專利名稱：六氟化硫氣體泄漏激光成像儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力安全檢測(cè)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種六氟化硫氣體泄 漏激光成^象4義。
二、 背景技術(shù) '
現(xiàn)有技術(shù)六氟化硫高壓開關(guān)設(shè)備由于具有運(yùn)行安全可靠、維護(hù)工作量少、 占地面積小的優(yōu)點(diǎn)，在大城市和工業(yè)密集區(qū)的中心變電站，地勢(shì)險(xiǎn)峻的山區(qū)變電 站，超(特)高壓輸電等場(chǎng)合得到了極其廣泛的應(yīng)用。尤其近年來考慮到運(yùn)行設(shè)備 的安全性、重要性、可靠性和受變電站的占地面積限制，近年來500 kV/220kV 變電站中的大部分220 kV(室內(nèi))和全部110kV設(shè)備均采用GIS組合電器，500 kV設(shè)備也試圖采用GIS組合電器六氟化硫開關(guān)室，GIS組合電器室越來越普遍 地應(yīng)用于城區(qū)變電站。由于制造、安裝等質(zhì)量差異以及材料老化等因素，六氟化 硫高壓開關(guān)設(shè)備發(fā)生六氟化疏氣體泄漏也是一個(gè)非常普遍的現(xiàn)象。發(fā)生六氟化 硫氣體泄漏，不僅降低了 GIS組合電器六氟化硫開關(guān)室的絕緣和滅弧能力，給設(shè) 備的安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重隱患，同時(shí)，泄漏的六氟化^琉氣體由于經(jīng)過電弧、高壓i文 電、溫度等因素作用，能形成毒性很大的分解物
六氟化硫氣體的分解主要有3種情況:在電弧作用下分解；在電暈、火花、 局部放電下的分解，在高溫下的催化分解。六氟化硫氣體及其分解物的毒性以及 氣體泄漏的危害，主要有以下幾個(gè)方面
(1) 清潔的六氟化錄b氣體是無色、無味、無毒和不可燃的。人吸入六氟化硫氣體 是沒有副作用的，l旦是在某些情況下要預(yù)防和降低其有害的影響。
(2) 六氟化硫氣體比空氣大約重5-6倍。這表明在它還沒有與空氣充分混合的 條件下，有沉積于低處的傾向，如電纜溝、房間底層、容器的底部。在沉積 的地方，由于缺氧存在著窒息的危險(xiǎn)。
(3) 由六氟化硫氣體突然噴散引起的傷害。
(4) 固體分解物對(duì)無防護(hù)的人的皮膚會(huì)引起燒灼；長(zhǎng)時(shí)間吸入高濃度的氣態(tài)分解 物，會(huì)引起肺組織的急劇水腫而導(dǎo)致窒息。
(5) 某些分解物對(duì)環(huán)境的影響。如氯化氟碳可能破壞大氣臭氧層。
(6) 某些雜質(zhì)對(duì)設(shè)備的影響。如水、酸性雜質(zhì)和氧結(jié)合可能會(huì)促進(jìn)腐蝕，導(dǎo)致機(jī) 械操作故障。特別是水和酸性雜質(zhì)在低溫和高壓下容易凝結(jié)，會(huì)對(duì)設(shè)備的電 氣絕緣造成危險(xiǎn)。這對(duì)在室內(nèi)的六氟化疏設(shè)備維護(hù)人員的人身安全也構(gòu)成極 大的威脅。另外六氟化硫氣體對(duì)環(huán)境也有負(fù)面影響，特別它對(duì)溫室效應(yīng)有很 大的潛在影響。不可避免地給人類賴以生存環(huán)境帶來污染和破壞，同時(shí)也給 人們的身體健康帶來不利影響。但迄今為止，還未找到比六氟化硫氣體的綜 合性能更好的單獨(dú)氣體和混合氣體。因此，在今后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)六氟化 硫設(shè)備還是占據(jù)著電器開關(guān)的主要地位。
上述這些因素，就要求對(duì)高壓開關(guān)六氟化硫氣體泄漏進(jìn)行監(jiān)控和防護(hù)，以保 障人身、設(shè)備、環(huán)境的安全。尋找一種能有效解決對(duì)室內(nèi)六氟化硫氣體泄漏檢測(cè) 的手段，確保設(shè)備的正常運(yùn)行以及維護(hù)檢修人員的人身健康安全，成為一個(gè)急需 解決的問題。
