基于QCLAS技术的SF制造技术

本实用新型专利技术公开了基于QCLAS技术的SF

【技术实现步骤摘要】
基于QCLAS技术的SF6分解产物检测装置
本技术涉及SF6分解产物检测领域，具体涉及基于QCLAS技术的SF6分解产物检测装置。
技术介绍
六氟化硫(SF6)气体作为优良的绝缘和灭弧介质，被广泛应用于断路器、气体绝缘组合电器(GasIusulatedSubStation，GIS)、变压器、互感器、电力电缆等各种电气设备中。从上个世纪80年代后，SF6电气设备逐渐取代传统的充油电气设备，为电力系统的安全稳定、经济运行取得很好的效果。充SF6电气设备在正常工况下，SF6是较为理想的绝缘及灭弧介质。但在电弧、电火花和电晕放电的作用下，会发生分解，而且其分解产物还可与设备中的微量水分、电极和固体绝缘材料发生反应，产生氟化氢(HF)、二氧化硫(SO2)、硫化氢(H2S)、一氧化碳(CO)、氟化亚硫酰(SOF2)、氟化硫酰(SO2F2)等化合物。这些分解产物的成分和含量与故障类型、位置及程度有直接关系，因此对电气设备潜在故障的判断具有重要意义；同时这些分解产物，大多是剧毒物质，会对人体的不同部位产生危害，严重时会威胁到人的生命。目前对六氟化硫气体中分解产物的分析方法包括质谱、色谱、光谱和核磁共振谱技术，但是核磁共振谱技术只在德国的相关实验室进行了一些研究，不具备实用价值；而现有的色谱、质谱、光谱等精密仪器价格昂贵、操作专业性强，仅应用于实验室，不具备现场使用条件；适合现场使用的电化学原理检测方法，在实际应用中存在诸多局限性，如检测范围窄、灵敏度低、使用寿命短(最长约3年)，检测数据易发生漂移、交叉干扰强、易中毒失效等问题。因此寻找一种新的SF6气体分解产物SO2和H2S现场测量技术，实现对充SF6电气设备高精确检测，是十分迫切的。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是如何对SF6气体在高能放电作用下分解得到的分解产物进行精准的检测，从而提高SF6电力设备的安全和可靠运行的问题，目的在于提供一种基于QCLAS技术的SF6分解产物检测装置，解决上述问题。本技术通过下述技术方案实现：基于QCLAS技术的SF6分解产物检测装置，包括激光模块、气体光路模块；激光模块与所述气体光路模块连接。所述气体光路模块与所述检测模块连接；所述气体光路模块包括主体、入射准直器、反射镜和微调镜片；所述主体为正方形，所述主体的一条边的上端设置有入射口，在同一条边的下端设置有出射口；所述入射准直器设置在所述主体的入射口；所述主体设置有入射口的一边以及与所述一边相平行的另一边设置有反射镜；所述微调镜片设置在在所述主体设置有入射口的一边的反射镜下方。进一步的，所述激光模块包括QCL激光器或ICL激光器。进一步的，所述主体材质为不锈钢或聚四氟乙烯，所述反射镜和微调镜片材质为蓝宝石窗片。进一步的，所述激光模块的波段为7μm～9μm。进一步的，所述激光模块、气体光路模块与检测模块通过外壳封装于一个主机中。本技术采用的检测方法为激光检测，激光检测的理论基础是比尔朗伯定律，原理为：当半导体激器发射的激光光束穿过检测管中的被测气体时，激光束能量被所测气体分子吸收而衰减，接收单元探测到的激光强度发射的衰减和被测气体浓度成正比，从而可以获得被测气体的浓度，具有响应快速、适用范围广、精度和可靠性高、维护量较小等优点。可调谐量子级联激光吸收光谱技术(QCLAS)是一种广泛应用的痕量级气体成分检测技术，它利用激光能量被气体分子“选频”吸收形成的吸收光谱原理来测量气体浓度，具有测量精度高、体积小巧、可在线工作的特点，且近年来，随着激光器技术的飞速发展，特别是红外波段的ICL、QCL激光器技术的突破，使得QCLAS技术的可测量气体种类与测量精度都得到了大幅度提高，是实现SF6电力设备精确监测的最佳解决方案。QCL激光器的特性对温度相当敏感，随着结温的升高，其输出功率将降低，当结温过高时，其输出功率将急剧减小，甚至损坏激光器，另外，随着结温的升高，其门限电流也将增大，噪声增加，波长变化。