本實用新型涉及光電技術(shù)檢測技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種檢測絕緣氣體分解的裝置。
背景技術(shù):
六氟化硫(SF6)具有優(yōu)良的絕緣滅弧性能和理化特性,作為絕緣介質(zhì)既可以減小設(shè)備尺寸,又能提高絕緣強度,伴隨著城市用地的日益緊張,廣泛應(yīng)用于組合絕緣電器(GIS)、斷路器(GCB)、變壓器(GIT)、電纜(GIC)、輸電管道(GIL)等輸配電設(shè)備中。
純凈的SF6是無色、無毒、無味、不燃的惰性氣體,在溫度為150℃及以下時不易與其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),正常運行時分解產(chǎn)物極少或不分解。當SF6設(shè)備中發(fā)生絕緣隱患或故障時,無論是局部、電暈、火花或是電弧放電,都必然會引起能量釋放,這些能量會使SF6氣體發(fā)生分解反應(yīng),生成H2S、SO2、HF、SOF2、SF4、等多種低氟硫化物。SF6分解組分會加速GIS內(nèi)絕緣的老化和金屬材料表面的腐蝕,加重局部放電程度,嚴重時還會導(dǎo)致GIS發(fā)生突發(fā)性絕緣故障。因此對SF6分解的檢測是必須的。
目前國內(nèi)外均有大量商業(yè)化的SF6檢測器,歸納起來主要有4種測量方法:高壓擊穿法、色譜法、離子移動度計和紅外光吸收譜法。
高壓擊穿法主要是根據(jù)待測SF6擊穿電壓的變化來進行定性測量,并不能定量給出SF6氣體濃度,而且不能實時在線檢測。
色譜法:色譜法被廣泛應(yīng)用于復(fù)雜組分的分離與鑒定。一般由真空系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、離子源、檢測器和計算機控制等部分組成。優(yōu)點是測量精度和靈敏度較高。缺點是設(shè)備昂貴,且不能實時在線檢測。
離子移動度計法:它是通過對設(shè)備中SF6氣體總體雜質(zhì)含量的測定,來反應(yīng)設(shè)備中SF6氣體的優(yōu)劣程度。優(yōu)點:測量成分多,精度較高。缺點:易受實驗環(huán)境條件影響,不能實時檢測。
綜上所述,現(xiàn)有的SF6氣體檢測方式存在不能夠?qū)崟r檢測,對光源設(shè)備要求高,靈敏度低和易受環(huán)境影響等問題,因此,研制出一種能夠?qū)崟r檢測,對光源設(shè)備要求低,靈敏度高,且不受環(huán)境影響的SF6氣體檢測裝置具有重要的意義
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本實用新型的目的是為了克服目前的SF6氣體檢測設(shè)備存在的上述問題,提供一種定性檢測SF6分解的裝置。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的,一種檢測絕緣氣體分解的裝置,包括:沿光線傳播方向依次設(shè)置光源、準直鏡、第一平面鏡、密封氣室、第二平面鏡和檢測器;
所述光源設(shè)置在準直鏡的焦點位置,所述第一平面鏡和第二平面鏡平行設(shè)置,所述密封氣室包括子氣室A和子氣室B,所述子氣室A一端設(shè)置有第一充氣閥,所述子氣室B一端設(shè)置有第二充氣閥;
從光源發(fā)出的光束,經(jīng)過準直鏡后形成平行光,以入射角θ照射到第一平面鏡前表面,第一路光經(jīng)過第一平面鏡前表面反射、密封氣室子氣室A透射、第二平面鏡折射、第二平面鏡后表面反射和第二平面鏡再次射,第二路光經(jīng)過第一平面鏡折射、第一平面鏡后表面反射、第平面鏡再次折射、密封氣室子氣室B透射和第二平面鏡前表面反射,兩路光最終匯集成一路,入射到檢測器,在檢測器上形成干涉條紋;
所述氣體為SF6氣體。
進一步地,所述光源為CO2激光器。
進一步地,所述入射角θ為30~60°。
