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六氟化硫(SF6)气体具有优良的绝缘和灭弧性能,作为绝缘介质可大大提高绝缘强度,已在气体绝缘电器(GasInsulatedSwitchgear,GIS)中得到广泛应用。然而,GIS设备在制造、装配和运行过程中不可避免会存在一些潜伏性绝缘缺陷从而产生不同程度的局部放电(PartialDischarge,PD),研究表明PD会引起SF6气体发生分解,在微氧和微水等杂质的环境中,会生成如SO2、SOF2、CF4、CO2、SOF4和HF等各种组分气体,其含量大小、变化规律等特征与GIS内部绝缘缺陷所产生的PD程度和类型有着密切的关联,故称之为特征组分气体。因此,利用特征组分气体含量检测来诊断GIS设备内部绝缘缺陷是目前研究的热点问题。 气体光声光谱是基于光声效应的一种微量气体检测技术,它具有高灵敏度、多组分检测、检测快速、精度高、不消耗样气、抗干扰能力强、适合于在线检测等优点,在SF6分解组分在线监测领域有着广阔的应用前景。为此,本文基于气体光声技术研制出一套用于SF6放电分解组分检测的光声装置。首先详细介绍了装置的工作原理和硬件构成,并利用COMSOLMultiphysics有限元模拟了光声池的声场分布及谐振特性;在传输线理论基础上建立一种简化的一维纵向光声池的LC振荡电路模型,分析讨论了不同几何结构以及温度对光声池特性参数的影响,基于模型设计制作出本装置的关键部件光声池。 论文从光声池参数、系统噪声水平和背景气体吸收等三个方面分析了光声检测装置的性能;对SF6局放组分气体浓度与光声信号的关系进行了实验研究,结合最小二乘回归分析方法给出了SO2、SOF2、CF4、CO2等特征气体的光声检测经验表达式以及检测灵敏度,并通过实验分析了温度对气体光声检测的影响;为评估该装置对SF6分解组分的实际检测性能,对针-板模拟绝缘缺陷产生的特征气体含量进行跟踪检测,并与气相色谱检测结果进行比较,光声检测的结果稍大于气相色谱仪,且误差随时间的增加有所变大,但逐渐趋于稳定,96h后各组分气体最大相对误差在9%左右。