應(yīng)用色譜法分析測(cè)試SF6氣體純度

吳奇寶 江桂英

（1.泉州電業(yè)局，福建 泉州 362000；2.福建寧德電業(yè)局，福建 寧德 352100）

近幾年來(lái)對(duì) SF6氣體中的濕度和分解產(chǎn)物的檢測(cè)得到了廣泛的認(rèn)可，在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行設(shè)備的缺陷判斷中得到了成功的應(yīng)用，已成為六氟化硫氣體絕緣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的有效手段，特別是對(duì)分解產(chǎn)物的種類和含量的檢測(cè)在判斷六氟化硫電氣設(shè)備故障的性質(zhì)和程度方面發(fā)揮了重要的作用。但基層單位對(duì)于 SF6氣體純度（空氣含量）的檢測(cè)則開展不甚理想，這既有規(guī)程本身規(guī)定不夠明確，也有基層單位認(rèn)識(shí)不到位、檢測(cè)儀器配置不到位等因素。

1 SF6氣體純度檢測(cè)的必要性

1.1 SF6氣體的優(yōu)良特性[1]

眾所周知，SF6氣體較之其它氣體，具有優(yōu)良的絕緣性能和滅弧性能，當(dāng)電氣設(shè)備中所充 SF6氣體純度不足，將顯著降低其絕緣能力及滅弧能力，其優(yōu)良特性主要表現(xiàn)在：

在均勻電場(chǎng)、相同氣壓下，SF6的絕緣強(qiáng)度約為空氣的 2.5～3倍。SF6的滅弧能力約為空氣的 100倍，SF6的燃弧時(shí)間為 8μs，而 N2的燃弧時(shí)間為220μs。

SF6中混有空氣、氮?dú)獾炔患儦怏w或?qū)щ娢⒘r(shí)，則可顯著降低其絕緣能力，使擊穿電壓明顯降低。SF6氣體中含有空氣（O2、N2）會(huì)造成滅弧過(guò)程中S和 F的不完全復(fù)合，同時(shí)由于氧的存在容易生成SO2F2和SOF2等有害分解物。

1.2 有關(guān)純度檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定

（見表1，包括但不僅限于）

表1 有關(guān)SF6氣體純度檢測(cè)的規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)

2 SF6氣體純度檢測(cè)的目的

造成運(yùn)行設(shè)備中 SF6氣體純度偏低，一般是設(shè)備安裝充氣過(guò)程中的工藝存在問題，所以檢測(cè) SF6氣體純度能很好地反映設(shè)備安裝充氣的工藝流程是否規(guī)范，尤其在交接試驗(yàn)中尤顯重要。

1）新SF6氣體純度檢驗(yàn)，判斷新購(gòu)SF6氣體質(zhì)量是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

2）SF6電氣新設(shè)備交接純度檢驗(yàn)，用于檢驗(yàn)新設(shè)備安裝、充氣等工藝是否符合要求。

3）運(yùn)行中SF6氣體純度變化檢測(cè)，監(jiān)視運(yùn)行設(shè)備是否正常。包括運(yùn)行中設(shè)備補(bǔ)氣工藝是否規(guī)范等。

3 SF6氣體純度檢測(cè)方法

目前 SF6氣體純度現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀器主要有依據(jù)熱導(dǎo)原理和聲速原理制造的檢測(cè)儀器。這類儀器要進(jìn)行校驗(yàn)，以檢測(cè)空氣里純SF6的百分比來(lái)標(biāo)定儀器。如果出現(xiàn)其它氣體（例如 CF4，分解物）其準(zhǔn)確度可能會(huì)受到影響。對(duì)于高純氣體的純度檢測(cè)，一般是通過(guò)測(cè)出了氣體中其它雜質(zhì)組分含量，來(lái)計(jì)算出氣體的純度。

進(jìn)行 SF6氣體純度測(cè)試，因?yàn)?SF6氣體中，所含雜質(zhì)氣體主要為空氣，特別是運(yùn)行中的設(shè)備，其他氣體相對(duì)于空氣含量（N2、O2）而言不在同一數(shù)量級(jí)，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試可忽略不計(jì)。

