（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.
论文作者:林俊融
论文发表刊物:《电力设备》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/14
标签：气体论文; 六氟化硫论文; 在线论文; 单元论文; 设备论文; 故障论文; 湿度论文; 《电力设备》2017年第19期论文;