SF6气体具有稳定的物理化学性能、优良的绝缘性能和优良的灭弧性能,广泛应用于高压电气设备中。本文介绍了SF6气体的常规检测测试方法。
1、SF6气体泄漏检测
气体泄漏的主要原因是密封面、焊缝、管接头处出现裂纹或密封不力。对于SF6气体泄漏检测,必须使用专用检漏仪。
如果SF6气体大量泄漏,操作人员不能停留在泄漏点10m以内。只有采取措施堵住泄漏后,才能进入该区域。如果器具内部出现故障,容器内必定存在SF6电弧分解产物。打开外壳取出后,试验过程中如可能接触污染部位,必须佩戴防毒面具,穿防护工作服。
为了保证进入SF6断路器室的工作人员的安全,室内必须通风。根据要求,空气中的氧气浓度不应低于18%。
在检漏时,严格按照产品使用说明书进行。检漏仪探头不允许长时间停留在高浓度SF6中,但在工作中却常常被忽视。一旦探头接触高浓度SF6气体,表针立即满刻度,报警强烈。遇到这种情况,应立即将探头放在干净的地方,等手恢复正常后再检查是否有泄漏。
2、SF6含水量检测
断路器对SF6的纯度和含水量有严格的要求。发生内闪络时,会产生多种SF6分解产物,正常运行时大气中的水分也会渗透到气体-绝缘设备中。在较高气压下,过多的水分对气体-绝缘设备中固体绝缘件的表面闪络电压有严重影响,甚至可能引起内部闪络事故。一些活性杂质,如HF、SO2等,对气体绝缘设备中的各种部件有腐蚀作用。某些水垢分解产物也是有毒的。一旦泄漏,会污染环境,影响工人健康。过多的水分会降低气体-绝缘设备的绝缘强度。因此,必须保证充入电气设备的SF6气体合格。充电操作时,严格防止气体进入气室。
我国相关法规规定,断路器所用的新型SF6气体水分含量必须小于或等于8ppm。断路器运行时SF6气体的含水量,以及机械特性试验后被测气体的含水量不应超过150ppm。
1、质量方法
该测量方法是将被测体积的SF6气体通入称重的高酸镁(或五氧化二磷)作为干燥剂的平衡试管中,由试管质量的增加得到气体中的水分含量。该方法为绝对法,常称为仲裁法,用于验证和校准其他水分测量仪器的原始精度。测试环境的控制、气体体积的测量、吸收系统的称重都极其重要。
2、电解
电解法是利用一对涂有磷酸的电极(铂或铑)构成电解池,并在两个电极之间施加恒定的直流电压。被测气体的水分被吸湿剂(P2O5)吸收,在电流作用下电解还原,释放出氧气和氢气。当吸收和电解达到平衡时,利用电解电流与水分含量的关系即可求出气体的水分含量。这种方法是一种常见且实用的方法。测量仪器可直接读取微水含量的质量分数。操作简单、稳定,适合连续在线分析。该电解法测量SF6气体含水量时干扰因素少,数据重复率和准确度高,操作简单。尤其是在测量低含水量时更显示出其优越性。但电解法的最大缺点是电解槽的电解效率随着使用时间的增加而降低。正常情况下,如果电解效率低于85%,则应停止电解槽。
3.露点法(冷镜法)
该方法是测量气体中水分的凝结和湿度。被测气体通过密封罐中的金属镜,手动或借助光电管监测镜面的湿度,以保持稳定的湿气凝结。当测试系统的温度略低于被测气体中水蒸气的饱和温度(露点)时,水蒸气就会凝结。热电偶测得的镜面温度就是露点。由露点与气体含水量的换算公式或对照表,即可得出气体中的含水量。露点法所用仪器较为复杂,需要液氮作为制冷剂,且价格昂贵且体积庞大。测量精度与仪器本身的质量有很大关系,不方便现场使用。-
三、气体纯度检测
SF6电气设备在运行中的气体纯度控制非常重要。气体纯度的高低对电气设备的灭弧性能、绝缘强度和寿命有很大影响。
SF6气体是一种极不活泼的气体。强的氟-硫共价键和氟元素的高电负性,使SF6气体具有优良的电绝缘性能和灭弧性能。一般情况下,SF6气体很难裂解。其裂解温度在2000K以上。 S-和F+等离子体所需的分解能高达22.4ev,SF6分解后可在(10-5-10-4)秒内分解。时间内迅速化合物还原,只有当SF6气体中存在一定量的H2O、O2及各种有机物或金属蒸气分子通过燃烧裂解时,才会产生各种不同的不可回收的SF6(其成分非常复杂)裂解产物。常用的SF6气体纯度检测方法有气相色谱法和气相色谱-质谱联用分析法。
1、气相色谱法
气相色谱分析的基本原理是利用样品中各种物质的分子对某种固体物质(色谱技术中称为固定相)的吸附和解吸能力的差异。当气体样品在某种惰性气体物质中(色谱技术中称为流动相或载气)通过载带下的固定相时,其中的各组分会以不同的速度和时间(色谱技术中称为保留时间)离开固定相。使用不同的信号转换方法将它们分别检测并记录在色谱图上。根据保留时间的差异,可以定性确定各组分,并根据谱图定量分析各组分的峰高和面积。
2.气相色谱-质谱(GC-MS)联合分析
色谱-质谱分析是通过色谱分离气体样品,然后通过质谱进行鉴定,大大提高了分析检测的灵敏度。质谱分析的基本原理是将待分析物质以一定的方式电离,形成具有特定组成的多种离子,然后将其引出并聚焦成离子束。被加速后,它穿过电场或(和)磁场。电荷比(M/e)不同,分别检测。然后通过与标准谱进行比较或根据离子成分的特征对谱进行分析,以达到定性或定量分析的目的。质谱分析具有准确、可靠、灵敏度高、多用途等优点。-
采用气相色谱-质谱分析可检测出1ppm左右的SOF2、SOF4、CF4以及COS、Si(CH3)2F2等其他不常见气体分解产物。
