1, SCbF2吸收頻率為539 cnf1、 544 cnf1、 552 cnT。
由上述實驗可知，SF6氣體局部放電分解各組分的標準氣體及實驗所得混合氣體經本發明 提供的裝置及方法檢測得到的光譜圖的各吸收峰分辨率好，信噪比高，對稱性好，精度高， 本發明所得光譜圖能實現SF6氣體各放電分解組分的定量檢測，為GIS設備在線運行狀態分
析提供可靠數據。
權利要求
1.一種六氟化硫氣體放電微量組分的紅外檢測裝置，主要由感應調壓器(6)、無電暈實驗變壓器(7)、無局部放電保護電阻(8)、標準電容分壓器(9)、GIS模擬元件(10)、無感電阻(11)、傅里葉變換紅外光譜儀(12)、寬頻高速超大容量數字存儲示波器(13)構成，其特征在于傅里葉變換紅外光譜儀(12)中的氣體池為能有效檢測微量組分的長光程氣體池，長光程氣體池主要包括樣品池(1)、硼硅玻璃外殼(2)、球面物鏡(24)、不銹鋼管(23)、窗片(3)、球面場鏡(16)、金屬外殼基底(15)、反射鏡(26)、反射鏡微調按鈕(25)、真空表(22)、出氣不銹鋼閥門(21)、進氣不銹鋼閥門(20)、氣體池頂部金屬外殼(19)，在金屬外殼基底(15)下端面內側的左、右，分別固接有反射鏡微調按扭(25)和反射鏡(26)，在金屬外殼基底(15)左、右兩側面上并分別對應于兩反射鏡(26)鏡面中心處，分別設置有通光孔(14)，在金屬外殼基底(15)的上端面外側的左、右并分別對應于兩個反射鏡(26)的正上方，分別裝設有窗片(3)，兩窗片(3)的材料為溴化鉀或氟化鈣，硼硅玻璃外殼(2)的下端通過密封圈(18)和螺母(17)與金屬外殼基底(15)固接，硼硅玻璃外殼(2)的上端通過密封圈(18)和螺母(17)與氣體池頂部金屬外殼(19)固接，在金屬外殼基底(15)上端面外側的左、右窗片(3)之間的中間位置，固接有球面場鏡(16)，在氣體池頂部金屬外殼(19)內側的左、右并分別與兩窗片(3)對應處，分別固接有球面物鏡(24)，兩個球面物鏡(24)的曲率中心位于球面場鏡(16)的反射面上，球面場鏡(16)的曲率中心位于兩球面物鏡(24)之間，樣品池(1)上端的兩個球面物鏡(24)和下端的球面場鏡(16)的曲率中心在一個平面上，且三個球面反射鏡的曲率半徑相等，在氣體池頂部金屬外殼(19)的外側的左、右，分別固接有不銹鋼管(23)，兩不銹鋼管(23)的一端均與樣品池(1)相通，另一端分別固接有進氣不銹鋼閥門(20)和出氣不銹鋼閥門(21)及真空表(22)。
2. —種六氟化硫氣體放電微量組分紅外檢測方法，其特征在于具體步驟如下(1)實驗準備1 )裝入長光程氣體池在傅里葉變換紅外光譜儀(12)中的樣品槽內，先安放好與長光程氣體池匹配的三腳架，再將本發明裝置的長光程氣體池安置在三腳架上，并用螺釘固定；2)接入真空泵第(l)一l)步完成后，接入真空泵及其電源，將真空泵的出氣管道置于室外，用轉接頭將本發明裝置的出氣不銹鋼閥門(21)與真空泵的進氣接口連接；3) 抽真空第(1)一2)步完成后，關閉本發明裝置的進氣不銹鋼閥門(20),用第(1)一1)步接入的真空泵對長光程氣體池的樣品池(1)抽真空后，關閉出氣不銹鋼閥門(21),靜置11一13小時，再觀察真空表(22)示數是否變化并記錄真空氣壓；4) 通入待測氣體第(1)一3)步完成并通過密封性能檢驗后，打開進氣不銹鋼閥門(20),利用采氣袋或鋼瓶將從GIS模擬元件(10)采集的SF6氣體局部放電分解組分通入樣品池(1)內，至預設氣壓為止;5) 確定最佳檢測氣壓第(l)一4)步完成后，樣品池內的氣壓從5kPa依次增加至100kPa,每次增加1 kPa,分別在各個氣壓條件下進行紅外吸收光譜檢測實驗，利用各氣壓下檢測得的紅外吸收光譜的信噪比、分辨率、基線漂移參數確定最佳檢測氣壓；6) 選擇最佳儀器分辨率第(1)一5)步完成后，調節傅里葉變換紅外光譜儀(12)分辨率并進行紅外吸收光譜法檢測實驗，根據光譜圖的信噪比，分辨率，基線漂移參數來確定最佳儀器分辨率；(2) 組分分析第(l)步完成后，利用傅里葉變換紅外光譜儀(12)對樣品池內的氣體樣品進行紅外吸收光譜檢測，得到紅外吸收光譜圖，并存入譜圖庫；(3) 排氣第(2)步完成后，利用真空泵通過出氣不銹鋼闊門(21)將檢測后的氣體抽于室外處理；(4) 存放氣體池第(3)步完成后，將長光程氣體池從傅里葉變換紅外光譜儀(12)中取出，置于真空袋中存放、備用。
全文摘要
一種六氟化硫氣體放電微量組分的紅外檢測裝置及方法，涉及六氟化硫氣體紅外吸收光譜分析裝置及方法。本發明裝置主要包括感應調壓器、無電暈實驗變壓器、無局部放電保護電阻、標準電容分壓器、GIS模擬元件、無感電阻、傅里葉變換紅外光譜儀、寬頻高速超大容量數字存儲示波器。其中傅里葉變換紅外光譜儀中的氣體池為長光程氣體池。本發明方法是利用本發明裝置，對GIS中的SF₆氣體樣品進行放電微量組分檢測。本發明能準確檢測SF₆氣體放電分解的各種生成物，具有檢測精度高，光譜圖分辨率高，吸收峰對稱性好，信噪比高等特點。本發明可廣泛應用于GIS設備在線運行局部放電的檢測，為GIS設備在線運行狀態分析提供可靠數據。
文檔編號G01N21/35GK101644670SQ20091010456
公開日2010年2月10日 申請日期2009年8月10日 優先權日2009年8月10日
發明者任江波, 炬 唐, 姚陳果, 飛 左, 張曉星, 楊孝華, 謝顏斌 申請人:重慶大學