一种无须持续供电进行实时温度监测的配电柜制造技术

本发明专利技术涉及配电柜的安全监测领域，尤其是无须持续供电进行实时温度监测的配电柜。一种无须持续供电进行实时温度监测的配电柜，配电柜内设置X射线光管和温敏探针，X射线光管激发温敏探针，温敏探针具有长余辉性能的Er

【技术实现步骤摘要】
一种无须持续供电进行实时温度监测的配电柜


[0001]本专利技术涉及配电柜的安全监测领域，尤其是无须持续供电进行实时温度监测的配电柜。

技术介绍

[0002]配电柜常用于高电压、大电流和强磁场的环境中，因此，其内部接线处会由于表面氧化、腐蚀或老化等原因导致局部温度升高，在热量不断积累的情形下，存在安全隐患。由于局域温度是一个重要的变化参数，对配电柜内部的温度进行在线监控，能够有效地避免因高温引起的火灾事故，保障电力系统的安全运行。
[0003]目前配电柜内部温度的自动检测方法主要是荧光测温法，荧光测温法具有高空间分辨率，快响应以及远距离测量的特点，能够实现配电柜的远距离实时在线监测。这种监测技术最核心的部分是温敏探针，而温敏探针通常需要持续的能量供给，比如采用连续近红外激光持续激发的上转换材料作为温敏探针，通过表征发射光的荧光强度或寿命随温度的变化关系，从而反馈温度的变化。现有配电柜内部温度的检测存在的不足是需要近红外激光持续对温敏探针进行激发，即需要持续供电，当突发断电时，由于没有外部电源的供给，温敏探针会失效，不能再持续进行温度监测。长余辉材料是一种由缺陷态储存的电子持续释放而产生发光的材料，在存储一定的能量以后无须外界激发条件，能够节省大量的能源，利用长余辉材料作为温敏探针，能够在无外部电源的供给条件下持续进行温度监测。配电柜的安全环境温度范围为
‑
25℃~ 40℃，实现在
‑
25℃~ 40℃范围内的低成本高灵敏度温度探测，在配电柜的实时在线温度监测领域具有重要的应用前景。

