浅谈六氟化硫气体在线监测的研究 林俊融

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