SF6电气设备气相色谱分析在现场的应用

SF6电气设备气相色谱分析在现场的应用

徐松杨莉

（云南电网有限责任公司文山供电局）

摘要：随着电子技术、微观离子技术的发展，现在的电气设备逐渐走向微型电路化，电子元器件也走向微元化、精密化。现在的很多工厂、电力系统的电气控制及PLC控制都用到大量的电气设备，这些电气设备处于长期高压或者搞电流的环境下运行，出现故障是十分常见的现实，如何检查电气设备的故障这是一大技术难点，SF6气体是一些高端精密的电气设备中需要的气体，而SF6电气设备气相色谱分析法是在对电气设备中SF6气体中各个组分含量进行分析，一般常用的方法是采用脉冲氦离子化色谱来检测SF6电气设备气体。本文根据自己的经验简单介绍一下SF6电气设备气相色谱分析在现场中的具体应用，希望能给从事先关工作的人员提供一些帮助。所以对于SF6这种电气设备要使用特殊的检测方法，一般常用的方法是采用脉冲氦离子化色谱来检测SF6电气设备气体。本文根据自己的经验简单介绍一下SF6电气设备故障判断的脉冲氦离子化色谱检测方法，希望能给从事先关工作的人员提供一些帮助。

关键词：SF6电气设备；故障判断；脉冲氦离子化色谱检测法

前言

随着社会向着现代化、自动化及智能化的方向发展，先自动化上使用的电气设备越来越多，同时电气设备出现故障的几率也在逐渐增大，有的精密的电气设备使用常规的检测方法很难检测的准确，本文介绍一种新的检测方法，SF6电气设备气相色谱检测分析法，进样一次能够检测CO、CO2、O2、N2、SO2、H2S、SOF2、SO2F2、S20F10、CF4及C3F8等组分，这种检测方面检测方法比一般的检测法的灵敏度要高得多，检测的响应可以是线性的也可以是非线性的，并且检测的组分也比较多，SF6电气设备气相色谱检测分析法是当前非常有前景的检测方法。本文首先介绍基于SF6电气设备中气体检测的通常方法，然后重点介绍了SF6电气设备气相色谱检测分析法的工作原理，最后结合两个具体的例子来分析SF6电气设备气相色谱检测分析法在现实中的具体应用。

1当前基于SF6电气设备故障判断的检测的一般方法

就目前来说，基于SF6电气设备故障判断方法还是有很多的，常见的有电化学分析法、红外光谱法、化学显色法、热导—火焰光度联用气相色谱法以及热导气相色谱法等。下面做一下详细的介绍。

1.1化学显色法和电化学分析法测量的范围有限，检测出来的物质品种比较单一，仅仅可以测出CO、SO2、HF、H2S等这些组分，测量故障其他的组分部全面，对SF6电气设备的故障分析就不全面，可能出现差错。并且测量的仪器还存在零点漂移及不能归零的现象，因为设备的体检小，检测的效率高，一般的现场检测使用化学显色法和电化学分析法测量。

1.2对于气体对红外光吸收的检测采用红外光谱法。这种检测方法分析的速度快，对检测没有损伤，可以在常温下检测。但是对于SF6电气设备故障气体的检测在红外吸收峰有部分的光谱重叠，对故障气体的定量分析十分麻烦，能够检测的级数也比较低，具有很大的局限性。

1.3热导检测器（thermalconductivitydetector，TCD）基本对于所有的气体都有响应，具有良好的通用性，并且线性范围也比较宽，定量的方法也十分简单。但是这种方法检测SF6电气设备的故障灵敏度比较低，对于故障气体中的SO2、H2S、CO、SO2F2等气体检测信号十分弱。所以这种方法用来检测SF6电气设备的故障气体组分的精确度比较低，对于检测SF6电气设备的故障一般不采用。

1.4脉冲氦离子化气相色谱检测仪PDHID对SF6电气设备故障气体的检测具备非常高的灵敏性及通用性，PDHID在检测SF6电气设备的故障气体的全部组分（包括微量气体杂质）都可以发生线性响应，所以在SF6电气设备的故障气体的分析检测方法中PDHID具有非常好的发展前景。就目前来说，氦离子色谱法对SF6电气设备的检测分析的技术还不是十分的成熟，有些领域还在研究，还是无法做到对SF6电气设备的故障气体做全面的检测，需要继续努力研究。

2.SF6电气设备气相色谱分析的工作原理及测试情况简介

为什么一定要检测电气设备中SF6气体的组分，因为在1000℃以上高温或者高压放电的情况下SF6气体会分解出氟化物，产生一些有毒的、对电气设备有强腐蚀性的气体，如果这些气体的含量超过标准对电气设备的损坏十分严重，可能腐蚀电气元件，所以需要测定SF6气体中组分的含量，来保障电气设备的安全运行。从化学的角度上来讲，SF6气体的化学性质非常稳定，正常情况下很难分析，属于惰性气体，但是在高压电弧、强电压放电的情况下会被分解，分解产生具有较强氧化性的气体，这些气体又和电气中的电极、绝缘橡胶、水蒸气、氧气等发生反应，对电气设备的损坏比较严重。我们常用的电气设备中有不少就是高压电气设备，在励磁启动、急停的情况下会产生高压电弧，SF6气体在高压电弧的作用下发生如下反应：

图1便携式SF6色谱分析仪

3SF6电气设备气相色谱分析在现场中的应用简介

3.1案例1简要分析

在2012年8月7日，对云南省某市一家大型变电站的GIS电气设备中的SF6气体组分进行了气相色谱试验，使用便捷式SF6色谱分析仪进行检测，发现SF6气体组分中含有SO2、SOF2、O2、H2O等，其中检测发现SO2及SOF2气体含量超标，空气的含量在0.946%，而GIS电气设备运行时，空气含量不能超过0.65%，超过了0.294%。根据上面检测分析得出：

（1）对SO2气体的含量不能简单定量进行判定，应坚持设备间横向比较与历史数据纵向比较的方法。

（2）单独检测SOF2或SO2没有诊断意义，只有监测SOF2或SO2的总含量，才能准确监督SF6电气设备运行状况，判断SF6电气设备故障性质和部位。

3.2案例2简要分析

2011年11月24日，运行人员反映云南省某变电站04CT气室发生异响。然后工作人员请专业检测人员对该变电站气室进行SF6组分分析，结构测得各个组分的含量很少，没有超标，该设备正常。结果该设备运行在保质期内一切正常。

4结束语

综上所述，文章基于SF6电气设备中气体检测的通常方法，然后重点介绍了SF6电气设备气相色谱检测分析法的工作原理，最后结合两个具体的例子来分析SF6电气设备气相色谱检测分析法在现实中的具体应用，希望通过本文的介绍让大家对SF6电气设备气相色谱分析在现场的应用有一个新的了解。

参考文献：

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[2]季严松，王承玉，杨韧，颜湘莲，姚强，李钊.SF_6气体分解产物检测技术及其在GIS设备故障诊断中的应用[J].高压电器，2011，02：100-103+107.

[3]唐炬，潘建宇，姚强，苗玉龙，曾福平.SF_6在故障温度为300～400℃时的分解特性研究[J].中国电机工程学报，2013，31：202-210+25