關于SF6氣體分解產物檢測技術及應用的相關探討

孟陽

【摘 ?要】隨著我國社會經濟的不斷發展，帶動了電力行業的發展。在電力行業快速發展的過程中，六氟化硫電氣設備的使用量大量增加。但是在具體的使用過程當中，六氟化硫電氣設備內部常常會存在一定的潛伏性故障或者發生閃絡等問題。常規的電氣試驗卻很難發現設備存在的缺陷，要想全面的判斷設備是否存在相應的故障問題，這時候也就可以采用SF6氣體分解產物檢測技術。本文將會針對于這一點展開全面的分析描述，以希望為有關行業人士提供參考。

【關鍵詞】SF6氣體;分解產物;檢測技術;應用

1 引言

處于運行狀態的SF6電氣設備，假如遇見了電弧放電、火花放電以及過熱等故障的時候，會產生一定量的HF、SO2等分解產物，不同的產物在分解產物的過程中也會呈現出極大的區別性，所以利用檢測設備當中的SF6分解產物組分或者是含量變化，都能夠初步的判斷出設備出現的故障部位或者是故障類型。通過實際的觀測情況可知，SF6氣體分解產物檢測技術應用的種類是較多的，但是每種檢測技術在應用的過程中又存在一定的局限性，同時差異性也較為明顯。

2 SF6氣體的基本特性

SF6氣體是目前電氣工業使用的最優良滅弧和絕緣介質、沒有顏色、無氣味、沒有毒性、不會燃燒、化學性能穩定。在常溫下不與其他材料產生化學反應，所以在正常條件下是一種很理想的介質。

3 關于SF6氣體分解產物檢測技術的分解機理研究

根據相關人士對SF6氣體放電分解機理展開的分析研究，當前在SF6氣體放電過程和影響因素等方面達到了初步的一致。SF6的氣體分解產物放電的基本過程一般表現如下：SF6氣體首先會分解為SF4，S2F2，SF2等一系列低氟硫化物。需要注意的是其中的絕大部分都可以極其快速的復合成為SF6，但是其中的低氟硫化物少部分將會進一步的與氣室當中的O2，H2O等絕緣材料或者金屬等產生一定的化學反應，最終也就形成了SO2，CO2等化合物。

之后根據大量的研究結果顯示，不論是何種形式的放電，SF6氣體在放電分解產物的量與放電能量大致上都呈現出了一定的線性關系。另外，SF6在火花放電的情況下，其氣體所分解的產物與局部的放電都是具有相應的一致性，但是此過程中的SOF2以及SO2F2的比值將會有所上升。所以正是因為這樣的前提條件存在，因此也就可以通過檢測SOF2和SO2F2組分比例來分析氣體分解產物的放電劇烈程度。

4 現有檢測技術應用現狀

（一）氣體檢測管法

通過檢測裝置從高壓電氣設備中提取一定體積的SF6氣體，分別通過SO2、HF檢測管，這些分解產物會在檢測管中起化學反應，并改變顏色，可根據變色柱的長短，定量的讀出SF6氣體中SO2和HF的濃度。優點：檢測管能夠檢測到其體積分數10-6級的SO2或HF。缺點：容易受到溫度、濕度和存放時間的影響，并且對其它主要分解氣體沒有檢測作用，不能全面反應SF6放電分解氣體組分情況，限制了它的應用推廣。

（二）氣相色譜法（GC）

氣相色譜法是目前國內外用于SF6放電分化氣體組分檢測的最常用辦法，也是IEC60480和GB/T18867共同推薦的檢測辦法。色譜法運用不同物質在兩相中具有不同的分配系數（或吸附系數、滲透性），當兩相作相對運動時，這些物質在兩相中進行屢次重復分配而完成別離。通過檢測器和記錄器，這些被分隔的組分成為一個個的色譜峰。氣相色譜儀能夠一起檢測其體積分數低至10-6級的CF4、SF6、SO2F2、SOF2、SO2等氣體組分。優點：它具有檢測組分多、檢測靈敏度高等優點。缺點：存在取樣和分析過程中可能混入水分導致一些組分水解、對S02F2和SO2的檢測比較困難、不能檢測HF和部分放電主要成分之一的SOF4等缺陷。氣相色譜檢測法中色譜進樣的特性決定了檢測耗時較長，不可能做到接連在線監測;溫度對色譜柱分別作用的影響以及色譜柱運用一段時刻后需求清洗等固有特性決議了色譜技能對環境要求高，不適于現場在線監測運用。

（三）固體電解質傳感器

該辦法是運用化學氣敏器材檢測氣體組分。化學氣敏傳感器是運用對被測氣體的形狀或分子結構具有選擇性抓獲的功用（接受器功能）和將抓獲的化學量有效轉換為電信號的功能（轉換器功能）來工作的。當被測氣體被吸附到氣敏半導體表面時，其電阻值會發生變化。目前國內外用氣體傳感器法能夠檢測的氣體主要是比較常見的氣體如SO2、HF和H2S，而對重要的氣體組分SO2F2，SOF2，SF4，SOF4和CF4則力不從心。優點：它具有檢測速度快，效率高，能夠與計算機合作運用然后完成主動在線檢測確診等杰出優點。缺陷：存在檢測氣體組分單一等缺陷;此外，它存在組分間的干擾問題，如：H2S傳感器會對SO2有呼應以及HF傳感器運用壽命短等問題。

（四）離子移動度計（IMS）

離子移動度計是一種對六氟化硫氣體質量進行現場監測的新方法，它通過對設備中六氟化硫氣體中總體雜質含量的測定，來反映設備中六氟化硫氣體的劣化程度。優點：能測10-6級的SF6氣體分解物雜質總量，缺點：易受實驗環境條件影響，現場測試時每次測試前都必須重新進行參考氣測量。此外，只能測量污染物的總量，不能反應氣體分解物的具體分析，無法實現故障性質和位置的判斷。

（五）色譜-質譜法（GC-MS）

色譜-質譜法GC/MS被廣泛應用于復雜組分的分離與鑒定，其具有GC的高分辨率和MS的高靈敏度。優點：色譜-質譜法可測得1ppmv數量級的氣體如SOF2，SO2F2，SOF4和CF4，還有些更少見的氣體成分如Si（CH3）2F2，隨著色譜-質譜技術的發展和在線分析識別功能增強，色譜-質譜法提高了分析靈敏度，廣泛用于常規試驗分析。缺點：價格昂貴。SF6氣體分解物現有的現場檢測設備均采用電化學傳感器，這種傳感器精度低、易中毒失效、零位漂移頻繁、使用壽命短，不能滿足在線監測的長時間運行要求，并會對氣體產生污染，不利于循環。紅外傳感器是分析化學中的常用傳感器，測量時不與被測物體直接接觸，因而不存在摩擦，有靈敏度高，響應快等優點。基于紅外測試技術的SF6氣體分解產物檢測手段是未來發展方向之一。

5 結論

目前，人們在水分、氧氣以及放電能量影響SF6氣體分解產物方面取得了一定成績，且基本掌握了各種影響因素的作用機理，但研究人員還應進一步深入探索，以便掌握更多關于SF6氣體的分解知識，全面了解SF6氣體分解產物的作用過程，從而確保電氣設備的安全穩定運行。

參考文獻：

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[2]唐炬，陳長杰，劉帆，等.局部放電下SF6分解組分檢測與絕緣缺陷編碼識別[J].電網技術，2011（01）.

（作者單位：國網山西省電力公司檢修分公司）