SF6電氣設備氣體檢測與分析

吳彥婷

摘要：SF6電氣設備占地小，維護簡單，目前已成為國內電力系統的主流設備，SF6電氣設備氣體檢測技術也越來越重要。

關鍵詞：SF6電氣設備;濕度;分解產物;純度

1.概論

SF6電氣設備即充裝SF6氣體的電氣設備，目前國內常用有斷路器、隔離開關、接地刀閘、電流互感器、避雷器、套管、變壓器、半封閉組合電器、全封閉組合電器等。由于純凈的SF6氣體無色無味不燃不爆，化學穩定性高，同時具備較強的電氣性質，SF6電氣設備得到廣泛應用，目前已成為電力系統的主要設備，這些設備的性能直接關系到電力系統的安全穩定。

目前對運行中的SF6電氣設備的狀態檢測手段有超聲波、特高頻局放、紅外、激光成像等，對SF6氣體的檢測，特別是分解產物檢測，在設備故障發現、事故分析和判斷等方面發揮重要作用，該項目的檢測也日益得到重視。

2.SF6電氣設備氣體檢測方法

SF6電氣設備氣體綜合檢測的常規項目有氣體濕度、氣體分解產物及氣體純度。

2.1 SF6電氣設備氣體濕度檢測

SF6氣體中的水分對設備的安全運行存在較大危害，會使設備擊穿電壓下降、加速設備腐蝕、阻礙開斷后SF6分解物的復原，從而增加氣體中有毒有害雜質的組分和含量。

常用的檢測方法有：重量法、電解法、阻容法、露點法，作業現場測量儀器普遍采用阻容法和露點法。阻容法水分儀測試，是利用吸濕物質的電學參數隨濕度變化的原理借以進行濕度測量的儀器，常用氧化鋁探頭，通過電化學方法在金屬鋁基體表面形成一層氧化鋁膜，進而在膜上淀積一薄層金屬膜，構成一個電容器，氧化鋁吸附水汽后引起電抗的改變，濕度計的原理就是建立在這一電特性基礎之上的，需要經常標定。露點法測試儀的測量系統是一個金屬鏡面，通過使被測氣體在恒定壓力下，以一定流量流經拋光金屬鏡面，當氣體中的水蒸汽隨著鏡面溫度的逐漸降低而達到飽和時，鏡面上開始出現露（或霜），此時所測量到的鏡面溫度即為露點，通過露點溫度求得所要求的濕度值，使用方便，操作簡單，易于掌握。

2.2 SF6電氣設備氣體分解產物檢測

檢測SF6氣體中分解物的組分及其含量，能準確快速直觀地反應設備內部故障。在放電、熱分解以及水分的共同作用下，氣體分解產物有SOF2、SO2、HF和SO2F2。當故障涉及固體絕緣，同時故障電流較大時，還會產生CF4、H2S、CO及CO2等產物。檢測氣體中SO2、HF、CO、CF4、H2S氣體組分含量，可作為判斷被檢測設備是否存在故障的依據。

2.3 SF6電氣設備氣體純度檢測

SF6氣體較之于其它氣體，具有優良的絕緣性能和滅弧性能，但當電氣設備中所充SF6氣體純度不足時，將顯著降低其絕緣能力及滅弧能力。目前常用的純度檢測方法主要有：電化學傳感器法、氣相色譜法、聲速測量法、紅外光譜法、電子捕獲法等。電化學傳感器法中的恒溫絕緣熱導傳感器法是目前現場作業設備使用較多的。

3.SF6電氣設備氣體檢測分析

3.1 SF6電氣設備氣體濕度異常

SF6電氣設備氣體中的水分主要來源于①生產過程中氣體本身帶來的，②充氣前，氣體凈化處理不干凈，殘留的少量濕度，③電氣設備中絕緣材料、焊接件等未充分干燥，隨著運行時間延長逐漸釋放出來的濕度，④設備存在泄漏，水分逐漸從漏點滲透進去。

SF6電氣設備氣體水分含量超過表1注意值時，首先應該排除檢測方法的影響，確定測試值的準確性。水分超注意值的處理方法有查找滲漏點針對性堵漏、抽真空用高純氮氣置換并更換密封圈及吸附劑，重新充入合格氣體24h后，應復測合格后才可投入運行。

3.2 SF6電氣設備氣體分解產物異常

當SF6電氣設備內部存在故障時，故障區域的SF6氣體和固體絕緣材料在熱和電的作用下，裂解產生SO2、SOF2、H2S、CO、HF和 CF4等組分，這些分解產物緩慢地擴散到SF6氣體中，檢測這些特征組分的種類和含量便可診斷設備內部故障。

當運行中的SF6電氣設備分解產物的組分種類濃度超過表2的參考值時，還應與上次分解產物的組分種類和濃度對比，與相鄰氣室對比，也可采用氣體檢測管進行復測，進一步確定檢測的準確性。SF6電氣設備的內部故障是一個復雜的物理化學過程，在判斷內部故障時不僅要看分解產物的組成和濃度大小，同時要分析設備的結構、氣室大小、排氣口至本體的距離、運行情況，是否發生近區短路，過電壓嚴重沖擊等，并綜合電氣試驗進一步確定設備故障。

3.3 SF6電氣設備氣體純度異常

SF6電氣設備氣體純度測試僅在交接大修后或必要時檢測，結合其他測試項目綜合判斷設備狀態。SF6電氣設備的氣體純度超過表3注意值時，應加強跟蹤，當純度降低時，設備的絕緣性能也隨之降低，一般采用抽真空重新充氣的處理方法。

4.總結

近年來，以SF6氣體為主絕緣材料的全封閉式或半封閉式組合電氣在電力系統廣泛應用，SF6氣體檢測能夠在不停電的情況下，有效地診斷設備運行狀況，對診斷設備的故障類型和分析導致故障的原因提供有效指導依據。

參考文獻

[1]電力設備交接和預防性試驗規程（試行）Q/FJG 10029.2-2004

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