目前國(guó)內(nèi)對(duì)六氟化硫氣體泄露檢測(cè)主要有以下幾種
1. GIS自配密度繼電器、壓力表等在線檢測(cè)
傳統(tǒng)的GIS設(shè)備其自身配備了在線診斷裝置，對(duì)于六氟化疏氣體，主要是用 密度繼電器、壓力表等裝置監(jiān)視溫度、壓力和密度，及時(shí)掌握氣體狀態(tài)。然而， 對(duì)于微量六氟化硫氣休的泄漏，常規(guī)的GIS診斷裝置對(duì)微小的數(shù)據(jù)變化不易察 覺，只有泄漏到一定量的時(shí)候，裝置才會(huì)反映出來。這樣，對(duì)于設(shè)備的正常運(yùn)行 和人員的健康安全都留下了不小的隱患。
2. 使用手持式檢漏儀檢漏
手持式檢漏儀也是一種傳統(tǒng)的輕便六氟化疏氣體泄漏檢測(cè)裝置， 一般的做法 是工作人員巡視時(shí)，在GIS室外先將裝置檢測(cè)報(bào)警限調(diào)整到一臨界值，攜帶檢漏 儀進(jìn)入室內(nèi)，當(dāng)發(fā)生六氟化硫泄漏，并且超過該臨界值，儀器將自動(dòng)聲光提示。 而220 kV、 500 kV電壓等級(jí)的六氟化疏斷路器距地面很高，檢修人員很難上到 設(shè)備的頂部進(jìn)行檢測(cè)，而且還受到環(huán)境條件的限制。對(duì)于GIS設(shè)備，雖然可以帶 電檢測(cè)，但每個(gè)隔室的氣體密封部位很多，有些部位排列緊密，根本接觸不到， 給查找泄漏點(diǎn)帶來很大難度，甚至存在查不出來的可能性，使設(shè)備帶缺陷運(yùn)行。 有些單位因?yàn)椴椴怀鲂孤c(diǎn)，或?qū)Υ藛栴}重視不夠，采取隨時(shí)泄漏隨時(shí)補(bǔ)氣的辦 法進(jìn)行維持運(yùn)行，直接損害了設(shè)務(wù)的內(nèi)部絕緣，威脅六氟化硫設(shè)備安全運(yùn)行，給 電網(wǎng)安全運(yùn)行埋下極大隱患，發(fā)展下去容易造成六氟化硫斷路器閉鎖、甚至發(fā)生
設(shè)備內(nèi)部絕緣擊穿的事故。如果泄漏嚴(yán)重，就必須馬上安排停電，查出泄漏點(diǎn)， 以便進(jìn)行檢修處理。
3. 利用聲波在六氟化硫氣體中傳播的速度比在大氣中
傳播的速度慢的特點(diǎn)如德國(guó)DILO公司的六氟化硫報(bào)警儀。它能檢測(cè)環(huán)境中 氣體含量大于體積六氟化硫2 %百分比的濃度，可以通過擴(kuò)展器連接最多達(dá)6個(gè) 點(diǎn)的監(jiān)控系統(tǒng)。但其主要缺點(diǎn)是檢測(cè)下限太低，2 %的六氟化硫氣體濃度已遠(yuǎn)遠(yuǎn) 超過了理論上六氟化^危氣體對(duì)人的安全上限1 000 ppm 。另一方面，它的檢測(cè)點(diǎn) 數(shù)太少，不能滿足較寬闊空間的需要。
4. '利用六氟化疏氣體的高度絕緣特性，采用高壓電暈放電技術(shù)原理 由于六氟化硫氣體和空氣的絕緣性不同，兩個(gè)電極之間高壓放電通過的電流
也將不同，通過檢測(cè)該電流的大小，來判斷是否有六氟化疏氣體存在以及其濃 度。該種原理在實(shí)驗(yàn)室是可行的，但在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中受環(huán)境氣體干擾大，壽命短也 無法滿足要求。
5. 利用半導(dǎo)體傳感器法
采用六氟化硫氣體高溫電離原理，用半導(dǎo)體材料感應(yīng)電離的F離子，進(jìn)而通 過檢測(cè)半導(dǎo)體材料的電阻變化檢測(cè)六氟化硫氣體，由于檢測(cè)精度低，范圍小也無 法滿足要求。
