专利名称：六氟化硫气体湿度检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及高压电气设备安全检测技术，更具体地说，涉及一种用于检测高 压电气设备中六氟化硫气体湿度的检测装置。
背景技术：
随着科学技术的发展，六氟化硫(SF6)气体日益引起人们的兴趣和专注。六氟化 硫气体因其具有不燃烧的特性，并具有优异的绝缘性能和灭弧性能，越来越多的被应用在 高压绝缘电气设备中。例如，六氟化硫断路器和六氟化硫全封闭组合电器(GIS)的应用已
经相当普遍。然而，六氟化硫气体中的水分对电气设备的危害是非常大的，主要表现为以下四 点1、六氟化硫水解反应生成氢氟酸和亚硫酸，这些气体具有腐蚀性，可严重腐蚀电气设 备；2、六氟化硫气体中的水分，会加剧低氟化物的水解；3、使金属氟化物水解，在六氟化硫 被电弧分解成原子态S、F的同时，触头蒸发出大量的金属铜和钨蒸气，该蒸气与六氟化硫 在高温下会发生反应，生成金属氟化物和低氟化物，例如氟化亚硫酰、氟化氢等，氟化亚硫 酰是剧毒的，对人体有很大的危害，氟化氢也是毒性气体，它不仅具有腐蚀性而且还可严重 烧伤肌体；4、由于六氟化硫气体中的水分以水蒸气的形式存在，在温度降低时，可能在设备 内部结露，附着在零件表面，如电极、绝缘子表面等，容易产生沿面放电(闪络)而引起事 故。因此，对六氟化硫电气设备气体湿度的现场检测是非常必要的，也是保证电网可 靠运行的重要监测手段。目前电力系统常用的六氟化硫气体湿度检测方法主要有电解法、 阻容法、露点法。但这些方法不一定适用于室外和变电站现场，且数据的准确性也很难比 对。目前，变电站现场测试六氟化硫气体湿度普遍采用携带方便、操作简单的精密“露点 仪”，但是在实际操作中，往往会因外界干扰或其它各种因素的影响，使得测试数据不准确， 从而造成测试结果的误判断。例如，测量低湿度六氟化硫气体时，露点显示值很难稳定，而 且仪器需要较大的制冷功率和较长的制冷时间，尤其是水分很少时，在仪器的冷镜面上需 收集到足够的水分子才能建立气相平衡的稳定露层，这一过程需要很长的时间和很多的被 测气体。而且露点仪受环境温度的影响较大，在环境温度较高时，仪器易出现读数异常等现 象。各类以蒸气形式存在的杂质，也会对测量结果产生影响。归纳起来，采用目前现有的方法主要有以下几点不足受外界干扰多，有镜面污染 的问题，测量时间长，消耗被测气体过多。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种利用光 声光谱技术的六氟化硫气体湿度检测装置。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是提出一种六氟化硫气体湿度检 测装置，包括通过管路依次连接的进气口、气体流量调节阀、进气阀门、光声池和出气阀门，所述进气口通过管路与被测设备的采样口连接，所述进气阀门和出气阀门分别连接于光声 池的气体输入口和气体输出口，所述检测装置还包括接收所述光声池传输的检测信号并进 行分析和处理以输出检测结果的集成控制模块、用于显示检测结果的显示器、以及为所述 检测装置中各部分供电的电源模块。根据本实用新型一个实施例的六氟化硫气体湿度检测装置中，所述管路为聚四氟 乙烯管、不锈钢管或铜管。一个示例中，所述管路的管径为3mm。根据本实用新型一个实施例的六氟化硫气体湿度检测装置中，所述进气阀门和所 述出气阀门的开闭由所述集成控制模块控制。根据本实用新型一个实施例的六氟化硫气体湿度检测装置中，所述检测装置还包 括通过管路与所述出气阀门连接的气体干燥装置和气体回收装置。根据本实用新型一个实施例的六氟化硫气体湿度检测装置中，所述光声池是容积 为5ml的正方体光声池。根据本实用新型一个实施例的六氟化硫气体湿度检测装置中，所述电源模块采用 外接电源或蓄电池或二者的结合。一个示例中，所述电源模块是12v供电电池。本实用新型的六氟化硫气体湿度检测装置基于光声光谱技术来检测六氟化硫气 体湿度，因而具有以下优点(1)由于采用光声光谱技术，直接测量被测气体对光的吸收所产生的超声波，而且 还能测出吸收光子能量很小或不吸收光子能量气体的相位移动来检测被测气体中的水分， 其灵敏度高，运行稳定，性能可靠。(2)光声池的体积小，不需要被测气体的持续流动，封闭气体测量，所以，其检测时 间短，制造容易，价格低廉，对被测设备中的六氟化硫的需求量能减少到最小的程度。(3)与电解法、阻容法、露点法等技术相比，光声光谱法可有效避免受环境温度影 响大、仪器难以稳定、测量时间长等不足，而且，因减少了被测气体的吹扫和平衡时间，使得 测试过程中最大限度的减少了测试过程对设备的损害。
