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SF6分解产物及纯度指标的测量与判定。
SF6分解产物及纯度指标的测量与判定简介：本文档旨在介绍SF6气体分解产物的测量方法和纯度指标的判定依据。
SF6气体是一种广泛应用于电力行业的绝缘介质，但在特定条件下会发生分解反应，产生一些不稳定的化合物。
了解和监测这些分解产物可以帮助保证SF6气体的质量和可靠性。
SF6分解产物的测量方法：SF6分解产物的测量通常采用气相色谱法（GC）和质谱联用法（GC/MS）。
具体步骤如下：1. 采集气体样品：从SF6设备或系统中收集气体样品，并确保代表性。
2. 准备样品：根据需要，可通过降温、净化或浓缩等方法对样品进行处理。
3. 气相色谱法：将处理后的样品注入气相色谱仪中，利用升温程序将样品中的化合物分离，并用检测器检测分离出的化合物。
4. 质谱联用法：在气相色谱仪后连接质谱仪，利用质谱仪对分离出的化合物进行定性和定量分析。
纯度指标的判定依据：根据国际标准和行业规范，常见的SF6气体分解产物及其纯度指标如下：1. 四氟化碳（CF4）：纯度不超过100ppm。
2. 二氟化硫（SF2）：纯度不超过200ppm。
3. 二硫化碳（CS2）：纯度不超过50ppm。
4. 硫化氢（H2S）：纯度不超过50ppm。
以上仅为常见的几种SF6分解产物，实际判定依据可根据具体标准和要求进行调整。
总结：SF6分解产物的测量和纯度指标的判定对于确保SF6气体的质量和可靠性至关重要。
通过采用气相色谱法和质谱联用法，可以准确测量分解产物并进行定性和定量分析。
根据国际标准和行业规范，纯度指标的判定依据可帮助确认SF6气体的质量符合要求。
SF6气体分解产物检测技术的研究现状及发展杨勇;徐华;吴金木;刘石;张静【摘要】通过介绍SF6气体放电分解机理及影响因素，对目前常用的气相色谱法、红外吸收光谱法、气体检测管法、电化学传感器法等多种SF6气体分解产物检测方法的研究进行综述，分析各种检测技术的原理、优点和缺点，得出在不同的试验目的和条件下，应选择合适的检测方法。
最后，提出了研究中有待进一步解决的问题和可能的发展方向。
%By introducing discharge decomposition mechanism and influencing factors of SF6, the paper elab-orates on the research of common SF6 decomposition products detection methods such as gas chromatography, infrared spectrometry, gas detector tube, electrochemical sensor and so on;furthermore, it analyzes the prin-ciples, merits and demerits of the detection methods and concludes that the appropriate detection methods should be chosen in accordance with the different test purposes and conditions. In the end, the remaining problems in the research and the possible development direction are presented.【期刊名称】《浙江电力》【年(卷),期】2016(035)010【总页数】8页(P15-21,39)【关键词】GIS;SF6气体分解产物;检测技术;气相色谱法;红外吸收光谱法【作者】杨勇;徐华;吴金木;刘石;张静【作者单位】国网浙江省电力公司电力科学研究院，杭州 310014;国网浙江省电力公司，杭州 310008;国网浙江省电力公司台州供电公司，浙江台州 318000;国网浙江省电力公司电力科学研究院，杭州310014;国网浙江省电力公司培训中心，杭州 310016【正文语种】中文【中图分类】TM835.4GIS（气体绝缘组合电器）因具有结构紧凑、占地面积小、易于维护、绝缘性能优良、可靠性高等优点而被广泛应用于高电压领域，并且国内特高压交流输电系统全部采用GIS设备[1]。
