六氟化硫分解物測試便攜采樣系統研究及應用

摘 要：針對檢測管法測試六氟化硫分解物時通常采用機械式、人工目視判斷的弊端，研究開發一種新型便攜采樣系統，能夠自動快速準確采集六氟化硫氣體體積，提升分解物測試準確性，適合檢修生產現場應用。

關鍵詞：GIS;六氟化硫分解物;檢測管;采樣系統

GIS電氣設備廣泛應用于電力系統，其運行狀態直接影響電力系統安全。研究表明：SO2、HF是SF6分解的特征組分，H2S是熱固型環樹脂分解的特征組分，CO是聚酯乙烯、絕緣紙和絕緣漆分解的特征組分[1]。因此，檢測氣體中的分解產物組分和含量便可及時檢出內部隱患，而檢測管法[2]是較為簡便、準確的一種檢測方法。其原理是基于分解物在檢測管中發生化學反應，使顯色劑顏色改變，根據通過氣體的總量和變色的長度，可以準確、方便地檢出SO2、H2S、HF、CO等分解物氣體濃度。GB/T7230-2008《氣體檢測管》中對采樣器做出了明確的要求，采樣體積的誤差不大于標稱體積的±5%、采樣器每分鐘的泄漏量不大于其容積的3%。傳統的采樣器主要采用機械式、人工目視判斷，受經驗、操作熟練程度等制約，其流量、用氣體積的精度難以滿足標準要求，導致測試結果分散性較大。

1 主要研究內容

本項目研究一種能夠自動控制流過檢測管的氣體流速和體積的便攜采樣系統，提升檢測管法檢測SF6分解物的準確性，實現快速診斷GIS早期潛伏性故障，其穩定性好、準確度高，且攜帶方便、操作簡單，適合檢修生產現場應用。

2 流量控制系統設計

流量控制應用PID控制[3]（比例-積分-微分控制器）技術，由比例單元P、積分單元I和微分單元D組成，控制系統選用高性能電控流量閥，通過多點線性校準，利用PWM對電控流量閥進行控制，使氣體流量穩定在一個小的波動范圍內，流量控制過程如右圖。分辨率≥1/8000，流量穩定時間≤5秒，流量誤差≤±2%。

流量控制過程圖

3 體積計算原理及設計

流量穩定后，通過流量、時間計算用氣體積，具體算法如下：使用當前的流量、計時，計算當前每一秒的流量體積，然后進行累積計算并對計算結果與設置的用氣體積進行比較，當滿足用氣體積時系統停止通氣結束檢測。系統內置工業級極低功耗的多功能時鐘芯片，計時精度≤±1%，系統整體體積計量精度可控制在±3%以內，指標優于GB/T7230-2008《氣體檢測管》中對采集器采集體積誤差不大于5%的要求。

4 檢測管安裝方式設計

檢測管安裝支架設計成兩頭安裝彈簧支架結構，采用氟橡膠密封圈和彈簧密封方式。安裝支架尺寸參考了國內外8款以上主流廠家檢測管的尺寸，設計了10%的彈性裕度，具有通用性。系統氣密性測試：對整個系統進行耐氣壓試驗，通入2bar的壓力，每分鐘的泄漏量不大于2%，符合GB/T7230-2008的要求。

5 應用測試

2019年7月25日，專業人員對研究成果進行綜合測試，測試結果見表1和表2。

測試結果表明：該系統采樣體積相對誤差≤±1.5%、重復性≤±0.5%，遠遠優于GB/T7230-2008的要求。

6 結語

該系統提升了檢測管法測試六氟化硫分解物時氣體體積采集的便利性及準確度，而且操作簡便，適合在供電公司、發電企業、用戶變電站等全面推廣應用。

參考文獻：

[1]孟玉嬋，朱芳菲.電氣設備用六氟化硫檢測與監督[M].北京：中國電力出版社，2009.

[2]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，GB/T7230-2008，氣體檢測管裝置[S].

[3]楊世勇，徐國林.模糊控制與PID控制的對比及其復合控制[J].自動化技術與應用，2011，36（11）：21-25.

作者簡介：余海泳（1981-），男，福建泉州人，高級工程師，從事高壓電氣設備試驗、技術監督管理。