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检测SF6气体的有效方法
    　　一、引言
　　SF6是由两位法国化学家Moissan和Lebeau在1900年合成。自60年代以来，SF6气体以其优异的绝缘和灭弧性能，在电力系统中获得了广泛的应用，几乎成了中压、高压和超高压断路器和GIS中唯一的绝缘和灭弧介质。正因为SF6气体的大量使用，其安全性也受到了人们的广泛关注，而空气中微量SF6气体的检测是比较困难的。
　　从物理性质上看，SF6常态下是一种无色，无味，无毒的不易燃气体，比重约为空气的5倍。从化学性质上看，其化学成分稳定，具有极好的热稳定性。在电力工业中，SF6广泛应用于电导系列，如电源开关、封闭式电容器组、等。运行中，SF6气体的泄漏不可避免，当有大电流开断时，由于强烈的电弧放电会在泄漏现场产生一些含硫的低氟化物。这些物质反应能力较强，当有水和氧气时又会与电极材料、水分子进一步反应，从而分解产生有毒或剧毒气体。这些有毒气体主要损害人体的呼吸系统，中毒后会出现类似于感冒、皮肤过敏、恶心呕吐、疲劳等不良反应，吸入剂量大时，会出现更加严重的后果。
　　在相对密封的室内，由于空气流通不畅，SF6及其分解物在室内沉积，加上SF6气体无色、无味，从而对巡视、检修人员产生极大的危害。当GIS产生泄漏后，SF6气体积聚在地坪上方低层空间，造成局部缺氧，使人窒息而造成重大事故。
　　因此，准确检测空气中SF6气体浓度是设备安全可靠运行的保障，并且其安全性也受到全球性的关注。
　　SF6安全法规摘录：
　　第191条 装有SF6设备的配电装置室和SF6气体实验室，必须装设强力通风装置。风口应设置在室内底部。
　　第192条 在室内，设备充装SF6气体时，周围环境相对湿度80%，同时必须开启通风系统，并避免SF6气体泄漏工作区。工作区空气中SF6气体含量不得超过1000ppm。
　　第196条 工作人员进入SF6配电装置室，必须先通风15MIN，并用检漏仪测量SF6气体含量，尽量避免一人进入SF6配电装置室进行巡视，不准一人进入从事检修工作。
　　第198条 工作人员进入SF6配电装置室低位区或电缆沟进行工作应先检测含氧量(不低于18%)和SF6气体含量是否合格。
　　第199条 SF6配电装置室低位区安装能报警的氧量仪和SF6气体泄露报警仪。这些仪器应定期试验，保证完好。
　　第203条 发生紧急事故应立即开启全部通风系统进行通风。发生设备防爆破膜破裂事故时，应停电处理，并用汽油或丙酮擦拭干净。
　　二、比较几种检测SF6气体的常用方法
　　空气中微量SF6气体的检测是比较困难的。目前，广为应用的原理多基于：高压放电电离法、红外线吸收法、电化学法、超声相关检测技术。
　　高压放电电离法是目前手持式检漏仪中常采用的检测方法，当空气中含有不同浓度的六氟化硫气体时，高压放电的电流就有所改变，通过测量此放电电流的大小而确定空气中泄漏的六氟化硫的浓度的大小。此类设备体积小，便于构建网络，成本低，但其高压电晕放电传感器寿命较短，不能长期稳定的工作，漂移大，易产生误报情况，不适合SF6定量在线检测。
　　红外线吸收法分型和普通光源型，它利用SF6气体对红外线具有强列的吸收作用的特征进行检测,可定量检测环境中SF6气体浓度,但设备的体积庞大，检测周期长，不适合构建网络和实时检测，真正的型成本非常高,目前市场上也有一些伪激光型,实际是普通红外光源型,虽然成本低,但其稳定性就很难保证。
　　近年来，电化学法也有重大的突破，能定量检测环境中SF6气体浓度，有较好的稳定性，但由于其传感器参与反应，可能产生二次污染，传感器寿命较短，要定期更换传感器，增加了后期投入。
　　运用超声相关检测技术，当构成二元混合气体的两种气体的分子量相差较大时，声音传播速度随两种气体组的不同而变化。这种检测方法具有精度高、操作简单、成本低、稳定性高等优点，另外容易实现系统的在线实时测量，实现监测自动化，适合在工业现场环境中使用，经实验证明原理简单可行。
　　通过上面的介绍和比较可见，运用超声检测技术，结合CPLD强大的控制能力，克服了使用寿命短、体积庞大、稳定性差等缺点，可定量、实时的对SF6气体浓度进行高精度的检测。
　　三、运用超声原理检测SF6气体的方法
　　运用超声原理来检测SF6气体，主要应包括检测器、集中和语音辅助设备三个部分。
　　检测器是检测SF6气体的核心，它的作用是检测空气绝缘开关(GIS)配电室内各隔离气室泄漏的SF6气体浓度、室内现场温度、湿度、氧气含量，并将检测到的数据值通过通信总线传送给集中控制器控制器。其功能方框图如图所示。
　　图1. 检测器功能方框图