基于红外光谱吸收原理的SF6浓度检测系统研究的开题报告一、课题背景及研究意义二氧化硫（SO2）和氟化物（F）是常见的电气设备中的气体成分。
氟化硫气体（SF6）是一种常见的应用于高压电缆和绝缘体的气体。
这种气体本身具有较好的电性和绝缘性，能够有效地隔离电势，并且对于防止灭火和爆炸等方面也有很好的应用效果。
然而，在气体使用过程中，若出现泄漏则会对环境造成污染，对人体健康也有很大的威胁。
因此，对于高压设备中SF6气体的浓度检测具有重要的意义。
目前SF6浓度检测主要采用传感器或探测器等技术，但这些技术的使用成本较高且精度有限，不能满足实际应用的需要。
近年来，基于红外吸收技术的SF6浓度检测系统成为了研究的热点。
利用红外吸收技术，可实现对SF6的浓度检测，并实现数字化输出和网络传输等操作，具有较高的精度和可靠性。
因此，本研究将开展基于红外光谱吸收原理的SF6浓度检测系统, 主要研究包括光源系统、光学系统、信号采集系统、数据处理系统等内容，旨在提高SF6浓度检测的精度和可靠性，在电力设备、天然气管线等领域得到广泛应用。
二、研究内容及计划1. 建立基于红外光谱吸收原理的SF6浓度检测系统的理论模型，研究光谱吸收原理，并分析其影响因素。
2. 设计并搭建完整的SF6浓度检测系统，包括光源系统和光学系统，信号采集系统和数据处理系统等模块。
3. 进行检测系统的装置和校准，建立合理的系统参数和校准体系，以提高浓度检测的准确性。
4. 通过实验验证系统的性能，对系统的响应时间、检测精度、线性范围等进行评估。
5. 设计并实现具有良好可视化界面的SF6浓度检测软件，为用户提供及时准确的检测结果。
6. 针对研究结果，分析其在电力设备等领域的应用前景和推广价值。
三、预期成果通过本论文的研究，预计可以达到以下预期成果:1. 建立基于红外光谱吸收原理的SF6浓度检测系统的理论模型，深入研究光谱吸收原理。
2. 设计并搭建完整的检测系统，包括光源、光学和信号采集系统，以及数据处理系统，满足高精度、高灵敏度和高可靠性的检测要求。
红外成像检测技术在变电设备SF6气体泄露中的研究与应用摘要：SF6红外成像检漏技术具有非接触、高灵敏度等优点，能准确、迅速对SF6气体绝缘电气设备的密封能力进行检测，确定泄漏源头，即时掌握SF6气体绝缘设备的健康状况，保证设备的安全稳定运行，在变电带电检测中应用广泛，效果显著。
本文结合在变电带电检测中发现的典型故障实例，对SF6红外成像检漏中发现的泄漏原因进行了归纳：密封件老化或本身质量问题，安装工艺不良以及设备本身工艺问题。
关键词：成像技术；气体泄漏；变电设备目前，红外成像技术在电力设备状态检测中优势明显，它是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测输变电设备红外辐射能量，将图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与被测输变电设备表面的热分布场相对应。
简单地描述就是红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。
热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。
颜色越亮，一般定义为温度越高，弥补了过去比较陈旧检测手段，例如夜间目测、声波法、超声法、夜视仪等方法，劳动强度大，效率不高。
随着科学技术的进步，在光学透膜、数字信号分析芯片、图像处理等软硬件技术等领域均取得了长足进步或突破性进展。
一、变电设备漏气原因以及危害该设备出现漏气问题会导致气室压力降低，SF6气体湿度逐渐增大。
这个湿度要及早发现，进而将湿度控制住。
这个时候需要检修人员不停的进行补气，从而维护住额定的气压标准状态下。
这个过程会导致成产成本不断增加，在进行补气时如果操作人员操作不规范，还有整个管路的密封不够严实，当外界的大气逐渐渗透进入时，会使得气体湿度逐渐提升，湿度不断增加，这容易导致安全事故出现。
尤其是当湿度达到一定程度时，会直接引起绝缘事故出现。
这个时候GLS设备结构理当紧凑，不能出现缝隙。
一般而言，设备工艺复杂程度在一定水平上已经决定了事故影响范围，导致抢修难度提升，所需的恢复时间比较长，这样就容易出现安全事故，严重时会导致我国电网企业安全出现漏洞，安全事故提升，造成更大的经济损失。
