孟阳

【摘  要】随着我国社会经济的不断发展，带动了电力行业的发展。在电力行业快速发展的过程中，六氟化硫电气设备的使用量大量增加。但是在具体的使用过程当中，六氟化硫电气设备内部常常会存在一定的潜伏性故障或者发生闪络等问题。常规的电气试验却很难发现设备存在的缺陷，要想全面的判断设备是否存在相应的故障问题，这时候也就可以采用SF6气体分解产物检测技术。本文将会针对于这一点展开全面的分析描述，以希望为有关行业人士提供参考。

【关键词】SF6气体;分解产物;检测技术;应用

1 引言

处于运行状态的SF6电气设备，假如遇见了电弧放电、火花放电以及过热等故障的时候，会产生一定量的HF、SO2等分解产物，不同的产物在分解产物的过程中也会呈现出极大的区别性，所以利用检测设备当中的SF6分解产物组分或者是含量变化，都能够初步的判断出设备出现的故障部位或者是故障类型。通过实际的观测情况可知，SF6气体分解产物检测技术应用的种类是较多的，但是每种检测技术在应用的过程中又存在一定的局限性，同时差异性也较为明显。

2 SF6气体的基本特性

SF6气体是目前电气工业使用的最优良灭弧和绝缘介质、没有颜色、无气味、没有毒性、不会燃烧、化学性能稳定。在常温下不与其他材料产生化学反应，所以在正常条件下是一种很理想的介质。

3 关于SF6气体分解产物检测技术的分解机理研究

根据相关人士对SF6气体放电分解机理展开的分析研究，当前在SF6气体放电过程和影响因素等方面达到了初步的一致。SF6的气体分解产物放电的基本过程一般表现如下：SF6气体首先会分解为SF4，S2F2，SF2等一系列低氟硫化物。需要注意的是其中的绝大部分都可以极其快速的复合成为SF6，但是其中的低氟硫化物少部分将会进一步的与气室当中的O2，H2O等绝缘材料或者金属等产生一定的化学反应，最终也就形成了SO2，CO2等化合物。

之后根据大量的研究结果显示，不论是何种形式的放电，SF6气体在放电分解产物的量与放电能量大致上都呈现出了一定的线性关系。另外，SF6在火花放电的情况下，其气体所分解的产物与局部的放電都是具有相应的一致性，但是此过程中的SOF2以及SO2F2的比值将会有所上升。所以正是因为这样的前提条件存在，因此也就可以通过检测SOF2和SO2F2组分比例来分析气体分解产物的放电剧烈程度。

4 现有检测技术应用现状

（一）气体检测管法

通过检测装置从高压电气设备中提取一定体积的SF6气体，分别通过SO2、HF检测管，这些分解产物会在检测管中起化学反应，并改变颜色，可根据变色柱的长短，定量的读出SF6气体中SO2和HF的浓度。优点：检测管能够检测到其体积分数10-6级的SO2或HF。缺点：容易受到温度、湿度和存放时间的影响，并且对其它主要分解气体没有检测作用，不能全面反应SF6放电分解气体组分情况，限制了它的应用推广。

（二）气相色谱法（GC）

气相色谱法是目前国内外用于SF6放电分化气体组分检测的最常用办法，也是IEC60480和GB/T18867共同推荐的检测办法。色谱法运用不同物质在两相中具有不同的分配系数（或吸附系数、渗透性），当两相作相对运动时，这些物质在两相中进行屡次重复分配而完成别离。通过检测器和记录器，这些被分隔的组分成为一个个的色谱峰。气相色谱仪能够一起检测其体积分数低至10-6级的CF4、SF6、SO2F2、SOF2、SO2等气体组分。优点：它具有检测组分多、检测灵敏度高等优点。缺点：存在取样和分析过程中可能混入水分导致一些组分水解、对S02F2和SO2的检测比较困难、不能检测HF和部分放电主要成分之一的SOF4等缺陷。气相色谱检测法中色谱进样的特性决定了检测耗时较长，不可能做到接连在线监测;温度对色谱柱分别作用的影响以及色谱柱运用一段时刻后需求清洗等固有特性决议了色谱技能对环境要求高，不适于现场在线监测运用。

（三）固体电解质传感器

该办法是运用化学气敏器材检测气体组分。化学气敏传感器是运用对被测气体的形状或分子结构具有选择性抓获的功用（接受器功能）和将抓获的化学量有效转换为电信号的功能（转换器功能）来工作的。当被测气体被吸附到气敏半导体表面时，其电阻值会发生变化。目前国内外用气体传感器法能够检测的气体主要是比较常见的气体如SO2、HF和H2S，而对重要的气体组分SO2F2，SOF2，SF4，SOF4和CF4则力不从心。优点：它具有检测速度快，效率高，能够与计算机合作运用然后完成主动在线检测确诊等杰出优点。缺陷：存在检测气体组分单一等缺陷;此外，它存在组分间的干扰问题，如：H2S传感器会对SO2有呼应以及HF传感器运用寿命短等问题。

（四）离子移动度计（IMS）

离子移动度计是一种对六氟化硫气体质量进行现场监测的新方法，它通过对设备中六氟化硫气体中总体杂质含量的测定，来反映设备中六氟化硫气体的劣化程度。优点：能测10-6级的SF6气体分解物杂质总量，缺点：易受实验环境条件影响，现场测试时每次测试前都必须重新进行参考气测量。此外，只能测量污染物的总量，不能反应气体分解物的具体分析，无法实现故障性质和位置的判断。

（五）色谱-质谱法（GC-MS）

色谱-质谱法GC/MS被广泛应用于复杂组分的分离与鉴定，其具有GC的高分辨率和MS的高灵敏度。优点：色谱-质谱法可测得1ppmv数量级的气体如SOF2，SO2F2，SOF4和CF4，还有些更少见的气体成分如Si（CH3）2F2，随着色谱-质谱技术的发展和在线分析识别功能增强，色谱-质谱法提高了分析灵敏度，广泛用于常规试验分析。缺点：价格昂贵。SF6气体分解物现有的现场检测设备均采用电化学传感器，这种传感器精度低、易中毒失效、零位漂移频繁、使用寿命短，不能满足在线监测的长时间运行要求，并会对气体产生污染，不利于循环。红外传感器是分析化学中的常用传感器，测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，有灵敏度高，响应快等优点。基于红外测试技术的SF6气体分解产物检测手段是未来发展方向之一。

5 结论

目前，人们在水分、氧气以及放电能量影响SF6气体分解产物方面取得了一定成绩，且基本掌握了各种影响因素的作用机理，但研究人员还应进一步深入探索，以便掌握更多关于SF6气体的分解知识，全面了解SF6气体分解产物的作用过程，从而确保电气设备的安全稳定运行。

参考文献：

[1]唐炬，范敏，谭志红，等.SF6局部放电分解组分光声检测信号交叉响应处理技术[J].高电压技术，2013（02）.

[2]唐炬，陈长杰，刘帆，等.局部放电下SF6分解组分检测与绝缘缺陷编码识别[J].电网技术，2011（01）.

（作者单位：国网山西省电力公司检修分公司）