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中图1是根据本实用新型一个实施例的六氟化硫气体湿度检测装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施 例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本实用新型，并不用于限定本实用新型。本实用新型提出的六氟化硫气体湿度检测装置利用了光声光谱技术。光声光谱技 术的原理是当物质吸收周期性调制的光能后，转变为热能，周期性热流使周围介质热胀冷 缩而产生声信号，即为光声信号。由于光声效应中产生的声能直接正比于物质吸收的光能， 而不同成分的物质在不同光波波长处出现吸收峰值，因此当具有多谱线(或连续光谱)的 光源以不同波长的光束相继照射样品时，样品内不同成分的物质将在与各自的吸收峰相对 应的光波波长处产生光声信号极大值，由此得到光声信号随光波波长改变的曲线称为光声谱。光声谱实际上代表物质的光吸收谱，因此利用光声效应可以对被测物质的结构和组分 进行定性定量分析。图1是根据本实用新型一个实施例的六氟化硫气体湿度检测装置的结构框图。如 图1所示，该六氟化硫气体湿度检测装置100包括依次通过管路连接的进气口 12、气体流量 调节阀14、进气阀门16、光声池20、出气阀门32、气体干燥器34和气体回收装置36。进气 口 12用于在检测时通过管路与被测电气设备例如被测GIS或断路器的取样口连接，以引入 待检测的六氟化硫气体。本实用新型中所采用的管路可以是内壁光滑、不易吸潮的聚四氟 乙烯管，或者也可以是不锈钢管或铜管，管径为3mm。进气口 12进而通过管路与气体流量调 节阀14连接。气体流量调节阀14可以是手动调节阀，也可以是自动调节阀，其进一步通过 管路与进气阀门16连接。进气阀门16和出气阀门32分别连接在光声池20的气体输入口 和气体输出口，前者为光声池20输入待检测的六氟化硫气体，后者将检测后的六氟化硫气 体导出，并通过气体干燥器34干燥后，由气体回收装置36回收，进行相应处理例如干燥、提 纯、压缩后作为储备气体待用。光声池20利用光声光谱技术检测其内引入的六氟化硫气体，并将检测到的信号 传输给集成控制模块40进行分析，获得检测气体中的水分含量(即湿度值)。当被测六氟 化硫气体送到光声池20后，关闭气路两侧的进气阀门16和出气阀门32。然后利用一束强 度可调制的单色光源照射到密闭的光声池20内的被测样品上，气体吸收光能，并立即以释 放热能的方式退激。释放的热能使样品和周围介质按光的调制频率产生周期性加热，从而 导致介质产生周期性压力波动，这种压力波动用微音拾音器和压电陶瓷传声器检测到，并 通过放大得到光声信号。然后集成控制模块40通过对光声信号图谱进行分析，便可输出测 试数据。光声池20可以通过现有的各种结构的光声池来实现。例如，光声池20可以采用 正方体设计，容积为5ml。集成控制模块40与显示器50连接，将分析得到的测试数据通过显示器50输出， 例如，可输出露点值、PPM值、测试压力、测试温度、测试时间等测试结果信息。集成控制模 块40还对本检测装置100的各部件进行控制，例如，控制进气阀门16和出气阀门32的开 闭，控制光声池20的工作进程及检测信号的传输，控制显示器50正确的显示检测数据，控 制电源模块60，以合理的分配本装置100中各部分的供电需求。