探讨六氟化硫气体分解物的分析技术摘要：为了保障电气设备的正常运转，就要采用科学合理的技术对六氟化硫（SF6）气体的分解物进行研究分析。
本文主要针对SF6气体分解物的检测管、气相色谱、电化学传感器以及电化学分析技术做出了论述，并针对红外吸收光谱、紫外吸收光谱、光声光谱等分析方法在SF6气体分解物分析中的应用进行了探讨。
通过分析SF6气体分解物能够有效监测和诊断电气设备的故障，更好的保障电器设备的有序运行。
关键词：SF6气体；分解物分析技术；电气设备故障诊断SF6气体已经被广泛运用到各种高压电气设备中，这种气体自身没有气味、颜色，也不具有毒性和可燃性，是一种化学性质特别稳定的气体，有很好的绝缘性和灭弧性能。
一般电气设备在正常运转过程中几乎没有分解物出现，这是由于SF6气体的分解温度超出了500摄氏度。
但是，如果电气设备内部出现故障，那么SF6气体会在高温电弧作用下分解产生SF2、SF3、SF4和S2F10等低氟硫化物。
这些低氟硫化物在纯净的SF6气体中会与活泼的氟原子迅速化合重新生成SF6。
然而，实际使用的SF6气体由于存在微量的空气、水分等杂质，氟原子和低氟硫化物在重新结合的过程中会与这些杂质以及故障点的绝缘介质、电极材料等发生反应，生成 HF、SO2、H2S、碳氟化物、金属氟化物、SO2F2、SOF2、SOF4、SF4、S2OF10、SiF4等一系列复杂分解产物。
其中HF、SO2等酸性分解物对设备内部金属及绝缘材料具有腐蚀作用，会加速设备绝缘劣化，导致设备发生突发性故障，从而引发电力事故。
近年来，在传统的检测管、气相色谱、化学气敏传感器和电化学分析等检测技术基础上，研究出红外吸收光谱、紫外吸收光谱、离子迁移谱和光声光谱等应用于SF6气体特征分解物的检测手段。
本文对这些检测分析方法进行了综述，并对未来SF6气体特征分解物分析技术的发展方向进行了展望。
1 传统的SF6气体分解物分析技术1.1 检测管法最早运用到商业化的SF6气体分解物分析技术就是检测管法，这是一种利用SO2、HF的酸性以及SO2的还原性与检测试剂中包含的NaOH和碘结合后产生的反应导致试剂变色，而变色带的长度与被检查物质的浓度呈正比，这样就可以从检测管的刻度直接读出被检测物质的浓度值。
文件编号：KY-2015-040起讫时间：2015年7月—2015年11月报告日期：2015年11月项目负责人：车传强工作人员：车传强王琼白全新陈波于鲜丽张鹏编写人员：王琼审核：批准：摘要GIS、SF6断路器等以SF6气体作为绝缘和灭弧介质的电力设备在电力系统中占有举足轻重的位置，该类设备的运行状态直接关系着系统的安全稳定性。
在众多GIS、SF6断路器运行状态的检测手段中，分解物检测法因其受现场电磁干扰小、可以准确定位缺陷或故障气室等优势，而得到了广泛的应用。
SF6分解物检测仪检测机理有电化学法、红外法、紫外法、气相色谱法和气体检测管法等诸多原理，各类检测仪因其研制机理不同而各具优缺，检测时需要依据检测对象及其环境进行选择；其中，红外法在多种化合物的组成检测中具有明显优势，因而具有一定的研究意义和实用价值。
本项目借助所研制的SF6红外综合检测装置、所构建的标准气体检测平台和局部放电试验平台，对所研制的SF6红外检测仪的红外纯度、红外SO2和红外CO传感器的测量性能进行了深入研究，比较了电化学传感器和红外传感器在SF6分解物检测中的稳定性、检测响应速度、测量重复性等方面的性能差异，并以此为据提出现场检测时的检测注意事项。
在明晰SF6检测仪测量性能的基础上，该项目开展了全网SF6分解物检测仪对比试。
试验利用已知浓度的标准气体，借助电科院现有的三台使用情况不一的检测仪，探寻了有效评估检测仪测量性能的方法。
在明晰试验方法后，对网内分属于8个供电单位的13台分解物检测仪进行了对比试验，依据试验结果划分评估等级、提出整改建议。
为探究GIS或SF6断路器内部发生局部放电时，SF6气体在局部放电所产生的能量场和热场中会发生怎样的气体分解、扩散及其自恢复等现象，试验利用GIS模拟腔体，借助电脉冲法、特高频法和分解物检测法对腔体内置的悬浮模型局部放电发展过程进行了研究。
通过对局部放电发展过程中放电特征量变化趋势的分析，总结了腔体内分解气体的纯度、水分含量、SO2、CO和H2S分解气体、脉冲法放电量、放电形式等特征量与局部放电发展过程之间的演化关系，并且提出有利于实验室研究或者现场检测的结论和建议。