應(yīng)用色譜法開展 SF6氣體純度測(cè)試，只要能分析出N2、O2組分含量，則基本可以確定SF6氣體的純度。

色譜分析條件：充分利用目前基層單位開展變壓器油含氣量測(cè)試所用色譜儀即可。

4 檢測(cè)實(shí)例

2011年5月，在110kV××變GIS氣體檢測(cè)中，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)刀閘氣室氣體純度偏低，進(jìn)行了多次的復(fù)測(cè)，同時(shí)采用取氣回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行色譜分析檢測(cè)其中的N2、O2組分含量，數(shù)據(jù)見表2和表3。從表中數(shù)據(jù)如1902刀閘，色譜分析估算的純度約為83.8%，儀器檢測(cè)純度約為 83.6%，由此可見，用色譜分析的方法檢測(cè)出N2、O2組分含量計(jì)算純度的結(jié)果和應(yīng)用純度檢測(cè)儀器的結(jié)果能夠較好的吻合，滿足現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的要求，不影響對(duì)測(cè)試結(jié)果的判斷。

表2 純度儀檢測(cè)數(shù)據(jù)

表3 色譜分析法數(shù)據(jù)

為了方便現(xiàn)場(chǎng)工作，取氣采用取氣袋的方式，為了檢驗(yàn)取氣袋取氣方式對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，進(jìn)行了新氣直接從氣瓶中取氣和使用取氣袋取氣兩種方式的比較，數(shù)據(jù)如表4，從表4數(shù)據(jù)可看出，使用取氣袋取氣方式對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響完全在允許范圍之內(nèi)，不影響對(duì)檢測(cè)結(jié)果的判斷。

表4 新氣數(shù)據(jù)

相應(yīng)譜圖如圖1～4所示。

圖1 標(biāo)樣譜圖

圖2 ××變1902刀閘氣室譜圖及分析數(shù)據(jù)

圖3 新氣譜圖及分析數(shù)據(jù)（瓶裝取氣）

圖4 新氣譜圖及分析數(shù)據(jù)（袋裝取氣）

5 結(jié)論

1）通過(guò)檢測(cè)SF6氣體中的空氣含量，來(lái)掌握設(shè)備的健康狀況，考核設(shè)備安裝工藝質(zhì)量有著重要意義。

2）從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐及分析數(shù)據(jù)表明，應(yīng)用色譜法分析SF6氣體中的N2和O2組分含量估算SF6氣體純度是可行的，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試誤差在允許范圍之內(nèi)，對(duì)基層開展SF6氣體純度的檢測(cè)不失為一種有益的補(bǔ)充，具有很高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

3）測(cè)試的成敗主要在于空氣的影響。采樣和分析是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因?yàn)榭諝庵泻写罅康难鹾偷舆^(guò)程中出現(xiàn)任何小的紕漏都會(huì)造成數(shù)據(jù)的嚴(yán)重失真，實(shí)踐表明現(xiàn)場(chǎng)取氣方法和分析過(guò)程中空氣的影響是可控的。

4）現(xiàn)場(chǎng)使用取氣袋取氣時(shí)，應(yīng)盡量減少空氣的影響，取氣袋應(yīng)先抽真空，并用樣品氣沖洗。可參考DL/T 1032—2006電氣設(shè)備用六氟化硫氣體取樣方法。

5）分析過(guò)程中盡量避免空氣的影響。進(jìn)樣注射器必須先用載氣（Ar）清洗；從取氣袋中取氣時(shí)應(yīng)采用微正壓取氣。

6）從表1中可以看出，目前不同的規(guī)程、文件對(duì) SF6氣體純度的指標(biāo)有不同的要求，為方便現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行，建議在規(guī)程中明確 SF6氣體純度檢測(cè)要求，特別是在交接驗(yàn)收中增加SF6氣體純度要求項(xiàng)目。

[1]朱芳菲, 孟玉嬋.六氟化硫氣體分析技術(shù)[M].北京：兵器工業(yè)出版社, 1998.