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一种SF6气体中水份含量在线测量的方法
王滨;罗飞
【期刊名称】《四川电力技术》
【年(卷),期】2006(29)3
【摘要】介绍了一种SF6气体中微水含量在线测量的方法,系统以相对湿度、温度和压力为特征量,分别以湿度、温度和压力传感器实现对特征量信号的提取,经过现场数据处理后传送至计算机,利用计算机实现对数据的最终分析和显示.经测量表明,传感器工作正常,能反映SF6气体中的水份含量,能达到测量的目的.
【总页数】3页(P39-40,47)
【作者】王滨;罗飞
【作者单位】德阳电业局,四川德阳,618000;德阳电业局,四川德阳,618000
【正文语种】中文
【中图分类】TM769
【相关文献】
1.六氟化硫气体中水份含量的质量监督 [J], 岑洁;邓卓森
2.低SF6含量的N2/SF6混合气体分离方法的探讨 [J], 王琦;邱毓昌
3.SF6气体中水份的监测、控制及处理 [J], 路自强
4.一种SF6气体微水含量在线监测装置 [J], 陈书欣;陈荣柱;周海峰
5.基于光声光谱技术的SF6/N2故障分解气体检测中SF6含量对检测灵敏度的影响 [J], 李康;马凤翔;朱会;朱峰;韩冬
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SF6气体湿度在线监测装置的研制中期报告
一、项目背景
气体绝缘开关设备广泛应用于电力系统中，其中六氟化硫(SF6)是一种常用的绝缘气体。
SF6具有较好的绝缘性能、化学稳定性、热稳定性和电弧灭弧性能等，但其在一定条件下会发生水解反应，产生氢氟酸(HF)
和二氧化硫(SO2)等有害气体，从而影响设备的绝缘性和可靠性。
因此，对于SF6气体的湿度进行在线监测，对设备的运行状态和安全性具有重
要意义。
二、技术路线
本项目采用基于微处理器和数字传感器的SF6气体湿度在线监测装置。
具体技术路线如下：
1. 传感器选择：采用数字输出的高精度湿度传感器。
2. 测量电路设计：设计高灵敏度，低温漂的测量电路，采用程序控
制进行加热和测量。
3. 微处理器系统设计：采用8位物联网智能微控制器，进行数据采集、处理、存储和通信等功能。
4. 数据通信模块设计：采用低功耗的Wi-Fi模块和互联网通信技术，将采集到的数据上传到云端服务器，实现远程监测和数据分析。
三、进展情况
目前，已完成传感器选型和测量电路设计。
测试结果表明，传感器
的湿度精度达到了±2%RH，测量电路的灵敏度和温度漂移均符合要求。
同时，已完成Wi-Fi模块的设计和云端服务器的搭建，数据传输稳定可靠。
下一步将加强微处理器系统和数据分析模块的实现，以及装置的封装和
试验验证等工作。
四、预期成果
本项目的预期成果包括：设计出基于微处理器和数字传感器的SF6气体湿度在线监测装置；实现装置的通信和数据分析功能，将测量数据上传到云端服务器，并通过数据分析，提高设备的运行效率和安全性。
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。
基于现有配网自动化建设体系的配电网站房六氟化硫气体在线监测的研究黄亭玉（国网浙江省电力有限公司平阳县供电公司）摘 要：在现有配电网自动化建设体系领域，配电网站房六氟化硫（SF6）气体作为绝缘材料广泛应用于各种气体绝缘开关柜（GIS）。
SF6气体在放电过程中的分解会产生各种气体，严重影响高压电力设备的绝缘性能。
因此，对这些气体的监测是一个迫切需要解决的问题。
然而，现有的检测方法仍然不能对SF6分解气体进行在线监测。
针对这一问题，提出了一种基于量子级联激光吸收光谱的SF6分解气体在线监测方法。
在该系统中，通过测量波长的吸收峰值和吸收强度，可以得到各种气体的组成和浓度。
实验结果表明，该系统能够对 SF6分解气体进行高精度的在线监测。
关键词：配网自动化；六氟化硫；配电网站房；在线监测0 引言六氟化硫气体以其优异的绝缘性能，已广泛应用于高压电力设备的绝缘材料领域，如气体绝缘开关设备。
然而，六氟化硫气体可能因排放或过热而分解，并产生一系列气体，例如 SO2、 SF4、 HF和CF4等。
这些分解气体对电气设备乃至操作人员的安全构成严重威胁。
因此，对六氟化硫分解气体的监测已经成为关键问题之一。