技术实现思路

[0004]本申请的一个目的是提供一种使用能耗低，无须持续供电就能进行实时温度监测的配电柜。本专利技术的另一个目的是提供一种在
‑
25℃~ 40℃范围内温度探测准确度高的温敏探针。
[0005]为了实现上述的目的，本专利技术采用了以下的技术方案：一种无须持续供电进行实时温度监测的配电柜，配电柜内设置X射线光管和温敏探针，X射线光管激发温敏探针，温敏探针具有长余辉性能的Er
3+
离子掺杂氟化物。
[0006]作为优选，X射线光管是低功率X射线光管，X射线光管的功率为1
‑
2瓦。
[0007]作为优选，氟化物基质为YF3@LuF3，Er
3+
离子掺杂在壳层中，发射峰位于510
‑
570nm。
[0008]作为优选，壳层基质中含有Lu元素，其原子序数大，具有很好的X射线吸收能力，使激活离子具有较高的发光效率。由于X光的照射，基质中产生了大量的F
‑
空位，进而捕获X射线光子能量并存储，当X光照停止后，这些储存的光子能量逐渐释放，产生余辉发光。Er
3+
离子掺杂在壳层中，通过二维空间结构的设计，使得Er
3+
离子的能量传递过程为高效的循环传递，能够增强Er
3+
离子的发光，同时这种二维空间缩短了缺陷与Er
3+
离子的距离，能够促进
Er
3+
离子从缺陷态捕获电子，增强长余辉发光。在壳层生长过程中，加入过量的氟源，从而增加X射线激发下的F
‑
离子缺陷态浓度，从而捕获更多的电子，进一步增强长余辉发光。
[0009]作为优选，离子掺杂氟化物的分子式为YF3@LuF3: Li/Er。
[0010]一种温敏探针，温敏探针是具有长余辉性能的Er
3+
离子掺杂氟化物。
[0011]温敏探针的制备方法包括以下步骤：（1）将氯化钇、油酸与十八烯，在室温下加入到容器中，升温至100～150
o
C，并保温40
‑
70分钟；（2）待步骤（1）中的溶液冷却至室温后，加入氟化铵，随后在氮气保护条件下，升温至290
‑
320 o
C，并保温70
‑
90分钟；（3）待步骤（2）中的溶液冷却至室温后，加入乙醇离心得到沉淀，并用乙醇和环己烷的混合液洗涤产物，然后于40 ～80 oC
烘干后得到产物；（4）将氯化镥、氯化铒、乙酸锂，油酸与十八烯，在室温下加入到容器中，升温至100～150
o
C，并保温40
‑
70分钟；（5）待步骤（4）中的溶液冷却至室温后，加入步骤（3）所得产物，升温至100～150
o
C，并保温40
‑
70分钟；（6）待步骤（5）中的溶液冷却至室温后，加入过量的氟化铵，随后在氮气保护条件下，迅速升温至290
‑
320 o
C，并保温70
‑
90分钟；（7）待步骤（6）中的溶液冷却至室温后，加入乙醇离心得到沉淀，并用乙醇和环己烷的混合液洗涤产物，然后于40 ～80 oC
烘干后得到温敏探针；配电柜，其内设置激发源和温敏探针，激发源是低功率X射线光管。
[0012]配电柜远距离温度监测系统，包括光谱仪、光纤和权利要求1所述的配电柜，光纤一端连接配电柜内的温敏探针；光谱仪连接光纤，光谱仪通过光纤读取配电柜内的信息。
[0013]一种用于配电柜中的温敏探针，温敏探针是具有长余辉性能的Er
3+
离子掺杂氟化物。
[0014]采用了上述技术方案的温敏探针，为了使探针能够高效地吸收X射线，基质中采用具有大原子序数的Lu；为了实现高量子效率荧光以及长余辉发光，将Er
3+
离子限定在二维壳层空间中，通过循环传递过程增强Er
3+
离子的发光，通过缩短缺陷与Er
3+
离子的距离，促进Er
3+
离子从缺陷态捕获电子，增强长余辉发光；为了进一步增强长余辉发光，在壳层生长过程中，加入过量的氟源，从而增加X射线激发下的F
‑
离子缺陷态浓度，捕获更多的电子。本专利技术的温敏探针，在低功率X射线激发条件下，能产生高量子效率的荧光发射，在停止激发后，由于缺陷态能够储存大量的电子，进而在无外界激发条件下持续发光，具备高效地的长余辉发光性能，通过表征Er
3+
离子在
‑
25℃~ 40℃范围内的荧光光谱，并拟合525nm与545nm处的荧光强度比与温度的关系曲线，灵敏度最高可达3.4% K
‑1，因此在突发断电情形下，仍然能够很好地应用于配电柜的在线温度监测。
附图说明
[0015]图1是实施例的温敏探针在X射线激发条件下的光谱图。
[0016]图2 是实施例的温敏探针在X射线激发停止后的光谱图。
[0017]图3 是实施例的温敏探针的余辉发光强度与Er
3+
离子掺杂浓度的关系曲线。
[0018]图4 是实施例的温敏探针在X射线激发停止后的变温荧光谱图。
[0019]图5是 545nm与525nm的荧光强度比值与温度的对应关系曲线。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无须持续供电进行实时温度监测的配电柜，配电柜内设置X射线光管和温敏探针，X射线光管激发温敏探针，其特征在于温敏探针具有长余辉性能的Er
3+
离子掺杂氟化物。2.根据权利要求1所述的配电柜，其特征在于X射线光管是低功率X射线光管，X射线光管的功率为1
‑
2瓦。3.根据权利要求1所述的配电柜，其特征在于Er
3+
离子掺杂氟化物的壳层基质中含有Lu元素，Er
3+
离子掺杂在壳层中。4.根据权利要求3所述的配电柜，其特征在于在壳层生长过程中，加入氟源。5.根据权利要求3所述的配电柜，其特征在于温敏探针的氟化物基质为YF3@LuF3，Er
3+
离子掺杂在壳层中，发射峰位于510
‑
570nm。6.根据权利要求5所述的配电柜，其特征在于离子掺杂氟化物的分子式为YF3@LuF3: Li/Er。7.根据权利要求1所述的配电柜，其特征在于温敏探针的制备方法包括以下步骤：将氯化钇、油酸与十八烯，在室温下加入到容器中，升温至100～150
o
C，并保温40
‑
70分钟；（2）待步骤（1）中的溶液冷却至室温后，加入氟化铵，随后在氮气保护条件下，升温至290
‑
320 o

【专利技术属性】
技术研发人员：麻金平，莫振华，雷磊，
申请(专利权)人：杭州广银电力设备实业有限公司，
类型：发明
国别省市：