基于微流量热导传感器的混合绝缘气体混气比检测器制造技术

基于微流量热导传感器的混合绝缘气体混气比检测器，属于检测领域。为了解决SF6纯度仪不适用于混合气体中各组分的检测的问题。检测单元包括微流量热导传感器，检测器中开设槽，微流量热导传感器设置在槽中，气瓶中的混合绝缘气体依次通过针型阀、流量计进入检测器的槽中，再由槽进入微流量热导传感器，微流量热导传感器，用于检测气瓶中混合绝缘气体的导热系数，传感器信号检测与调理电路，用于根据所述的导热系数输出相应的电压值，用所述电压值减去六氟化硫的电压值，得到混合绝缘气体中另一组分的电压值，再结合电压值与气体浓度关系，得到另一组分的浓度，从而得到混合绝缘气体中六氟化硫和另一组分的浓度比。用于检测混合绝缘气体混合比。缘气体混合比。缘气体混合比。

【技术实现步骤摘要】
基于微流量热导传感器的混合绝缘气体混气比检测器


[0001]本专利技术涉及混合气体浓度比检测，属于检测领域。

技术介绍

[0002]现有的SF6混合绝缘气体电气设备检测技术较缺乏，大多沿用纯SF6气体检测技术，仅开展泄漏和微水检测。在用SF6混合绝缘气体替代纯SF6气体的过程中也存在一些检测、回收、回充、净化等问题，有待进一步研究。作为电气设备状态评价的一个重要指标，SF6混合绝缘气体的混气比直接影响设备的绝缘灭弧性能；设备需要补气时，补气量是否达到设备额定值也需要验证手段。因此亟需开展SF6混合绝缘气体混气比检测技术的研究工作。用传统的气相色谱分析技术需要色谱柱进行分离，虽然精度有所保证，但分析耗时较长，很难达到实时检测的要求。
[0003]目前，多采用传感器原理的SF6纯度仪，来检测电气设备中绝缘气体中SF6体积分数，为验证该仪器能否用于混合绝缘气体混气比检测，配制一系列不同体积分数的SF6/CF4、SF6/N2、SF6/Air、SF6/CO2混合绝缘气体标气，用SF6纯度仪分别检测混合气体中SF6气体的纯度。研究发现，该仪器检测时仅显示SF6百分体积分数，如果检测对象只含有SF6和CF4两种组分，假设SF6和CF4气体总体积分数为100％，减去SF6百分体积分数即可得到CF4百分体积分数。用不同体积分数SF6/CF4、SF6/N2、SF6/Air、SF6/CO2混合绝缘气体标气分别通入SF6纯度仪，利用软件程序进行标定。用标定后的仪器检测以上各种体积分数的标气，SF6体积分数均为99.9％。传统SF6纯度仪的传感器无法选择性检测SF6气体和另一气体组分，主要原因是因为传感器分别率不够，选择性不好，因此不适用于混合绝缘气体混气比的检测。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决SF6纯度仪不适用于混合气体中各组分的检测的问题，提出了基于微流量热导传感器的混合绝缘气体混气比检测器。
[0005]基于微流量热导传感器的混合绝缘气体混气比检测器，所述检测器包括气瓶、针型阀、流量计、检测器、检测单元和传感器信号检测与调理电路，
[0006]检测单元包括微流量热导传感器，
[0007]检测器中开设槽，微流量热导传感器设置在槽中，气瓶中的混合绝缘气体依次通过针型阀、流量计进入检测器的槽中，再由槽进入微流量热导传感器，
[0008]微流量热导传感器，用于检测气瓶中混合绝缘气体的导热系数，
[0009]传感器信号检测与调理电路，用于根据所述的导热系数输出相应的电压值，用所述电压值减去六氟化硫的电压值，得到混合绝缘气体中另一组分的电压值，再结合电压值与气体浓度关系，得到另一组分的浓度，从而得到混合绝缘气体中六氟化硫和另一组分的浓度比。
[0010]本专利技术的有益效果是：
[0011]现有的SF6纯度仪不适用于SF6混合绝缘气体各组分及混气比的检测，主要是因为
传感器分辨率不够，选择性不好，因此为了提高检测灵敏度，使得能够分辨出SF6、CF4、N2、CO2、Air等组分，满足检测的要求，制作了本申请。
[0012]本申请能够准确、快速的检测出混合绝缘气体中组分的浓度。
附图说明
[0013]图1为基于微流量热导传感器的混合绝缘气体混气比检测器的结构示意图；
[0014]图2为热导室温度控制电路板的电路原理图；
[0015]图3为传感器信号检测与调理电路的原理图；
[0016]图4为超温恒定电路的原理图；
[0017]图5为微流量热导传感器的结构示意图；
[0018]图6为微流量热导传感器的电路原理图；
[0019]图7为混合气体混气比检测试验平台结构图；