关键词SF6；分解物；电化学传感器；红外传感器；检测；测量性能；局部放电目录1 引言 (1)1.1 研究的起因和意义 (1)1.2 项目开展的理论和实践基础 (1)1.3 本项目研究内容 (3)2 SF6分解物检测和局部放电试验平台 (6)2.1 SF6红外分解物检测仪的研制 (6)2.2 SF6分解物检测试验平台 (15)2.3局部放电试验平台 (18)3 红外SO2传感器性能研究 (20)3.1 研究方法 (20)3.2 SO2红外传感器零位温度漂移特性 (22)3.3 SO2红外传感器测量特性 (24)4 红外和电化学传感器的性能及对比 (26)4.1试验方法 (26)4.2 SO2红外和电化学传感器性能对比试验 (28)4.3 SO2电化学传感器的性能试验 (28)4.4 SO2传感器性能研究小结 (29)4.5 CO红外和电化学传感器性能对比试验 (29)5 不同CF4和SF6体积比例下传感器的测量性能 (32)5.1试验方法 (32)5.2 SO2传感器测量性能试验 (32)5.3 CO传感器测量性能试验 (35)5.4 H2S传感器测量性能试验 (35)5.5多组分气体传感器测量性能试验 (36)5.6 小结 (32)6 SF6分解物检测仪对比试验 (37)6.1 网内SF6分解物检测仪信息统计 (37)6.2 检测对比试验的研究方法 (40)6.3 网内SF6分解物检测仪对比试验 (43)7 SF6分解物与局部放电演化关系的研究 (49)7.1 试验方法 (49)7.2 SF6分解物与局部放电的演化关系 (51)红外SF6分解物检测技术及其应用研究技术报告1 引言1.1 研究的起因和意义截至2013年底，全网在运110kV及以上变电站409座：500kV变电站21座，220kV 变电站117座，110kV变电站271座。
SF6气体具有优良的绝缘和灭弧性能，可以大大减小设备尺寸，因此被广泛应用于气体绝缘金属封闭组合电器（GIS）和SF6断路器等电气设备中。
经统计，全网运行的SF6绝缘的开关设备有：500kV断路器218台，220kV 断路器1144台，110kV断路器1790台，110～220kV GIS断路器间隔共计231个，HGIS 断路器间隔共计101个。
大量SF6绝缘设备的投入，也必然带来该类设备的检修维护问题；当前，气体绝缘设备内部绝缘状态判断仍有待技术突破，所以，寻找有效评估气体绝缘设备内部状态的方法便显得尤为重要。
在GIS和SF6断路器等电气设备的检测手段中（如脉冲电流法、特高频法和超声波法等），分解气体检测法因其受现场电磁干扰小、可以准确定位缺陷或故障气室等优势，而得到了广泛的应用。
在正常运行情况下，SF6气体不会发生分解，也不会与其它材料发生反应；但是，在放电或高温的作用下，SF6气体会自身发生分解，并与设备腔内的水分、氧气、金属蒸汽等杂质反应，生成多种含硫、含氟的化合物。
不同绝缘缺陷引起的电弧、火花放电会产生不同组分的分解气体，且各类放电相应的分解气体含量和产生速率也有所差异，分解气体的该项特征使得通过分析分解产物的组分来判断故障类型成为可能，并可以通过检测设备中SF6气体分解气体组分及化合产物来判断绝缘缺陷类型、性质、程度及其发展趋势。
即：因为气体分解产物的种类与含量（浓度），与设备故障类型、设备位置及其严重程度有直接的关系，所以通过检测分解物种类和含量，便可实现设备的状态评估和故障诊断。
在现场应用和实验室研究中，SF6分解物检测仪根据电化学法、红外法、紫外法、气相色谱法和气体检测管法等不同原理研制而成；各类型检测仪由于其研制原理不同而各具优缺，检测时需要依据检测对象及其环境进行选择。
其中，红外法可利用被检测物质的分子或其各种官能团所吸收的红外光能的能量大小，通过改变传感器内置电容器电容量大小来定量检测气体的浓度；该检测方法可分析多种化合物的组成及其结构，因而具有一定的研究意义和实用价值。
1.2 项目开展的理论和实践基础在正常运行的情况下，SF6不会发生分解，亦不会与其它材料发生反应。
断路器由于灭弧室的高效设计，开断正常负荷电流时也基本不会产生分解产物；但是，在放电或高温的作用下，SF6气体将会发生分解，并与其中的水分、氧气、金属蒸汽等杂质反应生成多种含硫、含氟的化合物，设备内的有机绝缘材料裂解也会释放出少量的气体分解产物。
