SF6检测方法

SF6气体检测技术报告
一、SF6气体特性分析
SF6的物理特性和化学特性：外观、嗅觉及状态无色，无嗅气体
分子量146.05
沸点（1个大气压）＝－83°F（－63.9 °C）
比重（空气＝1） 5.11
冰点、熔点（1个大气压）－58.9°F（－50.5 °C）
蒸汽压（70°F（21.1°C））: 310.2psig
气体密度（70°F（21.1°C））1个大气压下,0.383 lb/cu ft（6.15 Kg/m3）
水溶性（体积/体积,77°F（25°C）1个大气压下）: 0.55cc/100cc
化学稳定性稳定
不兼容性其液化气体应避免与水及热的活性金属接触
反应活性有害的分解物：在高温或电弧的作用下，六氟化硫会分解出一系列硫的氟化物(S F4,S2F2,S2F10),其中主要是四氟化硫(SF4)。

如果遇到潮气还会产生其化合物，如硫化氢和氟化氢，如果储存在铝、不锈钢、铜、黄铜或银的容器中，当温度上升时它还会保持稳定(不高于400°F).
有害的聚合反应：不会发生
SF6气体不可燃且不助燃，但如果暴露在明火或高于400°F的高温下会分解出许多非常有毒的化合物，包括二氧化硫,氟化氢，硫化氢，六氟化硫和其他有害的硫的氟化物。

当空气中六氟化硫含量过高而使氧含量<19.5%时,会导致快速窒息。

二、SF6测试技术
DTGTS-IISF6气体泄露在线监测系统在项目开发过程中，先后采用了电化学技术、电击穿技术和红外光谱吸收技术，在实际开发过程中对三种测试技术分别作了测试和分析，总结出了每种测试技术的优缺点和应用面。

1、电化学技术（TGS830、TGS832）
电化学技术的原理是被检测气体接触到200°C左右高温的催化剂表面，并与之发生相应的化学反应，从而产生电信号的改变，以此来发现被检测气体。

电化学技术在开发过程中是第一个被采用的技术，因其成本低、寿命长、结构简单，可以连续工作的特点，在开发的初期被作为首选方案。

在方案的实施中选择了TGS830和TGS832半导体卤素传感器，其中TGS830对R-113、R-22、R-11、R-12气体具有高灵敏度，TGS832对R-134a具有高灵敏度。

R-113、R-22、R-11、R-12和R-134a属于冷媒，分子结构为CFC、HCFC等。

在实验的初期阶段，实验方法是用气袋对着TGS830和TGS832喷气，并观察传感器输出电压的变化，发现电压有下降的情况；后把传感器至于含有大浓度（含量大于10%）SF6气体的密闭容器中，发现电压没有下降或上升情况。

对比两种测试环境，经过仔细分析和重复实验发现在喷气的情况下TGS830和TGS832对SF6气体有反应是假象，气流带走了传感器的表面温度，造成了电压的变化，用空气喷气也可以达到同样的效果。

查阅大量的化学资料发现问题出在SF6不属于R-113、R-22、R-11、R-12和R-134a的范围内，并根据SF6的化学稳定性是稳定的特性，证实在对SF6检测的技术中电化学方式是不行的。

在实验中还发现TGS830和TGS832传感器对CFC等气体有一定的灵敏度。

电化学技术优点：成本低，结构简单，寿命长，对CFC等气体有一定的灵敏度
电化学技术缺点：检测精度低，不能用于SF6检测
应用方向：CFC等气体检测
2、电击穿技术
电击穿技术是从SF6在电力上的典型应用——作为绝缘气体应用在GIS开关柜中演变而来的。

其工作原理是根据SF6气体绝缘的特性，从置于被检测空气中的高压电极间电压的变化来判断空气中是否含有SF6气体。

因其结构相对简单，成本低，检测精度相对高的特点，在开发过程中也被作为了一个重点方案。

在实验过程中，发现电击穿技术在SF6检测上具有比较高的灵敏度，并有被用来实现定量检测的可能性。

在2004年样品设计成型，并安装到了杭州的工程现场作现场测试。

结果现场测试发现实验失败。

在对测试失败的分析过程中，发现作为电极的金属材料随着温度的变化造成的膨胀引起了电极间距的改变，从而引起了电压的随温度漂移，这种漂移对检测SF6的结果带来了很大的不确定性。

