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摘要：SF6气体具有良好的绝缘和灭弧性能，广泛应用于断路器和CS设备。当电气设备在绝缘故障时，SF6气体会分解成SO2HS等产品，通过检测这些分解产物的含量，可以对电气设备绝缘故障进行诊断。阐述了SF6气体的分解机理，分析了故障诊断技术中分解的测试技术和诊断方法。
关键词：SF6气体;绝缘;分解;故障;诊断
引言
以SF6气体为绝缘介质的电力设备在实际应用中逐渐取代了其他类型的设备，其生产工艺及相关技术也越来越完善。然而，由于电力设备的老化和缺陷，电力设备的安全隐患尚未完全消除，对电网的稳定运行构成了威胁。通过检测技术及时发现电力设备的缺陷，特别是对其内部故障的监测，具有十分重要的意义。目前，气体分解产物检测是电力系统中电力设备内部故障检测的一种可行、有效的方法，在实践中得到了广泛应用。实践证明，将S6F气体分解产物检测与局部放电试验、绝缘电阻试验相结合，可以成功诊断电力设备内部绝缘故障。
1 SF6分解产物的机理
在动力设备的正常运行中，SF6气体非常纯净，其化学性质相当稳定。灭弧过程中分解的低氟产品可立即还原为SF6，重组率达998%以上。在电气设备绝缘失效时，由于产生电火花、电晕等现象，温度非常高，SF6气体分解成SF3，SF等低氟化合物在气体中与微量的水、氧、金属和绝缘材料发生反应，会产生数十种化合物。这些化合物包括SO2、H2S、CF4、HF、SO2F2、SOF2、AIF3、CuF2等。这些产品与电力设备发生的故障类型有对应关系。在目前的气体检测技术中，SO2、HS、HF、CF等气体的检测技术比较成熟，便于取样，通常将这些气体作为电力设备故障特征气体。
其中HF是一种强酸气体，溶于水中的气体容易进一步腐蚀电力设备中的金属部件和绝缘材料，导致氟化物较多。因此，绝缘失效后，HF含量会随着时间的推移而降低。HF含量的现场测试数据应考虑到这一因素。在故障过程中，由于能量较高，固体绝缘材料会分解成HS，通常放电能量越高，其含量越高。电力设备中出现电弧时，绝缘材料容易产生一些CF气体，电弧烧到固体绝缘材料时，C元素的源就会分解。正常运行时，动力设备内部有一定量的CF气体，其体积分数是明确规定的。但CF4气体在绝缘失效后会发生显著变化，因此也可作为故障诊断的特征气体。
2 SF6分解产物检测技术
2.1气相色谱法
气相色谱法是监测气体的常用方法。它采用惰性其他作为流动相，结合热导率检测、火焰光度检测、电子捕获等方法对样品中的硫化合物、卤素化合物和电负性化合物进行监测。该方法精度高，广泛应用于实验室气体检测。在电力企业对SF6进行现场检测时，通常选用具有热导检测原理的气相色谱仪来监测SF6分解产物的成分，通常对CF气体和CO2气体都有很好的检测效果。但由于这种监测方法耗时较长，且检测结果受环境因素影响较大，在电力设备SF6分解产物的检测中并不常用。
2.2红外吸收光谱法
红外吸收光谱的原理是，当红外光穿过气体样本，样本气体吸收红外线的一部分，和样品的其他内容有一定的关系，吸收红外线，所以样品的红外吸收光谱气体可以通过实验获得的。气体的红外吸收光谱上出现的峰值可以找到对应的吸收峰和特征频率。气体的吸收作用可用于检测SF6分解气体的含量。这种检测方法不需要分离混合气相，需要的气体样品较少，可以同时完成多个气体检测结果，测试过程短，可用于电力设备绝缘在线监测系统。然而，由于SF6部分分解气体的吸收峰接近，检测灵敏度低，测试数据的准确性受到限制。
2.3电化学气体传感器法
电化学气体传感器法是利用其他被测的催化生化反应中，传感器两电极之间的电流与气体的含量成正比，然后得到被测气体的组成和含量。该方法具有检测速度快、数据处理方便等优点，已应用于电力设备的现场检测。但该方法所使用的传感器与被测气体发生反应，使用寿命不长，且存在一定的零点漂移，因此在应用过程中需要频繁校准仪器。
3 SF6分解产物检测的应用
3.1运行设备的检测
电力设备的正常运行，SF6断路器分裂时只产生某些物质分解和分裂，及其复合速度非常快，复合率也很高，加上设备配备吸附剂，所以不会有大量的分解产品内的设备。而如果动力设备有缺陷，内部局部放电或过热现象，设备就会产生大量分解，其含量高于正常值，并随着缺陷的恶化而增加。因此，通过检测运行设备中SF6气体中分解物质的含量，可以及时发现电力设备的缺陷。
3.2故障设备的检测
