一种混合气体低温击穿电压及光谱检测装置制造方法及图纸

一种混合气体低温击穿电压及光谱检测装置，属于高压电试验技术领域；该装置包括：SF6混合气体充放与回收装置，其中包括高压气瓶、混合气体储气罐和压缩机；混合气体击穿电压检测装置，其中包括阻容分压器、示波器、高压电产生装置、封闭容器、密封气室、电极和温度传感器；光谱采集装置，其中包括上位机、光同步触发探头、光纤探头和光纤光谱仪；低温环境设定装置，其中包括温度控制系统、热交换器和冷凝器；本实用新型专利技术弥补了低温环境下实验测量的空缺，有助于严寒地区电力设备应用和对低温混合气体微观参量的研究；能方便准确控制混合气体混合比；可完成混合气体的回收循环利用；能设定混合气体的温度；光谱信息采集具有实时性。

A low temperature breakdown voltage and spectrum detection device for mixed gas

A mixed gas of low temperature breakdown voltage and spectral detection device, belonging to the technical field of high voltage test; the device comprises a SF6 mixed gas discharge and recovery device, including a high pressure cylinder, the mixed gas storage tank and the mixed gas compressor; breakdown voltage detection device, which comprises a resistance capacitance voltage divider, oscilloscope, high-voltage electric generation a closed container, sealing device, gas chamber, electrode and a temperature sensor; the spectrum collection device, which comprises a host computer, optical trigger probe, optical fiber probe and optical fiber spectrometer; low temperature setting device, which comprises a temperature control system, heat exchanger and condenser; the utility model makes up for the vacancy of experimental measurements under low temperature environment. Contribute to the application of electric power equipment in cold area and microscopic parameters on low temperature of mixed gas of gas mixture can be accurately controlled; The mixing ratio of the mixture can be recovered and recycled; the temperature of the mixed gas can be set; and the spectrum information acquisition is real time.