发现问题后进行温度补偿测试，测试结果失败，因为温度引起的电压漂移超过了可控范围；并且每个探头由于加工工艺等原因造成的差异性太大，不适于应用在在线式系统中。

研究中还发现被测空气中若是含有其他卤素类气体，也会对检测带来很大的影响，会造成误告警；同时电极在检测过程中处于高压状态，以及材料等的原因，导致了其工作寿命只有20小时左右；被测空气中的粉尘和湿度过大都会对电极的寿命和检测带来影响。

以上这些致命缺点，决定了其技术不能应用在在线式的检测设备和系统中。

但是根据其可以相对定量的检测出SF6的特点，我们发现在实验室用仪器类中可以为这种技术做很好的定位。

电击穿技术可以应用在便携式仪器和实验室仪器中，上述的缺点可以由人工调试的方法来进行修正。

电击穿技术优点：成本低，结构相对简单，对SF6气体检测具有高灵敏度，有定量分析的可能性
电击穿技术缺点：寿命短、温度漂移大、湿度和粉尘影响大，卤素类气体对其有干扰，不适用于在线式系统
应用方向：实验室仪器和便携式仪器
3、红外光谱吸收技术
红外光谱吸收技术(又称激光技术）的原理是SF6作为温室气体，对特定波段的红外光有很强烈的吸收特性。

红外光谱技术的特点是成本高，结构复杂，灵敏度高，不受环境的影响和干扰，对环境的温度和湿度的变化所带来的检测误差很小，由于其是采用主动抽取测试点气体的原理，带来的效果是发现泄漏早，反应迅速。

同时系统结构对工程实施中的布线也带来了很大的方便。

在开发过程中，红外光谱技术的结构复杂等的特点对开发带来了很大的困难，因为设计中涉及到了光学的内容，带来的加工工艺等的困难造成了成本的急剧上升。

但是红外光谱技术的优点在在线式系统中得到了体现，其反映速度快，灵敏度高（经过华东电力试验研究院华东SF6检测中心的测试，目前产品的检测限是400ppm），环境的影响小，可以长期独立工作。

红外光谱吸收技术优点：灵敏度高，不受环境影响，寿命长，适用于在线式系统
红外光谱吸收技术缺点：成本高，结构复杂，加工难度大
应用方向：在线式SF6检测系统
红外传感器SF6监测系统
一、系统概述
SF6是一种重要的介质，它用作封闭式中、高压开关的灭弧和绝缘气体。

六氟化硫还是一种简单窒息剂。

SF6经过高温拉弧放电的分解物氟化亚硫酰（SOF 2）、氟化硫酰（SO2F2）、四氟化硫（SF4）、二氟化硫（SF2）等对人体有极大的损害。

《电业安全工作规程》特别规定，在相关场所必须安装氧气和SF6
检测报警装置，并安装必要的通风换气装置。

DTGTS-II SF6气体泄漏检测报警系统是专门为了解决上述问题而设计的，系统是由四大模块构成，分别是操作控制屏、检测主机、集中供电单元、气体采样单元，可实时检测SF6、环境温湿度、氧气含量等，可以控制风机、空调等的开关等。

系统自动记录各种报警数据与实时数据，并按照设定的方式控制风机等；能根据各种应用场合的具体要求进行灵活配置的智能型采集系统；并可提供与远端通信装置的接口，实现遥控、遥测、遥信等功能。

DTGTS系列SF6气体监控系统是综合运用激光技术、数据采集、数据处理、通信技术于一体的开放系统平台，它的所有功能均采用模块化设计，便于工程安装及工程维护,可广泛应用于各种电压等级的SF6开关室、组合电器室（GIS室）等场所。

