電氣設備SF6檢測系統

氣體絕緣組合電器（GIS）結構緊湊，可靠性較高，被運用于電力系統，它以 SF6氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì)。但在制造、裝配和運行過(guò)程中留下一些潛伏性絕緣缺陷常常引起 GIS 內部產(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 GIS 的安全運行有著(zhù)重要的意義。

目前對SF₆裂解氣體的檢測方法傳統的PD 檢測方法和化學(xué)檢測法；傳統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，但是在現場(chǎng)運用時(shí)均存在某些方面的不足。脈沖電流法抗干擾能力較弱；超聲法易受到現場(chǎng)噪聲的干擾；甚高頻法(UHF)雖然抗干擾能力較強，但是其定量標定、模式識別等理論問(wèn)題和關(guān)鍵技術(shù)尚未完全解決，這些因素都會(huì )影響對設備絕緣狀況的有效評估。

圖為采用AVANTES高靈敏度光譜儀現場(chǎng)應用照片

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，以下是對每種方法缺點(diǎn)的介紹：

1、氣體檢測管法：國內外用的有 HF、SO2、SOF2?檢測管, 體積分數檢測精度可達 10- 6級, 但其穩定度易受溫/濕度影響, 存在交叉干擾。

2、氣相色譜法：可檢測SOF2、SO2F2、SO2和 CF4，體積分數檢測精度達到10-6級, 但色譜進(jìn)樣的特性決定了檢測時(shí)間較長(cháng), 不能做到連續在線(xiàn)監測, 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)對環(huán)境要求高,不適于現場(chǎng)在線(xiàn)監測應用

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，有交叉干擾現象

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

荷蘭Avantes-AvaSpec-ULS2048X16高靈敏度紫外光譜儀，通過(guò)紫外吸收的方法檢測SO2的含量；正常運行的GIS 設備內 SF6氣體十分穩定，但是當設備內出現局部放電故障時(shí)，放電產(chǎn)生的能量會(huì )使SF6發(fā)生分解反應，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)生反應生成 SOF₂、SOF₄、SO₂F₂、SO₂、HF、H₂S 等化合物；SO₂是一種典型且穩定的 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 的紫外區段存在 5 個(gè)明顯的吸收特征峰。紫外光譜檢測系統具有價(jià)格低廉、操作簡(jiǎn)單、易于維護等優(yōu)點(diǎn)?？紤]到 SF₆的其他主要衍生物不會(huì )對 SO₂的紫外定性、定量檢測造成干擾；通過(guò)檢測 GIS 內放電衍生物 SO2，實(shí)現內部是否出現放電故障的快速預判，并對放電時(shí)間進(jìn)行模糊判斷。

圖為在刀閘兩邊開(kāi)孔 中間通光路

該系統主要由荷蘭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(xiàn)GIS內SF6故障判斷，測量精度可達10- 6級；該方法具有結構簡(jiǎn)單、易于維護、適用于現場(chǎng)檢測等優(yōu)點(diǎn)；不需要對儀器反復校正，對于 PD故障快速檢測而言，紫外吸收檢測是更為有效手段。