在SF6分解气体的监测方面已经做了大量的工作。
然而，由于这些分解气体的不稳定性和气体采样的困难，现有的监测方法仍然不能达到理想的效果，更不用说在线监测了。
在这种情况下， SF6分解气体在线监测技术对于高压设备甚至电网系统的状态评估和故障诊断水平具有重要意义。
针对上述问题，本文在现有配网自动化建设体系下，在配电网站房条件下，提出了一种基于量子级联激光吸收光谱的SF6分解气体在线监测系统。
在该系统中，标准激光器产生的宽光谱光转换成均匀光，经过气体进行测试。
通过测量波长的吸收峰值和吸收强度，可以得到各种气体的组成和浓度。
该系统结构简单，能够对SF6分解气体进行在线监测，具有较高的稳定性和准确性。
1 监测技术分析由于六氟化硫分解气体具有复杂的物理、化学因素特性，对这些气体进行在线监测是一个很大的问题。
浅谈SF6气体密度、湿度及泄露的在线检测方法作者：陈爽来源：《中国新技术新产品》2016年第17期摘要：在SF6电器设备的正常运行中，其电器设备内的SF6气体不可避免地会向外发生泄露，且电器外部的潮气也会渗透到高压电器之中，致使SF6气体的密度下降，微水含量超标，给高压电器设备的安全稳定运行带来巨大的隐患。
也正因如此，近些年来SF6泄露、SF6中微水含量的在线监测则得到了越来越高的重视。
本文笔者即结合个人实践工作经验，就SF6气体密度、湿度及泄露的在线监测方法进行粗略的介绍，以供参考。
关键词：SF6；气体密度；湿度；泄露；在线检测中图分类号：TM595 文献标识码：A0. 前言SF6电器设备的实际运行中，往往不可避免地会发生SF6泄露问题，SF6微水含量超标问题，给高压电器设备的正常运行带来巨大的安全隐患。
所以，近些年来，大家早已将关注的重点放在了对SF6泄露、SF6微水含量的在线监测工作上，以期为进一步提高SF6电器设备的安全稳定运行做有益的铺垫。
因此，以下笔者即对SF6气体密度、湿度以及泄露的在线监测方法进行了逐一的分析与阐述，以期为广大同行在今后SF6电器设备的在线检测工作上提供有益的参考借鉴。
1. SF6气体密度的在线监测做好SF6气体密度的在线监测具有十分重要的现实意义，这是因为做好SF6气体密度监测是确保高压设备安全稳定运行的关键所在，尤其是一旦SF6高压电器设备发生泄露，那么SF6气体密度势必会随之降低，不仅会造成高压电器开关设备耐压强度的逐渐降低，也会造成断路设备开断容量的逐步下降。
所以，做好SF6气体密度监控则尤为重要。
一般而言，我们在判断高压设备能否满足绝缘性能要求或者是灭弧性能要求时，往往使用SF6气体的密度对其进行衡量，也正因如此，SF6的气体密度值大小则会对SF6高压电器设备的绝缘强度产生直接的作用与影响，即单位体积内SF6气体的分子数。
我们可以用20℃时SF6气体的实际气压表示SF6气体的密度值。
六氟化硫在线监测标准六氟化硫（SF6）是一种常见的工业气体，广泛应用于电力系统、变电站、高压开关设备、变压器和其他电气设备中。
然而，SF6气体具有较高的温室效应和对大气臭氧层的破坏性，因此对其在线监测标准的制定和执行具有重要意义。
一、监测目的。
SF6气体的在线监测旨在及时掌握设备内气体浓度，预防泄漏事故的发生，减少对环境的影响。
同时，通过监测数据的收集和分析，可以为设备的维护和管理提供重要依据。
二、监测方法。
1. 离子迁移谱法（IMS），该方法通过测量SF6气体中的离子迁移速率，实现对其浓度的快速准确监测。
2. 红外吸收法（IR），利用SF6气体对红外光的吸收特性，通过测量吸收光强度来确定其浓度。
3. 气体色谱法（GC），将SF6气体分离成不同的组分，再通过检测各组分的浓度来确定SF6的含量。
三、监测标准。
1. 浓度范围，SF6气体的监测应覆盖其允许的浓度范围，一般为0-1000ppm。
2. 精度要求，监测设备应具备较高的精度和稳定性，误差不得超过监测浓度的5%。
3. 响应时间，监测设备应具备较短的响应时间，能够在SF6泄漏发生时及时发出警报。
4. 环境适应性，监测设备应能够适应不同环境条件下的监测要求，包括温度、湿度、压力等因素。
四、监测设备选型。
在选择SF6在线监测设备时，应综合考虑其监测原理、精度、稳定性、响应时间、环境适应性等因素，选择适合自身需求的设备。
五、监测数据处理。
监测设备应具备数据存储和传输功能，监测数据应及时传输到监测中心或相关部门，进行数据分析和处理，及时发现异常情况并采取相应的措施。