[0020]图8为SF6/CF4混合比标准值与检测值对比图；
[0021]图9为SF6/CO2混合比标准值与检测值对比图；
[0022]图10为SF6/N2混合比标准值与检测值对比图；
[0023]图11为SF6/Air混合比标准值与检测值对比图。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0026]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。
[0027]具体实施方式一：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式所述的基于微流量热导传感器的混合绝缘气体混气比检测器，所述检测器包括气瓶1、针型阀2、流量计3、检测器4、检测单元和传感器信号检测与调理电路，
[0028]检测单元包括微流量热导传感器5，
[0029]检测器中开设槽，微流量热导传感器5设置在槽中，气瓶1中的混合绝缘气体依次通过针型阀2、流量计3进入检测器4的槽中，再由槽进入微流量热导传感器5，
[0030]微流量热导传感器5，用于检测气瓶1中混合绝缘气体的导热系数，
[0031]传感器信号检测与调理电路，用于根据所述的导热系数输出相应的电压值，用所述电压值减去六氟化硫的电压值，得到混合绝缘气体中另一组分的电压值，再结合电压值与气体浓度关系，得到另一组分的浓度，从而得到混合绝缘气体中六氟化硫和另一组分的浓度比。
[0032]本实施方式中，微流量热导传感器在每个硅片内集成有金属薄膜热敏元件和膜加热测量电阻，热敏元件里又集成了4只电阻器R
m1
、R
m2
、R
t1
、R
t2
，这4只电阻器分别连接在TO8底座上的8个引脚上，4只电阻器串联而成。R
m1
、R
m2
用于加热金属薄膜和测量金属薄膜的温度；
R
t1
、R
t2
用于检测环境温度并进行温度补偿，见图5和图6。
[0033]微流量热导传感器主要利用气体扩散特性进行检测，不需要设计专用的热导检测池，当气体进入检测单元的微型气室2(体积大约为100μL)后，通过扩散作用进入气室1(体积大约为0.2μL)中，进行气体体积分数检测。当气体进入检测区后，热导传感器的热丝具有电阻随温度变化的特性，当有电流通过传感器的热丝时，热丝被加热，由于载气的热传导作用使热丝的一部分热量被载气带走，热丝的温度下降，在这一过程中，热丝的电阻值和热丝内部电流发生变化，传感器有信号输出，输出的电信号与载气的浓度成一定的比例关系，从而进行待测组分的定量分析。
[0034]具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的基于微流量热导传感器的混合绝缘气体混气比检测器进一步限定，在本实施方式中，混合绝缘气体的导热系数为：
[0035]不同组分具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于微流量热导传感器的混合绝缘气体混气比检测器，其特征在于，所述检测器包括气瓶(1)、针型阀(2)、流量计(3)、检测器(4)、检测单元和传感器信号检测与调理电路，检测单元包括微流量热导传感器(5)，检测器中开设槽，微流量热导传感器(5)设置在槽中，气瓶(1)中的混合绝缘气体依次通过针型阀(2)、流量计(3)进入检测器(4)的槽中，再由槽进入微流量热导传感器(5)，微流量热导传感器(5)，用于检测气瓶(1)中混合绝缘气体的导热系数，传感器信号检测与调理电路，用于根据所述的导热系数输出相应的电压值，用所述电压值减去六氟化硫的电压值，得到混合绝缘气体中另一组分的电压值，再结合电压值与气体浓度关系，得到另一组分的浓度，从而得到混合绝缘气体中六氟化硫和另一组分的浓度比。2.根据权利要求1所述的基于微流量热导传感器的混合绝缘气体混气比检测器，其特征在于，混合绝缘气体的导热系数为：不同组分具有不同的热导率，对于彼此之间无化学作用的多种组分混合绝缘气体的热导率表达为各组分热导率的加权平均值：式中，λ为混合绝缘气体的热导率；λ
i
为i组分的热导率；ε
i
为组分...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亮，张健，迟敬元，付丽君，卫兵，关艳玲，王晗，张航，张德文，孙巍，梁建权，王悦，张可心，孙海明，王磊，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：