進一步地,所述檢測裝置為CCD圖像傳感器。
有益效果:
本實用新型利用光干涉法對SF6分解進行定性檢測,使用時,只要光線射出,就能馬上得到干涉條紋,通過讀數(shù),比較就可以得到檢測結(jié)果,能夠?qū)崟r檢測;本實用新型的檢測裝置對于光源的中心波長沒有特定限制,相比紅外光譜吸收法,對光源設(shè)備的要求低,更易實現(xiàn);通過測量氣體折射率的變化來分析SF6是否分解以及分解的程度,SF6氣體濃度的微小變化,都會引起干涉中心條紋位置的偏移,靈敏度高;而且由于氣室裝置密閉,與外界環(huán)境隔離,受實驗環(huán)境影響小。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)圖;
圖中:1-光源、2-準直鏡、3-第一平面鏡、4-密封氣室、5-第一充氣閥、6-第二充氣閥、7-第二平面鏡、8-檢測器。
具體實施方式
具體實施方式一:參照圖1具體說明本實施方式,本實施方式所述的檢測SF6分解的裝置包括:沿光線傳播方向依次設(shè)置光源1、準直鏡2、第一平面鏡3、密封氣室4、第二平面鏡7和檢測器8;所述光源1設(shè)置在準直鏡2的焦點位置,所述第一平面鏡3和第二平面鏡7平行設(shè)置,所述密封氣室4包括子氣室A和子氣室B,所述子氣室A一端設(shè)置有第一充氣閥5,所述子氣室B一端設(shè)置有第二充氣閥6;
從光源1發(fā)出的光束,經(jīng)過準直鏡2后形成平行光,以入射角θ照射到第一平面3前表面,第一路光經(jīng)過第一平面鏡3前表面反射、密封氣室4子氣室A透射、第二平面鏡7折射、第二平面鏡7后表面反射和第二平面鏡7再次射,第二路光經(jīng)過第一平面鏡3折射、第一平面鏡3后表面反射、第平面鏡3再次折射、密封氣室4子氣室B透射和第二平面鏡7前表面反射,兩路光最終匯集成一路,入射到檢測器8,在檢測器8上形成干涉條紋。
具體實施方式二:本實施方式在具體實施方式一的基礎(chǔ)上進一步限定,所述光源(1)為CO2激光器。
具體實施方式三:本實施方式在具體實施方式一的基礎(chǔ)上進一步限定,所述入射角θ為30~60°。
具體實施方式四:本實施方式在具體實施方式一的基礎(chǔ)上進一步限定,所述檢測器8為CCD圖像傳感器。
本實用新型的工作原理:
光源發(fā)出的光經(jīng)過準直鏡2后變成平行光束,以入射角θ射入第一平面鏡,第一束光經(jīng)第一平面鏡3的前端面的反射,密封氣室4的子氣室A的透射,再經(jīng)第二平面鏡7的折射,第二平面鏡7后端面的反射,第二平面鏡7的再次折射后射出,第二束經(jīng)第一平面鏡3的折射,第一平面鏡3后端面的反射,再經(jīng)第一平面鏡3折射,密封氣室4的子氣室B的透射,再經(jīng)第二平面鏡7的前端面反射后射出,與第一束光匯集成一束光,發(fā)生光干涉現(xiàn)象,產(chǎn)生干涉條紋,從檢測器可觀察到白光光源的干涉現(xiàn)象:中央為白色條紋,兩側(cè)各有一條黑色條紋,其余是以中央白條紋為對稱軸對稱的彩色條紋。在一定的大氣和溫度條件下,當氣室中的氣室A和氣室B中均充入未分解的SF6時,兩光束的光程相同,光程差為0,形成穩(wěn)定不動的干涉條紋,如果把這種情況下干涉條紋的位置記做零級條紋的位置,那么一旦氣室B中的未分解的SF6被分解氣體取代時,則由于折射率的變化使光程差發(fā)生了變化,從而干涉條紋的位置發(fā)生移動,干涉條紋的移動量可直接從望遠鏡的分劃板上讀出,小數(shù)部分從刻微盤上讀出,位移量取決于SF6的分解程度。
設(shè)氣室長度為L,在常溫常壓條件下,純凈的SF6氣體的折射率為n1,SF6分解氣體的折射率為n2,那么通過A、B兩氣室的光程差為L(n1-n2)。設(shè)所用光源的波長為λ,則有:
L(n1-n2)=Nλ (1)
式中N為干涉條紋的移動量,則:
△n=Nλ/L (2)
△n為SF6氣體分解后,氣體折射率的變化,通過△n即能夠判斷出SF6氣體是否分解,及分解的程度。