北京中惠普分析技术研究所研究发现大量现场检测经验表明,目前的现场检测技术存在一定不足之处。现场SF6气体分解物检测主要采用电化学传感器法检测SO2、H2S和CO三种分解组分,电化学传感器法检测速度快,但存在不可逆衰减、组分测试交叉干扰; 现场的露点仪测试水分则受环境影响较大,限于5~35℃使用,环境温度过高或过低均不能测试; 色谱法测试SF6纯度灵敏度高,但需带气瓶检测,仪器笨重且操作复杂,检测时间长,消耗气量多。且以上仪器均是独立检测,不利于现场同时检测上述气体指标。北京中惠普分析技术研究所研究发现,光学方法具有长效高精度,选择性好,消耗气量少,SF6电气设备检测的组分在红外和紫外光谱带上均有强吸收峰,且可实现模块化集成,因此研究基于朗伯-比尔定律的红外和紫外光谱法现场SF6气体综合检测技术意义重大。
紫外差分吸收光谱检测SO2和H2S技术
从SO2和H2S的紫外-可见光波段的透射光谱和吸收光谱可知,2种气体均存在明显的吸收光谱,并且集中在200~320nm的紫外波段中,满足检测要求。
( 1) 在紫外-可见光吸收波段,发现 H2S和SO2气体均存在明显的吸收光谱,通过光谱仪检测发现,H2S和SO2集中在200~320nm的紫外波段。不同浓度的SO2的吸收峰主要集中在190~220nm和285~310nm两个波段,H2S的紫外吸收波段集中在190~230nm波段。选择合适的吸收波段,可以排除气体组分的干扰,提高检测精度。
( 2) 由于H2S和SO2的紫外吸收具有共同波段吸收,存在交叉干扰,因此通过数字滤波方法去除干扰。在285~310nm波段,H2S没有吸收峰,因此采用紫外差分光谱法算出SO2的浓度,通过吸光度扣除和反演,拟合计算得到H2S气体的浓度。
( 3)CO和H2O的吸收峰值选择在中红外波段,在中红外波段CO和水分具有较强的吸收峰,CO选择在1563nm,水分选择在2460nm,可以排除气体组分的干扰,提高检测精度。
( 4) 通过可调谐激光的高频调制技术,提高所需气体组分光信号,对其二次谐波进行提取,解决小信号提取的问题,从而解决气体的高精度检测。
( 5) 采用单光束双波长的红外测量方法,测试SF6气体纯度,通过各通道流量自控制,实现模块化和集成化检测。所研制的基于多光学的SF6气体综合分析仪,配合软件控制部分,检测模块可以独立运行,也可和其它测试气体组分模块集成运行,变电站应用效果表明,应用效果良好。
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