六、监测结果应用。
监测结果可用于设备的维护管理、事故预防、环境保护等方面。
同时，监测结果还可以为相关部门的决策提供科学依据。
七、监测标准执行。
监测标准的执行需要相关部门的配合和监督，建立健全的监测管理体系，确保监测工作的有效开展。
结语。
六氟化硫在线监测标准的制定和执行对于保障设备安全运行、环境保护具有重要意义。
六氟化硫泄漏率在线监测装置的研制摘要：本文通过定量计算和定性分析，探讨变电站六氟化硫设备气体泄露率的计算方法，并根据该原理研制六氟化硫泄露率在线监测装置，以便及时发现漏气的电气设备，降低电网运行安全隐患。
关键词：泄露率；定量计算；定性分析；防护The development of the sulfur hexafluoride online monitoring deviceLI Guo Qiang，WANG Jian，LIU Yong Li（State Grid Weifang Power Supply Company，Weifang，261000，China）ABSTRACT：Based on quantitative calculation and qualitative analysis，Explore the substation electrical equipment sulfur hexafluoride gas leak rate calculation method，And according to the principle of the development of sulfur hexafluoride leakage rate online monitoring device，In order to discover the leak electrical equipment，Reduce the potential safety hazard of power grid operation.KEY WORDS：leak rate；quantitative calculation；qualitative analysis；prevention引言随着组合电器等六氟化硫设备广泛应用，设备漏气补气工作也越来越多，快速及时的发现漏气设备，并对设备进行消缺处理，能够极大的减少因设备漏气闭锁操作而造成的事故越级跳闸，提高电网供电可靠性。
浅谈应用于SF6气体泄漏在线监测装置的SF6传感方式摘要：热导技术：采用了固定容积采样腔体及参考腔体双腔体双传感元件一个密封参考通道和一个扩散开放采样通道。
同时采用MEMS加工技术生产，气体先进入传感器中的微型采样气腔，然后通过扩散通道进入传感器气室，也就是真正的热导率测量区域，根据被测组份SF6气体固有的物理热导特性和参考气体的热导系数不同即可响应出其浓度。
传感原件采用先进的MEMS加工技术生产，使得传感器的体积小，寿命长。
关键词：SF6气体检测；气体检测方法；传感技术；传感技术应用引言：随着SF6气体在电力系统的广泛应用，根据SF6的特性，国家《GB26860电业安全工作规程：发电厂和变电站电气部分》及电力《DL408电业安全工作规程》（发电厂和变电所电气部分）中的“在六氟化硫电气设备上的工作”章节均要求在SF6配电装置室低位区安装能报警的氧量仪和SF6气体泄漏报警仪。
于是SF6气体泄漏在线监测报警报警装置在国内得到了广泛应用。
关于SF6气体检测方法又有很多方式方法，经过对现有设备的调查本文将对常用的电化学传感器、负离子捕捉（电晕放电）、超声波声速、热导、红外吸收这几种方式方法进行阐述和对比。
一、现有常用的SF6气体检测方法电化学传感器：实际应用中电化学SF6气体传感器非常少见，一般都是使用电化学二氧化碳传感器、电化学卤素传感器、臭氧传感器作为感知原件，但是这些原件暴露在含有SF6气体环境就对传感产生不可逆的腐蚀性损毁，造成传感器产生毒死想象，所以现在这种方式已经逐渐减少，这里就不做系统研究。
负离子捕捉（电晕放电）：通过一个高频升压变压器将一个3V-5V的直流电压升压一个可以获得电晕放电的电压，经过高压二极管D1整流，C1滤波就可以得到一个直流负高压，当由一个金属针状电极和环形电极组成的Tan1两端加载负高压和地时电极就会产生电晕放电，由变压器的次级同名段是通过C2与地形成交流回路所以当产生电晕放电时C2两端就产生一个对地的电流，此电流即为电晕放电产生的放电电流，这个电流通过R1、R2组成的分压采样电路得到采样电压Vo，Vo压伏随着Tan1放电的强弱变化而变化。