集成控制模块40还电源模 块60为本装置100中各部分供电，其可以采用外接电源，也可以采用蓄电池，或者是二者的 结合。例如，电源模块60可采用12v电池供电。图1所示的六氟化硫气体湿度检测装置100的工作过程如下将管路与被测电气 设备例如GIS或断路器的取样口连接，打开取样口阀门，排气冲洗管路约8-15秒，然后将该 管路的另一端连接到本检测装置的进气口 12。这样操作的目的是为了尽可能的减少因管 路内的水分对测试结果的影响。将管路连接到检测装置100的进气口 12后，调节气体流量 调节阀14。连接好管路及电源，集成控制模块40控制进气阀门16和出气阀门32同时打 开，让待测气体吹扫约15-20秒，然后关闭出气阀门32，再关闭进气阀门16。检测装置100 将测量光声池20中气室的气压，判断是否在正常测量范围内，否则打开进气阀门16或出气 阀门32，再次补气或排出气体使气压在正常范围内。然后，由光声池20对其内的待测气体 进行检测。通过约10-20秒的测量后，光声池20将检测到的信号传输给集成控制模块40， 经过集成控制模块40的计算和分析，将最后检测数据通过显示器50输出，例如可输出露点值、PPM值、测试压力、测试温度、测试时间等测试结果。本实用新型提出的六氟化硫气体湿度检测装置可以用于六氟化硫电气设备例如 六氟化硫断路器和全封闭组合电器的现场湿度检测，其结构简单，操作简便，运行可靠，检 测精度高，检测速度快，维护量小，需要样气少，对测试设备损伤最小，节省人力物力，可极 大提高电力设备的运行效率。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本 实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型 的保护范围之内。
权利要求一种六氟化硫气体湿度检测装置，其特征在于，包括通过管路依次连接的进气口、气体流量调节阀、进气阀门、光声池和出气阀门，所述进气口通过管路与被测设备的采样口连接，所述进气阀门和出气阀门分别连接于光声池的气体输入口和气体输出口，所述检测装置还包括接收所述光声池传输的检测信号并进行分析和处理以输出检测结果的集成控制模块、用于显示检测结果的显示器、以及为所述检测装置中各部分供电的电源模块。
2.根据权利要求1所述的六氟化硫气体湿度检测装置，其特征在于，所述管路为聚四 氟乙烯管、不锈钢管或铜管。
3.根据权利要求2所述的六氟化硫气体湿度检测装置，其特征在于，所述管路的管径 为 3mm0
4.根据权利要求1所述的六氟化硫气体湿度检测装置，其特征在于，所述进气阀门和 所述出气阀门的开闭由所述集成控制模块控制。
5.根据权利要求1所述的六氟化硫气体湿度检测装置，其特征在于，所述检测装置还 包括通过管路与所述出气阀门连接的气体干燥装置和气体回收装置。
6.根据权利要求1所述的六氟化硫气体湿度检测装置，其特征在于，所述光声池是容 积为5ml的正方体光声池。
7.根据权利要求1所述的六氟化硫气体湿度检测装置，其特征在于，所述电源模块采 用外接电源或蓄电池或二者的结合。
8.根据权利要求7所述的六氟化硫气体湿度检测装置，其特征在于，所述电源模块是 12v供电电池。
专利摘要本实用新型涉及一种六氟化硫气体湿度检测装置。所述检测装置包括通过管路依次连接的进气口、气体流量调节阀、进气阀门、光声池和出气阀门，所述进气口通过管路与被测设备的采样口连接，所述进气阀门和出气阀门分别连接于光声池的气体输入口和气体输出口，所述检测装置还包括接收所述光声池传输的检测信号并进行分析和处理以输出检测结果的集成控制模块、用于显示检测结果的显示器、以及为所述检测装置中各部分供电的电源模块。所述检测装置利用光声光谱技术，结构简单，检测精度高，检测速度快，维护量小，需要样气少，对测试设备损伤最小，特别适用于六氟化硫电气设备例如六氟化硫断路器和全封闭组合电器的现场湿度检测。
文档编号G01N21/31GK201724899SQ201020280140
公开日2011年1月26日 申请日期2010年8月3日 优先权日2010年8月3日
发明者冯魏巍, 祁军 申请人:祁军;冯魏巍