摘要：高压电气设备中SF6气体分解产物监测为设备故障诊断提供了有效依据，本文基于不间断移动式SF6气体分解产物在线监测技术，研发成套具有110-1000千伏特高压GIS及SF6断路器检测效率高、多组份、移动式在线多功能监测装置，为GIS SF6断路器提供更高效、可靠的分析方法与监测技术，以便于能及时发现设备的内部隐患，直接指导气体绝缘设备的运行管理，并评估缺陷的危险性，避免事故的发生以及故障的快速扩大，对于GIS设备的管理和安全运行有重大突破，具有巨大的经济效益和社会效益。
关键词：SF6气体；分解产物；在线监测；设备
1国内外研究现状
GIS设备在安装与运行过程中，由于GIS内部缺陷如电极表面毛刺、自由导电微粒、悬浮导体等造成局部放电或过热等问题。因此局部放电检测是对GIS进行故障诊断的重要手段之一。
1.1检测特高频(UHF)电磁波
抗感干扰能力强，对空气中电晕放电干扰很不敏感，但对架空线上的悬浮导体放电有反应；对GIS的各种放电性缺陷均有较高的敏感度；信号传播衰减小，检测范围大，通常可达十几米；但不能发现弹垫松动、粉尘飞舞等非放电性缺陷；UHF信号强度取决于脉冲陡度、宽度和幅度，而传统法的PC值仅取决于脉冲幅度，两者之间没有固定关系，仅存在粗略的对应特征。
1.2检测超声(AE)或振动的方法
抗干扰能力较好，对电气干扰不敏感，但易受机械或电磁振动的影响；能发现弹垫松动、粉尘飞舞等非放电性缺陷；AE信号强度取决于脉冲幅度和传播途径，而传统法的PC值仅取决于脉冲幅度，两者之间没有固定关系，仅存在粗略的对应特征。虽然对自由颗粒缺陷具有较高的检测灵敏度，但对固体绝缘表面及内部的缺陷敏感度较低；传播衰减很大，检测范围小，适合缺陷定位。
1.3检测发光的方法
即测量局部放电产生的光来探测局放，尽管在实验室里采用光学技术对电气设备的局部放电和老化等做了许多有用的研究，但该技术达到现场应用还有很大距离。造成这种局限的主要原因是变压器结构复杂，不透光，且现有光学设备的造价高。
2理论和实践依据
SF6是一种无色、无味、无毒、不可燃的气体,其化学性能稳定，500℃以下不分解，纯SF6气体对金属和绝缘材料均无腐蚀作用.是已知化学稳定性最好的物质之一，其惰性与氮气相似。因此它是变电站中GIS设备的主要气体，它的临界温度为45.5℃，临界压力为3.68 MPa兆帕。通常条件下很容易液化，而且液态和固态的SF6气体几乎没有灭弧能力，严重制约了SF6断路器在北方的正常使用.通过对国产几种典型SF6断路器性能的分析和用户使用情况的调研,证明了在灭弧室内按比例充入SF6混合气体后,可解决SF6气体易液化的问题,确保SF6在北方寒冷气温下稳定运行。虽然六氟化硫本身对人体无毒、无害，但它却是能量巨大的温室气体，其对温室效应的影响是二氧化碳的23900倍。同时，排放在大气中的SF6气体寿命特长，约3400年。
全球每年排放到大气中的CO2气体约2.1×1010吨，而每年排放到大气中的SF6气体相当于1.25×108吨CO2气体。2005年2月16日，《京都议定书》正式生效，这是人类历史上首次以法规的形式限制温室气体排放。为了促进各国完成温室气体减排目标，中国于1998年5月签署并于2002年8月核准了该议定书；2015年12月12日巴黎协定在巴黎气候变化大会上被通过、并于2016年4月22日在纽约签署气候变化协定，巴黎协定为2020年后全球应对气候变化行动作出安排。2016年9月3日，全国人大常委会批准中国加入《巴黎气候变化协定》。
针对此国际国内情况，减少温室气体SF6排放已刻不容缓，本文基于不间断移动式SF6气体分解产物在线监测技术，可在对SF6气体检测完成后自动将样气打回设备气室，避免了SF6气体的浪费和不必要的排放，符合环保要求，弥补了目前国内现有以电化学传感器为主的检测手段的不足，具有巨大的经济效益和社会效益。
3研究内容和实施方案
3.1基于不间断移动式SF6气体分解产物在线监测技术概况
基于不间断移动式SF6气体分解产物在线监测技术，主要包括在线自动监测系统、温度控制系统、气路控制系统，主要应用于变电站内气体绝缘的高压电气设备的在线监测，该SF6气体可移动式在线监测装置能够实时在线监测高压电气设备中的SF6气体压力、密度、露点和PPM值，可以实现SO2、HF、CO2、CO、N2等气体的实时测量并提供SF6气体泄漏报警与闭锁功能、SF6气体水分超标报警功能；自动温度控制系统可根据设备内部环境温度的变化及时做出反应，因而其还可以适应北方高寒地区的SF6混气设备的使用。数据处理服务器自动采集、存储监测数据，并且将数据完整保存下来，而后将采集的样气（小于500ml）自动泵回设备，实现对SF6气体的零浪费监测，有利于环境的保护。
3.2在线自动监测系统
本文研究的基于不间断移动式SF6气体分解产物在线监测技术，监测系统采用先进的非分光红外技术NDIR，红外气体传感器通过采用电调制红外光源，省却了传统方法中的机械调制部件；同时采用了高精度干涉滤光片一体化红外传感器以及单光束双波长技术，配合易拆卸的镀金气室及数据采集系统，可以实现SF6纯度、微水和分解物最多10种检测组份的实时测量，使用NDIR非分光红外技术检测SF6纯度、露点、HF、CF4，使用电化学技术检测SO2、CO、H2S，每次测量完成后监测系统自动将检测样气自动打回被检测GIS或断路器，避免了SF6气体的浪费符合环保要求。通过建立现场数据的分类统计机制对比局部放电数据情况形成大量现场数据总结获得典型故障与关键气体分解物之间的伴生关系。
3.3温度控制系统
本文研究的基于不间断移动式SF6气体分解产物在线监测技术，带有温度的控制系统，包括环境温度监测管路温度控制和设备内部温度控制。该装置的外部温度传感器可实时监测环境温度，当温度降低到设计温度以下时，温度传感器将信号反馈给PLC，PLC启动加热装置加热外置SF6气体采样管线，避免SF6采样气体液化使系统能够正常工作。同样的当设备内部温度过高时，内部温度传感器将信号传给PLC控制装置，这时PLC做出反应启动散热风扇，给系统降温，同时风扇每隔10分钟还会自动启动工作数分钟。
4结束语：
SF6气体分解产物在线监测系统采用最先进的非分光红外法检测技术，配合气路控制系统、温度控制系统等多套辅助控制系统和多传感器元件、集成化的控制系统，高防护等级的外壳材料和高速网络，可适用于多种气候条件的室内、外在线监测的使用要求，具有免维护、高可靠性、智能化等特点，操作人员只需要将设备带至现场接通电源和监测设备，设置好监测时间周期便可实现办公室远程实时监测设备状态，对监测设备SF6气体分解产物实时进行监控，并回传至远端技术人员进行分析，掌握设备内部放电的发展趋势，为设备是否需被迫停运提供数据支撑。在无人值守情况下，实现对异常设备进行持续性的实时监测功能，减轻现场人员的劳动强度，对智能电网监测的需求和高效的检修具有重要意义。
参考文献：
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