SF6氣體帶電檢測方法的研究

楊少才，武 哲，苗 宇

（1.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006；2.華電電力科學研究院東北分院，遼寧 沈陽 110179；3.大唐東北電力試驗研究所有限公司，吉林 長春 130012）

開發與應用

SF6氣體帶電檢測方法的研究

楊少才1，武 哲2，苗 宇3

（1.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006；2.華電電力科學研究院東北分院，遼寧 沈陽 110179；3.大唐東北電力試驗研究所有限公司，吉林 長春 130012）

在運行狀態下，對SF6電氣設備中SF6氣體分解物、純度、濕度進行現場檢測，在運行電壓下對設備狀態進行有效監測，能準確地反映設備的客觀狀態，及時發現設備缺陷，消除隱患，極大地提高電網的安全運行水平。文中對某變電站斷路器中SF6分解物進行測量，并對SF6雜質產生原因進行分析，為完善SF6的測量提供參考。

SF6氣體分解物；純度；濕度；現場檢測

自20世紀80年代以來，SF6電氣設備逐步替換絕緣油電氣設備，成為我國電網系統高壓電氣的主流設備。截止2010年，SF6電氣設備在我國基本已經實現普及。各種SF6電氣設備的預防性試驗變得越來越重要，如何有效地預防SF6高壓電氣事故成為重中之重。本文主要介紹了SF6現場檢測方法，并結合試驗，依據檢測結果判斷氣體及帶電設備運行情況，對產生雜質原因進行了分析［1］。

1 SF6純度檢測

1.1 檢測項目

空氣、CF4、CO2含量和SF6純度。

1.2 工作原理

氣相色譜儀以氣體（載氣）作為流動相，樣品由載氣帶入色譜柱內，樣品中各組分在色譜柱中的流動相和固定相間分配或吸附系數有所差異，在載氣的沖洗下，各組分在兩相間作反復多次分配，使各組分在柱中得到分離，然后用接在柱后的檢測器根據組分及組分的濃度，將組分按順序檢測出來。試驗表明，熱傳導式散熱的比例越大，TCD的性能越好。一般用H2、He等輕載氣靈敏度最高，TCD工作原理如圖1所示。

圖1 TCD工作原理圖

試驗過程注意事項如下。

a.儀器預熱：采用色譜法測量純度時，基線穩定是前提條件，需要在基線平穩后才能開始測試。因此儀器需要預熱。

c.熟練操作色譜工作站，比如對較小峰的處理、信號毛刺之間的取舍等，可調節最小高度、最小面積和自動噪聲等參數。

SF6純度譜圖如圖2所示。現場某330 V變電站122TA B相譜圖如圖3所示。

圖2 SF6純度測定

圖3 330 V變電站122TA B相

從圖3中可看出，其CF4含量較小，含量為0.006 02%，屬于正常現象，TA本身沒有放電存在。

2 SF6分解物測量

電化學法是目前應用最廣泛的測量方式，配合氣相色譜法，能比較完整地檢測出產生的分解產物［2］。

a.檢測項目（C3F8、CF4、CO2、SO2）

b.工作原理

電化學傳感器通過與被測氣體發生反應，并產生與氣體濃度成正比的電信號來工作，電化學探頭結構如圖4所示。阜新東5062斷路器分解產物含量如圖5所示，數據見表1。

圖4 電化學探頭結構圖

圖5 阜新東5062斷路器C相套管

表1 阜新東5062斷路器分解產物含量

由電化學法測得SO2含量為277 mg／L，從表1數據中可看出，CF4的含量已達到0.132 09%，比SF6新氣中增加了很多，其中CO2的含量也達到了0.087 24%。SF6本身并不存在碳元素，碳元素只可能來自本體絕緣材料的燒毀，所以由此數據可以判斷套管曾經有大電流放電，甚至燒傷過本體，進而對設備產生危害。朝陽500 kV變電站5042斷路器分解產物含量現場測量如圖6所示，數據見表2。

語法測試是檢驗教學效果及學生學習效果的重要手段之一。但語法教學現狀的研究僅僅對中考、高考、大學英語四/六級、英語專業四/八級等有所研究，對于國外幾大英語考試如劍橋商務英語、托業、托福、雅思、美國研究生入學資格考試等的研究不足。除此以外，對于校本測試（如期末考試）等的研究也較少。這些研究上的不足將會影響到教學手段及教學方法的調整。

圖6 朝陽500 kV變電站5042斷路器A相

表2 朝陽500 kV變電站5042斷路器分解產物含量

由電化學法測得SO2含量大于2 000 mg／L，從表2我們可以看到CF4的含量明顯增大，其含量達到0.075 87%。從CF4的數據來看，可判斷這臺斷路器中曾經發生過大電流的放電。從CF4與CO2的含量上來看，判斷可能是是機械問題導致的故障。

