（云南电网有限责任公司文山供电局）
摘要：随着电子技术、微观离子技术的发展，现在的电气设备逐渐走向微型电路化，电子元器件也走向微元化、精密化。现在的很多工厂、电力系统的电气控制及PLC控制都用到大量的电气设备，这些电气设备处于长期高压或者搞电流的环境下运行，出现故障是十分常见的现实，如何检查电气设备的故障这是一大技术难点，SF6系列的电气设备是一种常用的电气设备，这种电气设备的内部运行情况如果依靠常规的检查手段很难检测到真实的情况。所以对于SF6这种电气设备要使用特殊的检测方法，一般常用的方法是采用脉冲氦离子化色谱来检测SF6电气设备事故。本文根据自己的经验简单介绍一下SF6电气设备故障判断的脉冲氦离子化色谱检测方法，希望能给从事先关工作的人员提供一些帮助。
关键词：SF6电气设备；故障判断；脉冲氦离子化色谱检测法
前言
随着社会向着现代化、自动化及智能化的方向发展，先自动化上使用的电气设备越来越多，同时电气设备出现故障的几率也在逐渐增大，有的精密的电气设备使用常规的检测方法很难检测的准确，本文介绍一种新的检测方法，SF6系列的电气设备故障采用脉冲氦离子化色谱检测，进样一次能够检测CO、CO2、O2、N2、SO2、H2S、SOF2、SO2F2、S20F10、CF4及C3F8等组分，这种检测方面检测方法比一般的检测法的灵敏度要高得多，检测的响应可以是线性的也可以是非线性的，并且检测的组分也比较多，脉冲氦离子化色谱检测事当前非常有前景的检测方法。本文首先介绍基于SF6电气设备故障判断的检测的一般方法，然后重点介绍了脉冲氦离子化色谱检测方法及原理。
1.当前基于SF6电气设备故障判断的检测的一般方法
就目前来说，基于SF6电气设备故障判断方法还是有很多的，常见的有电化学分析法、红外光谱法、化学显色法、热导—火焰光度联用气相色谱法以及热导气相色谱法等。下面做一下详细的介绍。
1.1化学显色法和电化学分析法测量的范围有限，检测出来的物质品种比较单一，仅仅可以测出CO、SO2、HF、H2S等这些组分，测量故障其他的组分部全面，对SF6电气设备的故障分析就不全面，可能出现差错。并且测量的仪器还存在零点漂移及不能归零的现象，因为设备的体检小，检测的效率高，一般的现场检测使用化学显色法和电化学分析法测量。
1.2对于气体对红外光吸收的检测采用红外光谱法。这种检测方法分析的速度快，对检测样没有损伤，可以在常温下检测。但是对于SF6电气设备故障气体的检测在红外吸收峰有部分的光谱重叠，对故障气体的定量分析十分麻烦，能够检测的级数也比较低，具有很大的局限性。
1.3热导检测器（thermal conductivity detector ,TCD）基本对于对于所有的气体都有响应，具有良好的通用性，并且线性范围也比较宽，定量的方法也十分简单。但是这种方法检测SF6电气设备的故障灵敏度比较低，对于故障气体中的SO2、H2S、CO、SO2F2等气体检测信号十分弱。所以这种方法用来检测SF6电气设备的故障气体组分的精确度比较低，对于检测SF6电气设备的故障一般不采用。
2.脉冲氦离子化气相色谱检测法介绍
2.1脉冲氦离子化气相色谱检测法的检测原理
新型的脉冲氦离子化气相色谱分析法的原理是采用脉冲放电氦离子化检测器（pulsed discharge heliumionization detector，PDHID）的基本原理是采用脉冲放大产生高能的电子和在高压电场内获得加速的二次电子在与处于基态的氦He原子发生碰撞，得到处于He*，He*处于亚稳态，能量是19.8eV，并且还要一部分的He离子被激发，产生了激发态的He+（24.5eV）.而亚稳态的氦离子之间有互相发生碰撞产生激发态的氦离子。处在各个能级的激发态的氦离子和被检测的气体分子或者原子发生碰撞，当被检测的电离电动势比亚稳态的氦离子低时（<19.8eV）,说明被检测的组分被电离，来利用He离子检测器对检测信号进行收集，测定被检测气体组分的浓度，上文中提到的可能的反应如下：
ｅ＋Ｈｅ→Ｈｅ＋２ｅ′；
Ｈｅ*＋Ｈｅ＊→Ｈｅ＋Ｈｅ＋ｅ；
Ｈｅ*＋Ｓ→Ｈｅ＋Ｓ＋ｅ′；
ｅ＋Ｓ→Ｓ＋２ｅ′；
ｅ＋Ｓ→Ｓ*＋ｅ′；
Ｓ*＋Ｓ*→Ｓ＋Ｓ＋ｅ′．
在上式中：ｅ′表示的是低能电子；ｅ表示的是高能电子；S指的是除氖以外的要分析的组分；S*表示除了氖以外的要分析的组分处于亚稳态的原子。
在脉冲放电氦离子化检测器PDHID当中，He的气流利用净化器来净化，然后流入到放电区形成He*。当色谱柱中样品反方向的流入后，使用电离，样品离子化，而离子化过程中的电子分布在电极上，就会产生电信号。当无组分流入时产生的信号是基流信号，在检测组分流入时产生电子，电流信号增强，一般情况下来说，组分的浓度越大电流增大的越多（成正比），这样就可以对故障气体的组分进行定量检测。因为PDHID在电离时基本可以除去所有的杂质，氖离子（２１．５６ｅＶ）除外，所以PDHID对于绝大部分的物质都可以发生响应，使用的范围广，具备良好的通用性。在检测故障气体组分最小浓度的5个数量级时，检测的结果还是线性的，具备良好的线性范围。并且PDHID在检测时使用的是高纯度惰性气体氦气，安全性能非常好，如下图1就是PDHID的示意图。
因为PDHID对SF6电气设备故障气体的检测具备非常高的灵敏性及通用性， PDHID在检测SF6电气设备的故障气体的全部组分（包括微量气体杂质）都可以发生线性响应，所以在SF6电气设备的故障气体的分析检测方法中PDHID具有非常好的发展前景。就目前来说，氦离子色谱法对SF6电气设备的检测分析的技术还不是十分的成熟，有些领域还在研究，还是无法做到对SF6电气设备的故障气体做全面的检测，需要继续努力研究。
2.2分离系统
新型的氦离子化色谱分析法采用的是PDHID和TCD，具体检测的流程图如下图2所示。
上图中字母代表的含义：ａ—Ｏ２；ｂ—Ｎ２；ｃ—ＣＦ４；ｄ—ＳＦ６；ｅ—Ｃ３Ｆ８；ｆ—ＳＯ２Ｆ２；ｇ—ＳＯＦ２；ｈ—ＳＯ２；ｉ—Ｓ２ＯＦ１０。
3.结束语
本文首先介绍了针对电气设备故障气体的几种检测方法，然后重点介绍了使用氦离子化气相色谱法检测SF6电气设备故障的原理及优点。
参考文献：
[1]周永言,谢頔,唐念,栾天罡,李丽,王晓玮. 双通道气相色谱-脉冲氦离子化检测器对SF_6电力设备中17种气体组分的检测[J]. 中山大学学报(自然科学版),2015,03:74-79.
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论文作者:冯跃
论文发表刊物:《电力设备》2016年第18期
论文发表时间:2016/11/30
标签：电气设备论文; 组分论文; 故障论文; 色谱论文; 气体论文; 脉冲论文; 离子论文; 《电力设备》2016年第18期论文;