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。但在制造、裝配和運行過程中留下一些潛伏性絕緣缺陷常常引起 GIS 內部產生不同程度的局部放電(PD)。PD 產生的活性氣體又會加速絕緣老化和腐蝕金屬表面，可能會引發 GIS故障。因此，PD 的檢測對 GIS 的安全運行有著重要的意義。

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，但是在現場運用時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、模式識別等理論問題和關鍵技術尚未完全解決，這些因素都會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應用照片

而化學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, 但色譜進樣的特性決定了檢測時間較長, 不能做到連續在線監測, 色譜柱使用一段時間后需要清洗等特性決定了色譜技術對環境要求高,不適于現場在線監測應用

3、傅立葉變換紅外吸收光譜法：具有檢測速度快、檢測組分多等優點，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、電化學傳感器法具有檢測速度快、易實現現場帶電檢測等優勢。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，實際應用中應定期對儀器進行校準。

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，放電產生的能量會使SF6發生分解反應，生成 SF₄、SF₃、SF₂和 S₂F₁₀等多種低氟硫化物, 它們會與 GIS中的微量水分、氧氣發生反應生成 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 個明顯的吸收特征峰。紫外光譜檢測系統具有價格低廉、操作簡單、易于維護等優點。考慮到 SF₆的其他主要衍生物不會對 SO₂的紫外定性、定量檢測造成干擾；通過檢測 GIS 內放電衍生物 SO2，實現內部是否出現放電故障的快速預判，并對放電時間進行模糊判斷。

圖為在刀閘兩邊開孔 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；可以實時精確的用于在線GIS內SF6故障判斷，測量精度可達10- 6級；該方法具有結構簡單、易于維護、適用于現場檢測等優點；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。