錦州變電站TV氣室分解產物含量如圖7所示，數據見表3。

圖7 錦州變電站TV氣室

表3 錦州變電站TV氣室分解產物含量

由電化學法測得的SO2含量大于4 000 mg／L，從表1—3中可以看出氣體分解物中都含有不同含量的C3F8。只有電氣設備內部形成較嚴重的缺陷，能夠使SF6徹底分解的大能級電流，造成電氣設備本體燒毀才產生碳元素，生成的碳元素和SF6的分解元素才能化合產生碳氟化合物。所以設備內的氣體經色譜分析后發現C3F8，可判斷該電氣設備存在較嚴重的絕緣缺陷［3］。

3 現場SF6雜質產生原因分析

不同的放電情況會生成不同的分解產物。在電力行業中的電網系統會用到不同的高壓電氣，例如斷路器、隔離開關、TA氣室、TV氣室、母線等等。這些設備由于用處不同，所以結構和材料都不一樣。在他們產生絕緣缺陷時也會有不同的故障現象，在SF6滅弧產生的分解產物有著明顯的不同。SF6電氣由于絕緣缺陷產生的氣體，通過現場便攜式設備能檢測到的有空氣（O2＋N2）、CF4、CO2、C3F8、SO2、SOF2、HF、H2S、CO［4］。

CF4、CO2、C3F8的產生必須有相關碳元素的分解才能形成，SF6的分解物中并沒有碳類物質，只有設備本體被燒傷才會產生碳類元素。以上3種物質形成，需要分解SF6的放電能量從大到小依次為C3F8、CO2、CF4。HF和H2S 2種氣體的產生必須有相關氫元素的分解才能形成，SF6的分解物中并沒有氫類物質。氫元素的主要來源在于氣室內的水份以及設備絕緣介質中未干燥的水分被電擊分解后產生的氫離子。這些氫離子和SF6分解后的硫離子和氟離子重組后形成HF和H2S。這2種分解物只能在較強能量的放電以及電氣設備內有較大水分的情況下才會產生。SO2也屬于SF6的分解產物，這種物質在設備內放電時容易產生，其中的氧元素來源于SF6氣體中混入的空氣以及設備內水分的分解。

實際上使用中的SF6氣體總含有一定量的空氣、水分，由于上述分解生成的多種低氟硫化物很活潑，即與SF6氣體中的微量水分和氧氣等發生反應，生成SOF2，SO2F2，SOF4，SO2，HF等毒性氣體。不管哪種形式的放電，SF6發生分解后產物的量與放電能量大致成比例關系，并且當處在高能量放電形式（如電弧放電）下時將產生大量的分解氣體，如SF4、CF4等，且產物中SOF2含量要高。通過SO2、SOF2、SO2F2含量比例可分析判斷放電劇烈程度，放電越劇烈，放電能量越大，SO2含量增多，SOF2／SO2F2體積分數之比增大，通過H2S組分含量大小可判斷故障是否涉及固體絕緣，通過CF4含量可分析判斷固體絕緣情，電極材料的消耗與分解物的形成也有直接關系，氣體分解產生的物質含量取決于電極材料的金屬蒸發量［5］。

4 結束語

SF6在運行中產生的分解物種類很多，很多成分現在還不能定量檢出，只能通過定性進行比較判斷，分析產生的原因及造成的傷害，對SF6的監測及跟蹤、對監測方法的研究也需要不斷完善。

參考文獻：

［1］孟玉蟬.電氣設備中六氟化硫介質的監控標準現狀與發展［J］.電力設備，2008，7（8）：379－384.

［2］廉小紅.SF6斷路器常見故障及處理措施［J］.硅谷，2010，7（12）：30－35.

［3］周 舟，陳紹藝，龔尚昆，等.SF6電氣設備的監督與故障診斷［J］.高壓電器，2011，44（2）：104－105.

［4］陶 鳴.SF6斷路器在生產運行中的潛在危害及其防范措施［J］.今日科苑，2010，14（6）：9－12.

［5］張曉星，姚 堯，唐 炬，等.SF6放電分解氣體組分分析的現狀和發展［J］.高電壓技術，2008，34（4）：21－26.

Research and Analysis of SF6Live Detection Method

YANG Shaocai1，WU Zhe2，MIAO Yu3
（1.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China；2.The Northeast Branch of Huadian Electric Power Research Institute，Shenyang，Liaoning 110179，China；3.Datang Northeast Electric Power Test and Research Institute Co.，Ltd.，Changchun，Jilin 130012，China）

SF6decomposition，its purity and humidity tests under running situation are carried out.The purpose of the tests is to ef?fectively monitor equipment state，accurately reflect the objective state of equipment，timely detect equipment defects，eliminate hidden trouble and greatly improve safe operation level.SF6decomposition of breaker in given substation is measured in this paper and the im?purity reasons are researched.This paper provides a reference for improved measure.

SF6decomposition；purity；humidity；testing

TM506

A

1004－7913（2016）11－0056－03

楊少才（1985），男，碩士，工程師，主要從事電廠化學技術監督管理及電廠化學專業研究工作。

2016－08－20）