三、發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型針對(duì)上述技術(shù)問題，提供一種可遠(yuǎn)距離非接觸檢測(cè)、安全性高、 特別適用設(shè)備的大面積檢測(cè)和可視化漏點(diǎn)定位的六氟化硫氣體泄漏激光成像儀。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案為 一種六氟化硫氣體泄漏激光成像儀，包括電 源模塊、激光發(fā)射器和冷卻系統(tǒng)，其特征在于該顯像儀還包括鏡頭、探測(cè)器、顯 示模塊和激光控制板，鏡頭與探測(cè)器連接，探測(cè)器的信號(hào)輸出端與顯示模塊連 接，激光控制板與激光發(fā)射器連接。激光發(fā)射器為C(V激光發(fā)射器，該發(fā)射器發(fā) 出的激光波長(zhǎng)在9-12微米。激光發(fā)射器的出光端設(shè)有激光散射鏡，使激光傳射 由定向轉(zhuǎn)為發(fā)散。鏡頭由濾光鏡和濾光片組成。鏡頭的濾光鏡，該濾光鏡能使 8-14微米的光透過。鏡頭的濾光片，該濾光片能使10.6微米的光透過。
六氟化疏氣體是目前已發(fā)現(xiàn)的最穩(wěn)定的溫室效應(yīng)氣體，其特點(diǎn)是紅外吸收性 極強(qiáng)、10.6um的波長(zhǎng)激光可以被六氟化硫氣體吸收。激光成像六氟化疏氣體泄漏 定位系統(tǒng)充分利用了六氟化硫氣體的這種特性。系統(tǒng)使用常規(guī)的紅外成像技術(shù)產(chǎn) 生成像的紅外能量是因?yàn)榧t外線激光反向散射的結(jié)果，而不是景物的熱輻射造 成。激光檢測(cè)系統(tǒng)瞄準(zhǔn)被測(cè)區(qū)域并且射向背景激光的 一部分被反射或反向散射回到檢測(cè)系統(tǒng)，在沒有泄漏氣體的情況下，所產(chǎn)生的背景面圖像與使用普通TV攝 像機(jī)時(shí)反向散射陽(yáng)光產(chǎn)生的圖像相同。然而，在有泄漏氣體出現(xiàn)的攝像機(jī)拍攝區(qū) 域中，返回到激光檢測(cè)系統(tǒng)的激光強(qiáng)度由于經(jīng)過氣體煙霧的吸收將會(huì)減弱，泄漏 氣體出現(xiàn)區(qū)域的視頻圖像將產(chǎn)生對(duì)比變化。氣體濃度越濃，吸收就越大，對(duì)比度 也越大。在這種方式下， 一般的非可視氣體將在視頻中可見，其泄漏源和移動(dòng)方 向都可以方便確定。六氟化硫氣體不需要與背景接觸，只要在背景和激光攝像機(jī) 之間即可，使通?？床灰姷牧驓怏w泄漏在激光成像取景器上變得可見，從 而使檢測(cè)人員站在地面即能快速、準(zhǔn)確定位六氟化硫泄漏源。這樣就使正常可見 的氣體在標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)監(jiān)視器上可視化。
激光成像裝置在泄漏定位領(lǐng)域中使用了一個(gè)全新的概念-反向散射/吸
收氣體成像技術(shù)。該技術(shù)是設(shè)計(jì)用于定位泄漏或跟蹤氣體云霧為主要目的激光遠(yuǎn) 程檢測(cè)技術(shù)。它本身是一種定性的三維氣體成像圖，能通過其成像的外觀有效地 提供六氟化疏氣體濃度的分布。該技術(shù)使正常不可見氣體泄漏在標(biāo)準(zhǔn)視頻顯示中 可視化，檢測(cè)人員在監(jiān)視器上就可實(shí)時(shí)檢測(cè)六氟化硫氣體。利用泄漏定位技術(shù)快 速準(zhǔn)確定位泄漏源。
本實(shí)用新型產(chǎn)生的有益效果為
1. 采用氣體散射成像技術(shù)，檢測(cè)六氟化硫氣體的泄漏。
2. 直觀可視效果，可在設(shè)備運(yùn)行時(shí)遠(yuǎn)距離、非接觸，定位設(shè)備漏點(diǎn)。
3. 設(shè)備集成度高，人機(jī)界面友好，操作簡(jiǎn)單，對(duì)操作人員要求低。
4. 采用濾光片，測(cè)試時(shí)完全不受太陽(yáng)光輻射干擾，不受環(huán)境和天氣的影響。
四