【技术实现步骤摘要】
一种混合气体低温击穿电压及光谱检测装置
本技术属于高压电试验
，具体涉及一种混合气体低温击穿电压及光谱检测装置。
技术介绍
自20世纪60年代开始，SF6气体因具有较高的绝缘能力和优良的灭弧性能被广泛使用在电力工业中，如气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)、气体断路器(GCB)、气体输电管线(GIL)等。然而，SF6在实际应用中存在着一些不如人意之处：SF6气体在压力较大，环境温度过低的情况下容易液化，这使在高寒地区冬季寒冷季节使用受到限制，对电力设备的安全运行构成严重威胁；此外，SF6气体的大量使用会对全球的温室效应产生影响，在《京都议定书》中，SF6被列为受限制的六种温室气体之一，其全球变暖系数(GWP)是CO2气体的23900倍。长期以来，人们为寻找SF6的替代气体进行了大量研究，但尚未发现一种在绝缘性能和灭弧性能方面可以完全替代SF6的气体，于是人们开始寻求使用SF6混合气体(如SF6/N2、SF6/CF4混合气体)作为绝缘灭弧介质，不仅可以降低绝缘气体的液化温度，而且可以减少SF6气体的使用量。目前，对混合气体在高压开关中的应用还处于理论探索阶段，已有的实验研究也是局限于常温状态下的混合气体击穿特性研究，对于低温条件下混合气体击穿绝缘特性及等离子体光谱的问题，有待进一步研究。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的不足，本技术提供一种混合气体低温击穿电压及光谱检测装置。本技术的技术方案：一种混合气体低温击穿电压及光谱检测装置，包括：SF6混合气体充放与回收装置、低温环境设定装置、混合气体击穿电压检测装置和光谱采集装置；所述SF6混合气体充放与回收装置包括：用于存放SF6气体的高压气瓶、用于存放另一种气体的高压气瓶、混合气体储气罐、压缩机1、过滤吸收装置、真空泵、气体连接管路、气体流量计G1、气阀K1、气体流量计G2、气阀K2、电接点压力表G4和气阀K3；所述低温环境设定装置包括：温度控制系统、压缩机2、热交换器、冷凝器、膨胀阀、电动机和存储器；所述混合气体击穿电压检测装置包括：气体密封系统、用于测量瞬态高电压的阻容分压器、用于显示阻容分压器低压端输出电压的示波器、高压电产生装置和第一电阻；所述气体密封系统包括：封闭容器、密封气室、正电极、负电极、温度传感器和调距旋钮；所述光谱采集装置包括：上位机、光同步触发探头、光纤探头和光纤光谱仪；所述高压气瓶分别与混合气体储气罐的两个进气口相连，所述气体流量计G1和气阀K1设置在存放SF6气体的高压气瓶与混合气体储气罐的气体连接管路上，气体流量计G2和气阀K2设置在存放另一种气体的高压气瓶与混合气体储气罐的气体连接管路上，可实现SF6气体与另一气体以任意比例混合，所述混合气体储气罐上设置有电接点压力表G4，用于检测混合气体储气罐中两种气体的分压力，混合气体储气罐出气口通过气体连接管路分别连接压缩机和真空泵，真空泵连接过滤吸收装置，压缩机1通过气体连接管路与热交换器的混合气体输入端连接，气体连接管路上设置有气阀K3；所述压缩机1用于将混合气体储气罐中的混合气体充入气体密封系统，或者将气体密封系统中的混合气体回收至混合气体储气罐中；所述热交换器的气体出口连接压缩机2气体输入端，压缩机2驱动端连接电动机，压缩机2气体输出端连接冷凝器一端，冷凝器另一端连接存储器，存储器连接膨胀阀，膨胀阀连接交换器的气体入口，热交换器和膨胀阀分别与温度控制系统输出端连接，温度控制系统输入端连接温度传感器；所述密封气室放在封闭容器内，密封气室侧壁上设有窗口，封闭容器侧面设置有温度传感器，密封气室一端设有调距旋钮，正电极和负电极设置在密封气室内，正电极和负电极之间的距离可以通过密封气室上方的调节旋钮调节，密封气室通过气体连接管道连接热交换器的混合气体输出端，气体连接管道上设置有压力表G3，正电极和负电极分别与高压电产生装置正输出端和负输出端连接，阻容分压器的高压端连接用于保护线路的第一电阻的一端，第一电阻的另一端连接高压电产生装置正输出端，阻容分压器的低压端连接示波器，阻容分压器的接地端接地；所述光纤光谱仪和上位机通过数据线连接，用于采集气体密封系统中光谱信息光同步触发探头和光纤探头分别与光纤光谱仪连接，所述光同步触发探头和光纤探头分别通过密封气室侧面窗口对准正电极和负电极之间的中心处。有益效果：本技术的一种混合气体低温击穿电压及光谱检测装置与现有技术相比，具有如下优势：(1)测量低温环境下混合气体的击穿电压，弥补低温环境下实验测量的空缺，对严寒地区电力设备应用有一定的研究意义；(2)测量低温环境下混合气体的等离子体光谱，对研究低温混合气体微观参量具有突破；(3)混合气体储气罐可认为零泄漏，不同气体由不同的进气口进入，极大的保证了混合气体可以充分混合，防止分层现象，通过储气罐表面安有的电接点压力表、流量计控制气体流速，方便准确控制混合气体混合比；(4)可完成混合气体的回收循环利用，提高资源利用和节约实验成本，可基本实现SF6向大气中的零排放；(5)低温环境设定装置可以很好的设定混合气体的温度实验不受外界环境温度影响，保证了实验的可靠性；(6)光纤探头及光同步触发探头可以在产生电弧的一瞬间采集光谱信息并保存到上位机，具有实时性。附图说明图1为本技术一种实施方式的混合气体低温击穿电压及光谱检测装置示意图，其中，1为SF6混合气体充放与回收装置，2为低温环境设定装置，3为混合气体击穿电压检测装置，4为光谱采集装置，5为用于存放SF6气体的高压气瓶，6为用于存放另一种气体的高压气瓶，7为混合气体储气罐，8为压缩机，9为过滤吸收装置，10为真空泵，11为气体连接管路，12为压缩机，13为热交换器，14为冷凝器，15为膨胀阀，16为电动机，17为存储器，18为温度控制系统，19为阻容分压器，20为示波器，21为高压电产生装置，22为第一电阻，23为封闭容器，24为密封气室，25为正电极，26为负电极，27为温度传感器，28为窗口，29为调距旋钮，30为上位机，31为光同步触发探头，32为光纤探头，33为光纤光谱仪；图2为本技术一种实施方式的混合气体低温击穿电压及光谱检测装置工作过程流程图。具体实施方式下面结合附图对本技术的一种实施方式作详细说明。SF6和另一种不会与其发生反应的气体，如氮气、四氟化碳、二氧化碳等混合后，根据Dalton分压定律，通过控制混合气体中SF6气体的分压从而调节SF6和另一气体的混合比，即式中：nA、nB为两种气体的摩尔数；pA、pB为两种气体的分压力，即两种气体混合后承担的压强，因此可以通过控制两种气体的压强比来控制混合气体中SF6气体的含量。如图1所示，本实施方式的一种混合气体低温击穿电压及光谱检测装置，包括：SF6混合气体充放与回收装置1、低温环境设定装置2、混合气体击穿电压检测装置3和光谱采集装置4；所述SF6混合气体充放与回收装置1包括：用于存放SF6气体的高压气瓶5、用于存放另一种气体的高压气瓶6、混合气体储气罐7、压缩机8、过滤吸收装置9、真空泵10、气体连接管路11、气体流量计G1、气阀K1、气体流量计G2、气阀K2、气阀K3和电接点压力表G4。所述另一种气体为液化点在-50℃以下的气体，包括氮气、二氧化碳、四氟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合气体低温击穿电压及光谱检测装置，其特征在于，包括：SF6混合气体充放与回收装置、低温环境设定装置、混合气体击穿电压检测装置和光谱采集装置；所述SF6混合气体充放与回收装置包括：用于存放SF6气体的高压气瓶、用于存放另一种气体的高压气瓶、混合气体储气罐、压缩机1、过滤吸收装置、真空泵、气体连接管路、气体流量计G1、气阀K1、气体流量计G2、气阀K2、电接点压力表G4和气阀K3；所述混合气体击穿电压检测装置包括：气体密封系统、用于测量瞬态高电压的阻容分压器、用于显示阻容分压器低压端输出电压的示波器、高压电产生装置和第一电阻；所述气体密封系统包括：封闭容器、密封气室、正电极、负电极和调距旋钮；所述光谱采集装置包括：上位机、光同步触发探头、光纤探头和光纤光谱仪；所述高压气瓶分别与混合气体储气罐的两个进气口相连，所述气体流量计G1和气阀K1设置在存放SF6气体的高压气瓶与混合气体储气罐的气体连接管路上，气体流量计G2和气阀K2设置在存放另一种气体的高压气瓶与混合气体储气罐的气体连接管路上，所述混合气体储气罐上设置有电接点压力表G4，用于检测混合气体储气罐中两种气体的分压力，混合气体储气罐出气口通过气体连接管路分别连接压缩机1和真空泵，真空泵通过气体连接管路连接过滤吸收装置，压缩机1通过设置有气阀K3的气体连接管路与低温环境设定装置输入端连接；所述密封气室放在封闭容器内，密封气室侧壁上设有窗口，密封气室一端设有调距旋钮，正电极和负电极设置在密封气室内，正电极和负电极之间的距离可以通过密封气室上方的调节旋钮调节，密封气室通过气体连接管路连接低温环境设定装置输出端，正电极和负电极分别与高压电产生装置正输出端和负输出端连接，阻容分压器的高压端连接用于保护线路的第一电阻的一端，第一电阻的另一端连接高压电产生装置正输出端，阻容分压器的低压端连接示波器，阻容分压器的接地端接地；所述光纤光谱仪和上位机通过数据线连接，用于采集气体密封系统中光谱信息光同步触发探头和光纤探头分别与光纤光谱仪连接，所述光同步触发探头和光纤探头分别通过密封气室侧面窗口对准正电极和负电极之间的中心处。...