二、SF6泄露检测原理
实验证明，当特定波段的红外光通过SF6气体时,这些气体分子对特定波长的红外光有吸收,其吸收关系服从朗伯--比尔吸收定律，即吸收与SF6气体浓度呈现自然指数关系。

运用以上原理，设计相应的光学装置，采用主动吸气方式，当采样气体中含有SF6气体时，能够通过检测气室的红外光的强度将相应减弱，根据减弱的幅度，运用朗伯--比尔吸收定律可以计算出SF6气体浓度。

本产品中SF6气体泄露检测运用的红外光谱吸收技术与其他检测技术相比，检测精度高，稳定可靠，且不受环境温湿度等条件限制。

三、系统主要功能
1、实时显示SF6气体浓度：系统循环采用被检测区域的空气，在操作控制屏及后台监控计算机上显示该采样空气的SF6含量浓度；告警浓度可按要求在现场设定。

2、实时显示氧气浓度：检测主机内含有氧气检测传感器，在检测各区域采样气体中SF6气体的含量同时，检测氧气含量，在操作控制屏及后台监控计算机上显示该采样空气中的氧气浓度；告警浓度可按要求在现场设定。

3、告警输出：当SF6气体或氧气含量达到告警浓度时，操作控制屏将按设定的方式，产生声光、语音报警，并通过软件规约或干接点通知远端监控中心，同时按设定的方式启动风机。

4、红外感应与语音报警和提示：如果有工作人员接近开关时室，操作控制屏内的红外感应被触发，操作控制屏将启动语音提示，通知提示工作人员当前室内是否有SF6或氧气报警，并提示应启动风机通风后进入。

5、风机控制：风机有定时启动、告警启动与强制启动三种方式；系统内有4
个定时启动的时间，可根据用户的要求设定0～4次定时启动、每次启动的具体
时间与时长；当SF6或氧气浓度达到告警浓度时，可根据用户要求，设定系统是否启动风机进行通风；操作控制屏有风机开与风机关2个按纽，可以用来强制风机启动或关闭；
6、温度显示范围：-40～60℃湿度显示范围：0～100%RH
7、声光报警控制：可根据用户要求，声光报警在启动后一定时间内自动关闭，以免影响周围居民；
8、检测区域：最多可达24个区域，可检测多个开关室，以减少用户投资。

四、系统组成
1、操作控制屏：配有320*240液晶显示屏，菜单化实时显示各区域SF6、氧气浓度值，显示温湿度与风机状态；配有操作键，以移动菜单查看数据、设定参数、控制风机等；配有红外感应与语音、声光报警控制；壁挂式，尺寸为：25*34*8（长*宽*高，单位cm）；
2、检测主机：内含SF6光学检测装置、氧气检测与温湿度检测传感器、采样气泵等；
机柜式，尺寸为：62*27*60（长*宽*高，单位cm）
3、集中供电单元：输入交流220V，输出系统需要的各种交直流电压；壁挂式，尺寸为：34*30*7（长*宽*高，单位cm）
4、气体采样单元：由此分支出各区域的采样气路；壁挂式，尺寸为：31*20*8（长*宽*高，单位cm）
五、技术指标
1、SF6浓度检测范围：≥100uL/L (即ppm)；检测精度：≤50uL/L；检测速度：≤2分钟（30米测量距离）；检测方法：使用国家标准物质研究中心提供的、用空气与SF6气体混合的标准气体；
2、氧气检测范围：0～25%；检测精度：≤5%；
3、温度检测范围：-40～60℃；检测精度：≤2℃；
4、湿度检测范围：0～100% RH；检测精度：≤5%；
5、风机启动响应时间：≤2s
6、工作电源：AC 150V～265V
7、工作环境：操作控制屏与检测主机-10～50℃，其他-40～60℃；
8、功耗：＜60W
9、抗电强度（外壳金属部分与电源之间）：＞2000V
10、绝缘性能（外壳金属部分与电源之间）；＞10MΩ
11、风机控制接触器触点功率：AC220V/20A；12、EMC特性：符合IEC10 00－4标准；
13、通讯：接口：485接口规约：电总标准通信协议、IEC870-5-101或其他通讯协议.。