圖1為SF6光譜透過率曲線圖2為六氟化硫氣體泄漏激光成像儀的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中A為顯示模塊，B 為電源模塊，C為冷卻系統(tǒng)，D為激光發(fā)射器，E為激光散射鏡，F(xiàn)為鏡頭，G 為探測(cè)器，H為激光控制板。
五具體實(shí)施方式
實(shí)施例1: 一種六氟化硫氣體泄漏激光成像儀，包括電源模塊B、激光發(fā)射 器D和冷卻風(fēng)扇C，電源模塊為系統(tǒng)中的各用電設(shè)備提供電力，冷卻風(fēng)扇為激光 發(fā)射器和電源模塊提供冷卻風(fēng)，幫助散熱，保證設(shè)備整體的安全運(yùn)行，該顯像儀 還包括鏡頭F、探測(cè)器G、顯示模塊A和激光控制板H,鏡頭F與探測(cè)器G連接，探測(cè)器的信號(hào)輸出端與顯示模塊A連接，激光控制板H與激光發(fā)射器D連 接。激光發(fā)射器為C02激光發(fā)射器，該發(fā)射器發(fā)出的激光波長(zhǎng)在9-12微米。激 光發(fā)射器的出光端設(shè)有激光散射鏡E,使激光傳射由定向轉(zhuǎn)為發(fā)散。鏡頭由濾光 鏡和濾光片組成，濾光片設(shè)于濾光鏡的后方，反射光先經(jīng)過濾光鏡篩選后在被濾 光片篩選。鏡頭的濾光鏡，該濾光鏡能使8 ~ 14微米的光透過。鏡頭的濾光片， 該濾光片能使10.6微米的光透過。
權(quán)利要求1.一種六氟化硫氣體泄漏激光成像儀，包括電源模塊(B)、激光發(fā)射器(D)和冷卻系統(tǒng)(C)，其特征在于該顯像儀還包括鏡頭(F)、探測(cè)器(G)、顯示模塊(A)和激光控制板(H)，鏡頭(F)與探測(cè)器(G)連接，探測(cè)器的信號(hào)輸出端與顯示模塊(A)連接，激光控制板(H)與激光發(fā)射器(D)連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的六氟化疏氣體泄漏激光成像儀，其特征在于所述激 光發(fā)射器為C02激光發(fā)射器，該發(fā)射器發(fā)出的激光波長(zhǎng)在9 ~ 12微米。
3. 如權(quán)利要求1所述的六氟化硫氣體泄漏激光成像儀，其特征在于所述激 光發(fā)射器的出光端設(shè)有激光散射鏡(E),使激光傳射由定向轉(zhuǎn)為發(fā)散。
4. 如權(quán)利要求1所述的六氟化硫氣體泄漏激光成像儀，其特征在于所述鏡 頭由濾光鏡和濾光片組成，濾光片設(shè)于濾光鏡的后方。
5. 如權(quán)利要求4所述的六氟化硫氣體泄漏激光成像儀，其特征在于所述鏡 頭的濾光鏡，該濾光鏡能使8-14微米的光透過。
6. 如權(quán)利要求4所述的六氟化硫氣體泄漏激光成像儀，其特征在于所述鏡 頭的濾光片，該濾光片能使10.6微米的光透過。
專利摘要一種六氟化硫氣體泄漏激光成像儀，包括電源模塊、激光發(fā)射器和冷卻系統(tǒng)，其特征在于該顯像儀還包括鏡頭、探測(cè)器、顯示模塊和激光控制板，鏡頭與探測(cè)器連接，探測(cè)器的信號(hào)輸出端與顯示模塊連接，激光控制板與激光發(fā)射器連接。采用氣體散射成像技術(shù)，檢測(cè)六氟化硫氣體的泄漏。直觀可視效果，可在設(shè)備運(yùn)行時(shí)遠(yuǎn)距離、非接觸，定位設(shè)備漏點(diǎn)。設(shè)備集成度高，人機(jī)界面友好，操作簡(jiǎn)單，對(duì)操作人員要求低。采用濾光片，測(cè)試時(shí)完全不受太陽(yáng)光輻射干擾，不受環(huán)境和天氣的影響。
文檔編號(hào)G01M3/38GK201060091SQ20072004031
公開日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2007年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月20日
發(fā)明者劉文清, 張玉鈞, 張立強(qiáng), 蔡毅敏 申請(qǐng)人:南京順泰科技有限公司