浅谈六氟化硫气体在线监测的研究林俊融
发表时间：2017-11-14T09:23:44.013Z 来源：《电力设备》2017年第19期作者：林俊融
[导读] 摘要：在电气化学试验现场工作及监督的实施中，都有一些如工程进度与检测试验的矛盾，小批量补充气瓶不按规定抽检、现场设备的交接试验未能监督等问题。
目前整个变电站系统中，六氟化硫断路器应用较为广泛，国际上占据着重要地位与作用。
（广东电网有限责任公司惠州供电局 516000）
摘要：在电气化学试验现场工作及监督的实施中，都有一些如工程进度与检测试验的矛盾，小批量补充气瓶不按规定抽检、现场设备的交接试验未能监督等问题。
目前整个变电站系统中，六氟化硫断路器应用较为广泛，国际上占据着重要地位与作用。
在目前的社会发展中，更受到广泛的关注与研究，尤其是在电力系统的研究工作中，更是得到了高度重视。
由于六氟化硫断路器存在着种种使用优势，因此相关工作人员除了针对目前存在的有关系统之外，更是对常规的六氟化硫气体温度、压力、密度等多个方面的研究进行了总结与分析，使得其能够满足各方面发展要求而发挥应有的作用，从而为变压器设备状态检修以及无人值班变压所的建设奠定了坚实的基础。
本文就六氟化硫气体在线检测方面的研究进行分析与总结，并提出了相关的工作要点。
关键词：六氟化硫气体变压器在线监测
0、前言
随着近几年来电气设备的不断涌现，使得各种无油化、小型化的电力系统和断路器设备不断涌现，在这种社会发展趋势下，以六氟化硫气体作为主要绝缘和灭弧介质的断路器逐渐的涌现了出来，成为目前人们工作中研究的重点话题，也是变压器系统得以发展和进展的工作重点。
一、六氟化硫气体概述
六氟化硫是非金属氧化物，同样具有很好的稳定性，六氟化硫气体是一种惰性化合物，也是一种有效的电气性能结构，因为在电气设备中的应用对于电晕、电火花和电弧现象的产生有着一定的制约和阻碍作用，使得其在电力系统中得到了广泛的应用。
目前，六氟化硫气体是一种迄今为止发现的灭弧效果最好、绝缘性能最佳的介质，特别是在目前的高压和超高压电力系统中，其更是得到了前所未有的发展，已成为目前电力系统工作人员研究的主要工作重点。
但是由于六氟化硫气体与周围空气紧密相关，因此其在不同的气体结构下所表现出来的电气性能和差异性也交到，因此在含有六氟化硫气体的电气设备在运行的过程中要确保其能够始终在气体的最佳状态，从而发挥电气设备运行的稳定性要求，满足变电设备的安全检修要求。
从目前的社会发展来看，人们在工作中对于电气设备中的六氟化硫进行了深入系统的研究和分析，发现六氟化硫气体在应用的过程中含有这诸多的杂质和废弃颗粒，而这些杂质和颗粒却极容易和金属材料发生氧化，进而生成危害性极大的固体和气态酸性化合物，从而给电气设备造成影响，甚至是对工作现场人员的身体健康构成一定的威胁。
因此对于运行中的六氟化硫气体务必严格的检查，在确保电气设备安全稳定运行的同时，加大其对于工作人员人身健康安全的保证作用，以免尤其造成的人身影响，甚至是引发较大的安全事故和电力系统故障。
二、六氟化硫气体状态参数分析
1、基本物理化学参数
在标准状态下六氟化硫是一种无色气体，其密度接近理论值，化学性质极为稳定。
六氟化硫气体和其他许多气体一样，在不同的温度和压力下，存在固态、气态、液态三态，在电气设备设计工况下，它是呈气态的。
一台设备中的气体体积通常是一定的，可用压力（P）、温度（丁）、密度（y）3个状态参数中的2个参数来描述一台设备中气体的状态。
六氟化硫气体的湿度对运行设备是一项重要的指标，能反映包括气体的分解产物及设备密封的状况。
六氟化硫气体湿度的高低与设备的绝缘水平直接相关；湿度的变化能反映设备的密封情况，密封不良的六氟化硫气体设备中，湿度一般会逐渐增加；气体中的水分参与电弧分解反应，增加分解产物的量和其危害性。
因此，在相应的规程里有明确的规定，要定期地检测设备六氟化硫气体中的湿度，目前的检测方式还是依赖于离线的仪器测量，耗费人力、物力，因此进行湿度的在线检测是很有必要的。
根据以上分析，六氟化硫气体状态在线监测单元设计的基本监测参数包括：六氟化硫气体的温度、压力、密度和湿度。
2、故障参数
除了基本的物理和化学参数以外，该单元还设计了故障监测功能，主要是根据基本的物理和化学参数的变化来判断、定位设备故障。
