贺姗姗
国网湖南省电力有限公司邵阳供电分公司 湖南邵阳
摘要：混合绝缘气体在能源工业中的应用及相应的检测技术是当前的研究热点。在本文从泄漏检测和分解生产检测两个方面系统地阐述了混油绝缘气体检测技术的现状，同时在现有SF6检测技术的基础上，随着混合气体检测技术的发展，提出了为混合气体检测提供有力技术支持的方法。
关键词：电气设备；混合绝缘气体；检测技术；研究
前言：六氟化硫（SF6）气体具有优异的绝缘性能，这在能源经济中很普遍，因此它是一种重要的绝缘气体。SF6是一种典型的温室气体，其温室效应系数相当于二氧化碳的23,900倍，释放到大气中的六氟化硫相当于每年1.2亿吨二氧化碳。如何应对严重的温室效应是当代社会的重要研究之一。随着我国电力工业的蓬勃发展，我国电力供应的发展越来越受到重视。在消费快速增长的情况下，节能减排任务依然繁重，替代天然气的研究已成为国内外研究的热点之一。但任何气体都不能完全取代SF6，加入空气后形成二元气体混合物显示出许多优点。采用疏、氮气混合气体可以有效地解决高寒地区的疏水问题。液化温度可达-40℃以下。此外，SF6还适用于大型天然气项目，混合绝缘气体可带来可观的经济效益，可降低气体成本40%。混合气体的推广应用，相应的电气设备测试和状态评估技术也成为研究热点之一。与SF6相比，在检测技术方面，混合气体的检测仍处于初期阶段，对混合绝缘气体检测与维护技术的深入研究。
一、 SF6气体的主要特性
SF6气体是在本世纪初合成的，直到1960年才被用作气体绝缘介质。近年来，SF6并没有在许多发达国家得到广泛应用。由于不同类型的变压器和开关一般由气体介质设备等制成，其分子结构为八面体，在室温下非常稳定。它的密度是空气的五倍，在对流中，导热系数是空气的1.6倍。六氟化硫最重要的特点是当温度上升到500℃时，其化学性质非常稳定。它具有强电负性和吸收电子的能力，因此具有出色的绝缘性能和灭弧能力。
二、气体检测技术分析
（一）气相色谱法
对于气相色谱而言，混合物中不同物质的不同分配系数用于在固定相和流动相之间分配复杂混合物中的物质。重复的吸附和解吸过程导致不同色谱柱中的组分不同，形成的沉淀达到分离的目的。气相色谱法是分离复杂混合物的有效且灵敏的方法。气相色谱仪在分析气体分解时，国际标准推荐的气相色谱法可用于检测。气相色谱系统主要由气体系统（载气和流量控制），采样系统，分离系统（色谱柱和柱温箱等），检测器和记录系统组成。气体循环系统主要由气体净化和载气流量控制器组成，允许一定的固体载气流量。载气通常是一种高纯度的惰性气体，不与分析物发生反应，也不通过固定相吸附。正常的载气为氮、氦和氢。分离系统通常包括色谱柱和色谱柱的温室。前者用于完成混合样品的分离，后者是反应器供温的重要分离条件。分离系统是气相色谱系统的核心组成部分。检测器是气相色谱系统的关键，它主要用于将特定浓度的分析物的化学性质转化为相应的电信号反应。另外，六氟化硫中的大多数气体分解产物都是硫化物。通过检测器后，会形成恒定浓度的化合物，并且电信号会被记录系统映射为色谱图。
过去，气相色谱仪是一种在实验室测试的设备。因此，样品必须从电厂拿到实验室进行分析，但是在样品的储存和运输过程中会改变一些零散的气体组分，导致气体含量的变化，不能准确反映气焊电气设备的工作状态。但是利用便携式气相色谱仪的发展大大提高了仪器的便携性，目前，便携式气相色谱仪的检测精度与实验室气相色谱仪不同。
（二）化学检测管法
化学检测管法的基本原理是将被测气体通过指定的设备、化学试剂、检测管中的染料物质、气体与检测管中物质的反应，然后根据颜色变化以及颜色部分的深度和长度来确定被测成分的含量。在1970年代末和1980年代初，国外研究人员已成功研制出高灵敏度气体分解检测管等化学检测管。从那时起，该产品已广泛用于变电站。1994年，我国开发了用于SF，SO和HF的化学检测管。化学管法的最大优点是携带方便，灵敏度高，价格低廉。但是，出于化学原因，试管只能检测少量气体，例如SO2，HF等。但气体中其他大多数重要的化学稳定成分是无法分解的。因此，该方法在实际技术应用中非常有限，只能用作辅助测试或用于快速，简单的现场测试。
（三）气体传感器法