在实用化的器件中，都装有用于温度控制的半导体致冷器(TEC)和热敏电阻对激光器温度进行控制。因此，激光器要能稳定工作需要在控制结温的同时给激光器提供波动系数很小的、具有高电流稳定性的电流，才能够正常使用因此需要激光驱动模块与所述激光模块连接用以控制激光器的温度以及产生可调谐电流信号驱动激光器产生激光源。根据比尔郎伯定律，气体吸收光谱信号强度由浓度与吸收光程的乘积所决定，为提高系统的检测灵敏度，需设计出长光程的气体光路模块；且为了实际使用方便，气体光路模块采用多次反射式气体吸收结构，为了避免SO2或H2S等SF6分解产生的气体对光路器件的腐蚀，气体光路模块采用不锈钢或聚四氟乙烯作为主体，使用蓝宝石窗片作为反射镜和微调镜片的材质，气体光路模块将接收到的激光源通过入射准直器准直成近似平行光后入射，通过多块凹面反射镜对入射光进行多次反射，以及通过微调镜片将入射光传输给探测模块；采用所述气体光路模块可使得入射光在较小的容积下能够达到数十米的光程。工作过程：在所述气体光路模块中输入待测气体；激光模块产生不同波长的激光源，所述激光源通过入射准直器的校正产生平行光，所述平行光通过气体光路模块所述主体的入射口照射到与入射口相平行的另一侧的反射镜上，通过所述反射镜反射到入射口一侧的反射镜上，形成多程反射，最后通过微调镜片再次反射到与入射口相平行的另一侧的反射镜上，然后从出射口照射出去，然后被检测模块进行检测，从而等到气体浓度。本技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1、本专利技术基于QCLAS技术的SF6分解产物检测装置，进行气体检测时响应快速、精度和可靠性高；2、本专利技术基于QCLAS技术的SF6分解产物检测装置，所述QCL激光器提供的光谱范围宽，且对波长的可协调性好，有利于检测SF6的分解产物。附图说明此处所说明的附图用来提供对本技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本技术实施例的限定。在附图中：图1为本技术整体结构示意图；图2为本技术气体光路模块结构示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本技术作进一步的详细说明，本技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本技术，并不作为对本技术的限定。实施例1基于QCLAS技术的SF6分解产物检测装置，包括激光模块、气体光路模块；激光模块与所述气体光路模块连接。所述气体光路模块与所述检测模块连接；所述气体光路模块包括主体、入射准直器、反射镜和微调镜片；所述主体为正方形，所述主体的一条边的上端设置有入射口，在同一条边的下端设置有出射口；所述入射准直器设置在所述主体的入射口；所述主体设置有入射口的一边以及与所述一边相平行的另一边设置有反射镜；所述微调镜片设置在在所述主体设置有入射口的一边的反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于QCLAS技术的SF

【技术特征摘要】
1.基于QCLAS技术的SF6分解产物检测装置，其特征在于，包括激光模块、气体光路模块和检测模块；
激光模块与所述气体光路模块连接，所述气体光路模块与所述检测模块连接；
所述气体光路模块包括主体、入射准直器、反射镜和微调镜片；
所述主体为正方形，所述主体的一条边的上端设置有入射口，在同一条边的下端设置有出射口；
所述入射准直器设置在所述主体的入射口；所述主体设置有入射口的一边以及与所述一边相平行的另一边设置有反射镜；所述微调镜片设置在所述主体设置有入射口的一边的反射镜下方。


2.根据权利要求1所述的基于QCLAS...

【专利技术属性】
技术研发人员：王杰，王鹏，张力，耿植，胡仕红，苏长华，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，
类型：新型
国别省市：四川;51