- 頭條國網安徽電科院專家提出SF6氣體泄漏檢測的新技術2022-02-25 作者：馬鳳翔、袁小芳 等 | 來源：《電氣技術》 | 點擊率：導語SF6分解氣體在線監測裝置在長期運行過程中可能會發生SF6泄漏，嚴重時會影響一次設備的安全運行，需要對其泄漏狀態進行檢測。通過比較現有SF6氣體泄漏檢測方法，國網安徽省電力有限公司電力科學研究院、國家電網有限公司六氟化硫氣體特性分析與凈化處理技術實驗室的研究人員馬鳳翔、袁小芳 等，在2021年第10期《電氣技術》上撰文，提出采用非分散紅外吸收傳感器檢測SF6氣體泄漏，搭建傳感器檢測電路及泄漏模擬實驗平臺，研究傳感器對不同泄漏速度、不同泄漏點的響應特性，以及布置位置、進氣口朝向對傳感器檢測特性的影響。 研究結果顯示，隨著泄漏速度增大，傳感器響應增加并最終趨于穩定，且不同位置傳感器對三種泄漏點的響應速度、響應值不同，其中3號位置的傳感器對三種泄漏點都具有較好的響應特性，是傳感器安裝的優選位置；同時傳感器側向安裝響應速度更快。該技術能對不同速度的SF6泄漏進行實時檢測，通過傳感器多點布置可以實現對泄漏區域的定位。
六氟化硫（SF6）氣體具有優異的絕緣和滅弧性能，被廣泛應用于氣體絕緣金屬封閉開關設備（gas insulated switchgear, GIS）、互感器、套管等電氣設備中。SF6氣體化學性質穩定，但在放電或過熱條件下會發生解離；在沒有其他雜質存在時，解離的SF6會迅速復合還原為SF6氣體。
但在實際使用中，SF6氣體中難免會混有少量水分和氧氣等雜質，解離的SF6與這些雜質組分進一步反應，生成多種毒性大且腐蝕性強的分解產物（SO2F2、SOF2、SO2、H2S等）。
這些分解產物存在于電氣設備中，會進一步加速設備故障發展、危害檢修人員的安全。因此，分析SF6分解產物的組成和含量，是做好電氣設備故障診斷和運行維護工作的一項重要內容。
近年來，SF6氣體分解產物檢測技術不斷發展，檢測靈敏度逐步提高、檢測組分種類不斷拓展，檢測方法由傳統的檢測管法發展為傳感器法、氣相色譜法、光聲光譜法等。檢測方式也由離線檢測發展為帶電檢測、狀態檢測。
然而，SF6氣體分解產物檢測技術仍然面臨挑戰，部分SF6分解產物化學性質活潑，與設備內部材料和吸附劑相互作用而迅速消耗。為了及時檢測分解產物，研究者開發了可自動完成氣體取樣、回充等過程的取樣裝置。
但是，該裝置存在氣缸活塞等運動部件，且管路復雜、接口多，由于安裝不良、運行中振動松動或分解氣體的強腐蝕性，長期運行后一些部件和密封材料劣化，進而影響密封導致氣體泄漏，嚴重時將影響一次設備的安全運行。因此亟需適用于監測儀器的SF6泄漏檢測技術方案。
國網安徽省電力有限公司電力科學研究院、國家電網有限公司六氟化硫氣體特性分析與凈化處理技術實驗室的研究人員針對光聲光譜在線監測儀器氣體泄漏異常問題，提出氣體泄漏檢測方法，并研究氣體泄漏檢測傳感器對儀器內部氣體泄漏的響應特性，以及傳感器最佳布設方式，為光聲光譜在線監測儀器的研發提供基礎。
圖1a-b 紅外吸收SF6傳感器
圖1c 紅外吸收SF6傳感器
圖2 SF6傳感器及模擬泄漏點
研究人員最后得出的結果如下：
1）SF6氣體泄漏檢測方法中，傳統的負電暈法存在傳感器壽命短的問題；新型的激光紅外成像法設備體積較大、價格昂貴，通常用于一次設備氣體泄漏檢測；紅外吸收法可實現小型化、價格低、與控制電路接口簡單、易于監測儀器集成、壽命可達6年，適合用于檢測設備內部氣體泄漏。
2）采用基于非分光差分紅外吸收的SF6檢測傳感器，可以檢測監測儀器內部的氣體泄漏，且響應較快。傳感器對不同泄漏點、不同泄漏速度的泄漏故障都有響應；泄漏速度增大，傳感器檢測結果增大；同一傳感器隨著泄漏時間增加，響應值變大，泄漏初期氣體濃度急速上升，后期會趨于穩定；傳感器進氣口朝向對傳感器響應值影響很大，側向放置時傳感器響應更靈敏。
3）綜合考慮各方面因素，為實現監測儀器內部氣體泄漏故障檢測，布置兩個SF6傳感器是最佳選擇，一個布置在檢測儀器底部，另一個布置在檢測模塊安裝層，傳感器進氣口側放；若只能裝設一個傳感器，則應裝設在檢測儀器底部。
4）目前泄漏檢測傳感器響應速度、靈敏度仍相對較差，在分解氣體在線監測儀器的開發中應盡量減少管路接頭和運動部件，以減少泄漏。監測儀器與主設備的連接部分不應有運動部件，且接頭和運動部件應集中布置在監測儀器內部以便于檢測。
本文編自2021年第10期《電氣技術》，論文標題為“基于紅外吸收原理的SF6氣體泄漏檢測技術應用研究”，作者為馬鳳翔、袁小芳 等。