气体传感器使用所测气体成分的气体敏感性属性，将气体的体积浓度转换为相应的电信号响应。目前，用于检测六氟化硫分解的气体传感器大多是基于电化学的，主要包括二氧化硫、硫化氢等。近年来，它被用来气体传感器检测六氟化硫。基于碳纳米管的气体分解传感器由于其高灵敏度和快速的反应速度而受到越来越多的关注。气体传感器检测到SF6，该气体分解方法具有操作简单，检测时间短的优点。
但是，气体成分之间的交叉干扰非常严重，选择性差，并且长期操作趋于出现严重的零点漂移，这增加了测量结果的偏差，同时气体传感器的寿命通常很短。
三、分解产物的检测
SF6分解产物的检测不受电磁干扰和振动的影响，它适合用于局部放电诊断。但是，六氟化硫的分解产物的含量与设备的状态之间存在困难的对应关系。由于分解产物的含量低并且受许多因素的影响，因此有必要开发一种高度灵敏，高精度的分解产物含量和趋势分析器。为了确保设备安全操作，向气体混合物中添加氮气和空气，并添加纯SF6以鉴定分解产物。因此有必要发展一种检测混合气体分解产物的技术。
（1）显像管法被广泛用于SO2，HF和其他成分的定性分析。显像管中的填充材料用于在零件中产生化学反应，显像管的颜色长度与物质的浓度成正比。色谱柱规模进行定量分析，该检测管方法易于使用，但容易受湿度和温度的影响，并且检测材料单一，它不适合于电气设备的综合检测。该方法的基本原理是对样品的红外吸收进行定性分析样品红外吸收与被测气体浓度和线性相关关系。之后分解产物成分的定量分析如下：该方法演示时间短，但检测精度差，分解产物的含量很小，红外光源就是其中之一，非常弱，很难追踪SF6的主要原因是气体浓度的吸收峰很大，与某些分解产物的吸收峰非常接近。
（2）电化学传感器方法的主要检测成分是SO2，H2S和CO2。它的工作原理是该传感器具有内置的化学气体传感器，可以选择性地确定要测量的气体的形状或分子结构，并有效地检测捕获的气体。为了量化被测物质浓度与电信号之间的关系，分解产物的鉴定和分析通常转向使用样品气体通过检测器的电化学传感器。该方法广泛应用于分解产物的检测，但需要知道混合气体的类型和比例。
四、六氟化硫高压电气设备检漏方法
SF6泄漏的检测程序可分为主动泄漏和被动泄漏。SF6气体的红外吸收特性可通过装置泄漏的定性或定量，采用主动检测方法进行检测。如果被动检测方法遇到卤素气体，这取决于气体输出率的大小，它将间接反映天然气和正离子的状态。针对这种影响，开发了一种检测SF6气体泄漏的卤化工艺。此方法适用于在维护后新安装或重新安装的设备，或在操作期间无法使用气泡法检测。卤素检测技术在实际应用中具有明显的优势和精确性。
（一）气体的红外吸收
SF6气体在10.5514μm的强波长范围内吸收大量红外光，因此通常选择功率降低的CO2激光器作为发射源。激光发射器通过发出激光束，辐射形成反射光，通过要测量的气体区域，然后进入成像系统。当激光遇到SF6气体泄漏时，其能量就会减少，气体吸收了其中的一些气体，并在成像系统中形成了可见的暗区以检测泄漏。
（二）激光光声光谱检测
当光子的频率被气体分子吸收时，处于激发态的粒子与气体分子碰撞，并且相关的能量等于两个分子的动能的平均值。当分子处于基态时，它将返回基态。在吸收光子期间，部分或全部能量转换为热分子。气体分子的温度被激发，光的强度被周期性地改变以产生声波。光声频率检测系统通常由激光器、调制器、光声腔和气体吸收组成。基于光声原理的气体物理检测技术是根据气体的红外吸收特性，间接测量气体的能量吸收，使测量灵敏度高，检测限低。
五、结束语
目前，气相色谱法广泛应用于电力行业，通过本文的分析，红外光谱法具有很高的灵敏度，可用于定性和定量分析，但价格昂贵，实验室使用难度大；检测管和气体传感器携带方便，精度高，广泛应用于气体分解领域，但在制备过程中存在着许多问题使用中，很容易出现零点漂移现象，即长期稳定差。综上所述，几种检测技术各有优势，需要根据实际情况进行选择和应用。
参考文献：
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贺姗姗 1988.10 女，汉 湖南邵阳 国网湖南省电力有限公司邵阳供电分公司 专科 电气工程师