如图1为SF6在放电作用下的分解与还原示意图。
气体在放电作用下的分解与还原示意图图1 SF6在实验室理论研究方面，国外研究机构对SF6在电弧、火花和电晕放电中产生的气体和固体分解物进行了鉴定；国内的某些高校和科研机构也对SF6放电分解产物进行了初步定性研究。
因其实验研究内容多局限于单一缺陷类型的模拟，所以难以直接指导设备实际运行；但是，其研究的理论成果仍具有重要的实践指导意义：（1）当SF6电气设备内部存在故障时，故障区域的SF6气体和固体绝缘材料在热和电的作用下将裂解产生SO2、SOF2、SO2F2、H2S、CO、CO2、HF和CF4、C3F8等特征组分；（2）当放电涉及到有机固体绝缘材料时，会生成CF4（四氟化碳）、C3F8（全氟丙烷）、H2S（硫化氢）等气体组分，有机绝缘材料的裂解会释放出CO（一氧化碳）、CO2（二氧化碳）等气体；（3）在火花放电中，SO2F2（氟化硫酰）/SOF2比值有所增加，同时还可检测到S2F10（十氟化二硫）和S2F10O（一氧十氟化二硫）分解物；（4）在电晕放电中，SO2F2/SOF2比值远比电弧放电情况下的比值高。
可见，检测上述特征组分的含量便可初步诊断设备内部的故障。
在实践应用方面，中国电力科学研究院牵头多家国网省电科院的项目组承担了国家电网公司立项的关于多个SF6气体分解产物检测的科技项目，目前仍在进行的项目有：《运行气体绝缘设备中SF6气体分解产物与设备故障关系的研究》，《SF6开关设备潜伏性故障诊断技术研究（3年研究时间）》等。
相应的研究成果也在实践应用中发挥了重要作用——在国网生产部部署的设备隐患排查中实现了多起设备潜伏性故障预判，在±800kV特高压直流工程、1000kV特高压交流工程都有应用。
如图2为110kV断路器连接销松动的潜伏性故障，检测到SO2为450μL/L、H为70μL/ L；图3为330kV HGIS 33521C相刀闸气室导体连接异常，引起盆式绝缘子缺陷的潜伏性故障，SO22.6μL/L、H2S7.0μL/L 、CO18μL/L及HF40μL/L；图4为±800kV直流工程复龙换流站500kVGIS 站51431 A相隔刀气室放电实物图。
图2 110kV断路器连接销松动的潜伏性故障图3 330kVHGIS盆式绝缘子缺陷的潜伏性故障图4 复龙换流站500kVGIS站隔刀气室放电实物图1.3 本项目研究内容本项目研究内容有如下六部分。
（1）SF6红外分解物检测仪的研制GIS和SF6断路器等电力设备的运行状态很大程度上取决于设备内部SF6气体的品质，因此SF6气体检漏、SF6气体水分含量及SF6分解物检测（SO2、CO和H2S等气体）等就成为GIS和SF6断路器等电气设备预防性试验和交接试验中不可缺少的部分。
其中，红外法可利用被检测物质的分子或其各种官能团所吸收的红外光能的能量大小，通过改变传感器内置电容器电容量大小来定量检测气体的浓度；该检测方法可分析多种化合物的组成及其结构，因而具有一定的研究和实用价值。
在SF6多组分分解物检测中，为研究各类被测气体（如SO2、CO、H2S等）之间的交叉干扰情况，先明确各被测气体红外传感器的性能就显得十分必要了。
基于此原因，该项目研制了SF6红外检测仪，该检测仪具有测量SF6气体纯度、水分含量和分解物组分及其浓度等三项功能；其中，SF6气体纯度和SO2（小量程）和CO 均使用了红外传感器。
在研制过程中，对比了基于不同原理制作而成的各类传感器之间的性能差异及其优劣；检测仪组装完成后，对所研制分解物检测仪进行了调试和验收试验。
（2）SO2红外传感器稳定性验证实验（温度漂移特性）不同物质分子对于不同波段的红外光，其吸收程度不同。
HJ 629-2011《固定污染源废气二氧化硫的测定非分散红外吸收法》中提到：SO2对6.82-9μm波长的红外光谱具有选择吸收性（如图5），7.3μm波长的红外辐射的光通量和浓度符合朗伯比尔定律、8.7μm波长的红外辐射的光通量相应特性明显。
红外光吸收波段图5 SO2从检测原理角度讲，欲检测SF6气体中SO2气体的含量，则提取的特征量应当具备可明显区别SF6气体和SO2气体的特点，倘若特征量难以提取，则相应被检测气体（SO2）含量检测结果极易受底气（SF6气体）影响；而红外法中，SF6气体的红外吸收波段较接近10.55μm，所以传感器存在一定程度且不可避免的干扰，该干扰在SO2气体含量较少时较为明显。