六氟化硫气体的分解产物检测对设备电气故障定位有一定作用，因为，当设备内部发生放电时，六氟化硫气体会分解并生成分解产物。
但是分解产物浓度相对较低，且故障发生以后分解产物扩散到检测器需要一定的时间，因此，分解物检测的灵敏度较低。
该单元暂不考虑分解产物的检测，而用压力、密度实时检测及分析进行故障的定位及报警。
三、六氟化硫气体状态在线监测单元的硬件构成
1、六氟化硫气体状态在线监测单元的硬件电路由3部分组成。
（1）信号调理模块：包括六氟化硫气体温度、压力、湿度模拟量信号的变换、信号调理电路及A/D转换电路。
（2）主控制模块：中央处理单元、实时时钟与定时电路、掉电保护电路、数据通信模块。
（3）输出显示模块：人机接口控制面板和LED数码管显示电路。
因为检测单元是工作在实际变电站工况下，电路设计中要充分考虑单元的现场适应性，即单元的电磁兼容性抗扰度至少应达到Ⅲ级严格等级的要求，最好按IV级严格等级设计。
2、传感器的选用及相关问题的解决。
单元测试的准确性和可靠性由传感器的灵敏度和可靠性直接决定。
该单元采用温度、压力、湿度3个传感器来完成整体测试任务，密度值通过测得的压力、温度值计算得到。
针对六氟化硫气体测试的特点选用了相应的传感器：温度传感器采用技术较成熟、可靠性较高的铂电阻。
压力传感器是该单元最重要的传感器，其准确性和灵敏度直接关系到压力测试、密度计算的精度和故障判断的可靠性。
根据该单元的设计要求，传感器应具有输出稳定性好、响应快速、灵敏度高、良好的耐腐蚀性、体积小、适合于气体密封的密封方式、较宽的温度补偿范围、温度系数小等特点，该单元采用了一种微型压阻式传感器，很好地满足了检测需求。
3、外形设计。
面板上注明了各指示灯对应指示的参数名称及显示单位，所有显示采用数码管完成，弥补了数码管显示信息量不足的缺陷，符合工业
现场的设计要求。
气路设计采用不锈钢材料，体积小巧，采用了合理可靠的气体密封方式。
四、现有设备局限性分析及新型在线监测的优点
目前对SF6气体微水的监测主要采用在现场用露点仪进行定期检测。
露点仪的测量存在着一定缺陷。
首先，测量受环境问题限制，露点仪的测量要有适合的温度，仪器的存放和工作环境温度为-10℃至50℃，而且不同的温度测量范围以及测量数值会（如图1）。
其次，费时费气，由于取样管线含有湿气，测量时的前面至少10min用干风吹干取样管线。
一个完整准确的测试约需50min左右。
按标准取样气体流量，即30至40L/h计算，一次测试需要排放SF6气体约35L。
因为每次测试所需排放的气体是大量的，所以，在完成测试后还要补充六氟化硫气体，这种方式工作效率低，而且，气体的大量排放，造成环境污染，不益于环保，也对在场的测试人员造成健康威胁。
（图1）
新型的六氟化硫气体在线监测，对气体的含水量、密度、温度能有动态的管理，及时发现，及时上报，将故障信息上传至相关检测站，同时响起警报，并且可以及时对产生问题的方面进行数据分析和整理，为工作人员的维护提供依据，新型的六氟化硫检测装置集合先进地传感技术、单片机技术、通讯技术、现代物理分析和控制理论，具有实时性、能够实现对气体的流动管理，相对有效率，省时省力，对人员的需要也减少许多。
五、结束语
目前，高压断路器是当前电力系统中人们关注和研究的工作重点，也是高压电力系统中存在的主要控制和保护设备。
其在电力系统的应用中，既要能够保证在正常的运行情况下及时的切合负荷电流，同时又要具备能够在故障发生的情况下隔断应有的电流现象，从而保障电力系统的安全和人们的用电安全。
该单元的设计吸收了国际著名公司的产品设计的优点，引入了电气设备故障定位及判断的概念，基本实现了通过六氟化硫气体状态反映出的各种故障信息的检出（如放电性故障、过热性故障、气体泄漏故障），增加了开关量输出接点和低成本的湿度测试模块，记录了设备气体较全面的历史参数信息，充分地利用了测得的参数，采用智能化手段较全面地反映了电气设备用六氟化硫气体的状态。
全方位的六氟化硫气体状态在线监测在国际上还是一个比较新的课题，随着现代工业控制对系统全面信息需求的不断增长，也对六氟化硫气体状态检测提出了更高的要求。
参考文献
[1]江亚莉，浅谈六氟化硫气体在线监测技术[J].民营科技，2015-09-20.
[2]王春宁,刘红波.六氟化硫气体在线监测的研究[J].高电压技术，2005-09-30.。