　　集中控制器的功能包括准确无误地接收检测器传送过来的测量数据，并进行整理以备后用;对多个分机进行管理、调配;判断现场数据是否超出设定限，超出则进行报警、启动风机等控制输出动作;液晶输出现场参数、报警历史数据、上次风机启动时间，并可通过键盘、液晶联合作业进行时间设置、风机工作参数设置、通信设置、报警限设置等，并且有人工启动风机功能;与语音辅助装置进行通信，响应语音装置的中断，并把要求语音报出的数据传给语音装置;具有数据上传功能，把检测数据上传到PC机，以方便远程查询。其功能方框图如图所示。
　　图2. 集中控制器功能方框图
　　当环境中SF6气体浓度或氧气含量发生变化时，检测器能立刻捕捉到这一变化，并将检测到的变化量数据转换成数字信号，通过RS-485现场总线传送到集中控制器，集中控制器一方面将检测器传来的检测数据在显示屏上显示出来，另一方面，通过运算分析，与储存在集中控制器内的存储器上的各种固有参数进行比较，做出判断&&各项数据是否超标。在超标的情况下主动把数据传送到PC机，供值班人员作为现场处理的参考。
　　语音辅助设备的功能是：当SF6浓度高于报警设定值(规程要求为1000ppm，本系统可在100&2000 ppm范围内设制)或氧气含量低于报警设定值18%(0~30%范围内可设制)时，系统集中控制器将自动进行语音报警，同时启动风机进行通风，并记录报警信息供以后查询。
　　四、结语
　　论述结果表明：基于超声原理的SF6气体检测优于其它几种原理，克服了使用寿命短、体积庞大、稳定性差等缺点，符合电力系统安全生产的形势，能广泛应用于各种电压等级的变电站。
　　参考文献：
　　1、《高压开关设备》作 者：国家经济贸易委员会电力公司 主编　　出版社：中国电力出版社
　　2、《电力工业标准汇编 综合卷2001》作 者：本社 编　　出版社：中国电力出版社
　　3、《六氟化硫气体中可水解氟化物含量测定法》　作 者： 本社 编出版社：中国电力出版社
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& &LGT-SF6 为一款便携式高精度泄露定量检测仪，适合诊断气体绝缘设备(GIS/CGIS已经其他以SF6为绝缘气体的设备）SF6泄漏水平和变化进展。
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仪器可用在室内、室外、电缆沟井等多种环境。内置的蓄电池保证仪器可进行8小时不间断的工作。
红外激光源和特殊光声传感器技术保证了SF6的高灵敏度探测因此降低误报警的次数。SF6气体主要吸收波长在10.5μm左右的红外线辐射。仪器使用红外激光源以及这个波长的光学带通波滤器，这使得这个设备专门适用于SF6，避免了其它物质在泄露探测中可能的干涉。
& &光声气体检测技术原理：基于不同气体在红外波段有不同的特征吸收光谱，比如CO是2.32μm和4.26μm，而SF6的红外特征光谱在10.6μm附近。利用气体吸收一强度随时间变化的光束而被加热时所引起的一系列声效应。当某个气体分子吸收一频率为ν的光子后，从基态E0跃迁到激发态E1，则两能量级的能量差为E1-E0=hv。受激气体分子与气体中任何一分子相碰撞，经过无辐射驰豫过程而转变为相撞的两个分子的平均动能（既加热），通过这种方式释放能量从尔返回基态。气体通过这种无辐射的驰豫过程把吸收的光能部分地或全部的转换成热能而被加热。如果入射光强度调制的频率小于该驰豫过程的驰豫频率，则这光强的调制就会在气体中产生相应的温度调制。根据气体定律,封闭在光声腔内的气体温度就会产生与光强调制频率相同的周期性起伏。也就是说,强度时变的光束在气体试样内激发出相应的声波,用传声器便可直接检测该信号
& LGT检漏仪具备记忆64个测量点，每个测量点1000个数据的功能，USB接口用于和电脑通讯。
仪器操作十分简单，不需要任何消耗品，在质保期内也不需要定期校准。
技术参数：
检测气体种类
检测SF6气体灵敏度
1 &10 -8 cm 3 /秒(0.002克/年)
检测器类型
激光光-声检测传感器(专利技术）
0.6 升/分钟
启动测量时间
数字式OLED显示，音频输出
充电电池工作时间
335*280*135mm
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上海合测电子科技有限公司是一家仪器仪表的企业，是经国家相关部门批准注册的企业。主营在线局放检测、智能变电站在线监测、G.ISSF6泄露成像仪、瑞士HVA超低频耐压仪，公司位于中国上海市徐汇区中山南二路1007号中煌大厦1805室。上海合测电子科技有限公司本着“客户第一，诚信至上”的原则，与多家企业建立了长期的合作关系。热诚欢迎各界朋友前来参观、考察、洽谈业务。
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