【技术特征摘要】
1.一种混合气体低温击穿电压及光谱检测装置，其特征在于，包括：SF6混合气体充放与回收装置、低温环境设定装置、混合气体击穿电压检测装置和光谱采集装置；所述SF6混合气体充放与回收装置包括：用于存放SF6气体的高压气瓶、用于存放另一种气体的高压气瓶、混合气体储气罐、压缩机1、过滤吸收装置、真空泵、气体连接管路、气体流量计G1、气阀K1、气体流量计G2、气阀K2、电接点压力表G4和气阀K3；所述混合气体击穿电压检测装置包括：气体密封系统、用于测量瞬态高电压的阻容分压器、用于显示阻容分压器低压端输出电压的示波器、高压电产生装置和第一电阻；所述气体密封系统包括：封闭容器、密封气室、正电极、负电极和调距旋钮；所述光谱采集装置包括：上位机、光同步触发探头、光纤探头和光纤光谱仪；所述高压气瓶分别与混合气体储气罐的两个进气口相连，所述气体流量计G1和气阀K1设置在存放SF6气体的高压气瓶与混合气体储气罐的气体连接管路上，气体流量计G2和气阀K2设置在存放另一种气体的高压气瓶与混合气体储气罐的气体连接管路上，所述混合气体储气罐上设置有电接点压力表G4，用于检测混合气体储气罐中两种气体的分压力，混合气体储气罐出气口通过气体连接管路分别连接压缩机1和真空泵，真空泵通过气体连接管路连接过滤吸收装置，压缩机1通过设置有气阀K3的气体连接管路与低温环境设定装置输入端连接；所述密封气室放在封闭容器内，密封气室侧壁上设有窗口，密封气室一端设有调距旋钮，正电极和负电极设置在密封气室内，正电极和负电极之间的距离可以通...

【专利技术属性】
技术研发人员：李璐维，林莘，陈会利，艾亚萍，李鑫涛，苏安，张佳，高佳，刘振祥，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：新型
国别省市：辽宁,21