電氣設(shè)備SF6檢測系統(tǒng)

氣體絕緣組合電器（GIS）結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性較高，被運(yùn)用于電力系統(tǒng)，它以 SF6氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì)。但在制造、裝配和運(yùn)行過程中留下一些潛伏性絕緣缺陷常常引起 GIS 內(nèi)部產(chǎn)生不同程度的局部放電(PD)。PD 產(chǎn)生的活性氣體又會(huì)加速絕緣老化和腐蝕金屬表面，可能會(huì)引發(fā) GIS故障。因此，PD 的檢測對(duì) GIS 的安全運(yùn)行有著重要的意義。

目前對(duì)SF₆裂解氣體的檢測方法傳統(tǒng)的PD 檢測方法和化學(xué)檢測法；傳統(tǒng)PD檢測法包括脈沖電流法、超聲法以及甚高頻法(UHF)。盡管這些檢測方法非常有效，但是在現(xiàn)場運(yùn)用時(shí)均存在某些方面的不足。脈沖電流法抗干擾能力較弱；超聲法易受到現(xiàn)場噪聲的干擾；甚高頻法(UHF)雖然抗干擾能力較強(qiáng)，但是其定量標(biāo)定、模式識(shí)別等理論問題和關(guān)鍵技術(shù)尚未完全解決，這些因素都會(huì)影響對(duì)設(shè)備絕緣狀況的有效評(píng)估。

圖為采用AVANTES高靈敏度光譜儀現(xiàn)場應(yīng)用照片

而化學(xué)檢測法包含了氣體檢測管法、氣相色譜法、傅立葉變換紅外吸收光譜法以及電化學(xué)傳感器法。每種一種方法都有自己有缺陷，以下是對(duì)每種方法缺點(diǎn)的介紹：

1、氣體檢測管法：國內(nèi)外用的有 HF、SO2、SOF2?檢測管, 體積分?jǐn)?shù)檢測精度可達(dá) 10- 6級(jí), 但其穩(wěn)定度易受溫/濕度影響, 存在交叉干擾。

2、氣相色譜法：可檢測SOF2、SO2F2、SO2和 CF4，體積分?jǐn)?shù)檢測精度達(dá)到10-6級(jí), 但色譜進(jìn)樣的特性決定了檢測時(shí)間較長, 不能做到連續(xù)在線監(jiān)測, 色譜柱使用一段時(shí)間后需要清洗等特性決定了色譜技術(shù)對(duì)環(huán)境要求高,不適于現(xiàn)場在線監(jiān)測應(yīng)用

3、傅立葉變換紅外吸收光譜法：具有檢測速度快、檢測組分多等優(yōu)點(diǎn)，但 SF6及其部分分解氣體的吸收峰十分接近，有交叉干擾現(xiàn)象

4、電化學(xué)傳感器法具有檢測速度快、易實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場帶電檢測等優(yōu)勢。但也存在組分間的交叉干擾問題、儀器的零漂及溫漂問題、傳感器壽命短等問題，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)定期對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。

荷蘭Avantes-AvaSpec-ULS2048X16高靈敏度紫外光譜儀，通過紫外吸收的方法檢測SO2的含量；正常運(yùn)行的GIS 設(shè)備內(nèi) SF6氣體十分穩(wěn)定，但是當(dāng)設(shè)備內(nèi)出現(xiàn)局部放電故障時(shí)，放電產(chǎn)生的能量會(huì)使SF6發(fā)生分解反應(yīng)，生成 SF₄、SF₃、SF₂和 S₂F₁₀等多種低氟硫化物, 它們會(huì)與 GIS中的微量水分、氧氣發(fā)生反應(yīng)生成 SOF₂、SOF₄、SO₂F₂、SO₂、HF、H₂S 等化合物；SO₂是一種典型且穩(wěn)定的 PD 分解產(chǎn)物，研究表明 SO₂具有良好的紫外吸收特性,在 295-305nm 的紫外區(qū)段存在 5 個(gè)明顯的吸收特征峰。紫外光譜檢測系統(tǒng)具有價(jià)格低廉、操作簡單、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)?？紤]到 SF₆的其他主要衍生物不會(huì)對(duì) SO₂的紫外定性、定量檢測造成干擾；通過檢測 GIS 內(nèi)放電衍生物 SO2，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部是否出現(xiàn)放電故障的快速預(yù)判，并對(duì)放電時(shí)間進(jìn)行模糊判斷。

圖為在刀閘兩邊開孔 中間通光路

該系統(tǒng)主要由荷蘭Avantes公司AvaLight-D-S-DUV高功率深紫外氘燈光源、AvaSpec-ULS2048X16高紫外靈敏度光譜儀、定制氣室組成；可以實(shí)時(shí)精確的用于在線GIS內(nèi)SF6故障判斷，測量精度可達(dá)10- 6級(jí)；該方法具有結(jié)構(gòu)簡單、易于維護(hù)、適用于現(xiàn)場檢測等優(yōu)點(diǎn)；不需要對(duì)儀器反復(fù)校正，對(duì)于 PD故障快速檢測而言，紫外吸收檢測是更為有效手段。