对于失效的设备，其设备舱内分解物的体积分数明显高于正常值。利用探测管法可以初步判断分解气体的类型和体积分数。采样后，在实验室对气体含量进行高精度检测，获得其类型和比体积分数。根据气体特征分量与故障类型的对应关系，为分析判断故障类型提供了重要參考。
4 结语
SF6分解产品检测技术可以提前检测SF6电源设备内部缺陷。特别是在电力设备突然故障后，SF6分解产品检测技术能够快速定位故障。SF6分解产品的类型和体积分数数据可为判断设备故障类型提供重要参考。该技术对电力设备的状态评估和故障诊断具有重要意义。
参考文献
[1]姚强，王勇刘永SF6气体中杂质含量分析在Gs故障分析判断中的应用[J]高压电器2010.9
[2]郭媛媛刘汉梅王承玉SF6高压开关设备运行状态与气体成分关系的研究M北京：中国电力科学研究院2007.5
[3]陈晓清彭华东，任明SF6气体分解产物检测技术及应用情况[J]高压电器2010.10
[4]唐炬陈长杰刘帆局部放电下SF6分解组分检测与绝缘缺陷编码识别[J]电网技术，2011.1
国网乌鲁木齐供电公司，新疆乌鲁木齐 830011
关键词：SF6气体;绝缘;分解;故障;诊断
引言
以SF6气体为绝缘介质的电力设备在实际应用中逐渐取代了其他类型的设备，其生产工艺及相关技术也越来越完善。然而，由于电力设备的老化和缺陷，电力设备的安全隐患尚未完全消除，对电网的稳定运行构成了威胁。通过检测技术及时发现电力设备的缺陷，特别是对其内部故障的监测，具有十分重要的意义。目前，气体分解产物检测是电力系统中电力设备内部故障检测的一种可行、有效的方法，在实践中得到了广泛应用。实践证明，将S6F气体分解产物检测与局部放电试验、绝缘电阻试验相结合，可以成功诊断电力设备内部绝缘故障。
1 SF6分解产物的机理
在动力设备的正常运行中，SF6气体非常纯净，其化学性质相当稳定。灭弧过程中分解的低氟产品可立即还原为SF6，重组率达998%以上。在电气设备绝缘失效时，由于产生电火花、电晕等现象，温度非常高，SF6气体分解成SF3，SF等低氟化合物在气体中与微量的水、氧、金属和绝缘材料发生反应，会产生数十种化合物。这些化合物包括SO2、H2S、CF4、HF、SO2F2、SOF2、AIF3、CuF2等。这些产品与电力设备发生的故障类型有对应关系。在目前的气体检测技术中，SO2、HS、HF、CF等气体的检测技术比较成熟，便于取样，通常将这些气体作为电力设备故障特征气体。
其中HF是一种强酸气体，溶于水中的气体容易进一步腐蚀电力设备中的金属部件和绝缘材料，导致氟化物较多。因此，绝缘失效后，HF含量会随着时间的推移而降低。HF含量的现场测试数据应考虑到这一因素。在故障过程中，由于能量较高，固体绝缘材料会分解成HS，通常放电能量越高，其含量越高。电力设备中出现电弧时，绝缘材料容易产生一些CF气体，电弧烧到固体绝缘材料时，C元素的源就会分解。正常运行时，动力设备内部有一定量的CF气体，其体积分数是明确规定的。但CF4气体在绝缘失效后会发生显著变化，因此也可作为故障诊断的特征气体。
2 SF6分解产物检测技术
2.1气相色谱法
气相色谱法是监测气体的常用方法。它采用惰性其他作为流动相，结合热导率检测、火焰光度检测、电子捕获等方法对样品中的硫化合物、卤素化合物和电负性化合物进行监测。该方法精度高，广泛应用于实验室气体检测。在电力企业对SF6进行现场检测时，通常选用具有热导检测原理的气相色谱仪来监测SF6分解产物的成分，通常对CF气体和CO2气体都有很好的检测效果。但由于这种监测方法耗时较长，且检测结果受环境因素影响较大，在电力设备SF6分解产物的检测中并不常用。
2.2红外吸收光谱法
红外吸收光谱的原理是，当红外光穿过气体样本，样本气体吸收红外线的一部分，和样品的其他内容有一定的关系，吸收红外线，所以样品的红外吸收光谱气体可以通过实验获得的。气体的红外吸收光谱上出现的峰值可以找到对应的吸收峰和特征频率。气体的吸收作用可用于检测SF6分解气体的含量。这种检测方法不需要分离混合气相，需要的气体样品较少，可以同时完成多个气体检测结果，测试过程短，可用于电力设备绝缘在线监测系统。然而，由于SF6部分分解气体的吸收峰接近，检测灵敏度低，测试数据的准确性受到限制。
2.3电化学气体传感器法
电化学气体传感器法是利用其他被测的催化生化反应中，传感器两电极之间的电流与气体的含量成正比，然后得到被测气体的组成和含量。该方法具有检测速度快、数据处理方便等优点，已应用于电力设备的现场检测。但该方法所使用的传感器与被测气体发生反应，使用寿命不长，且存在一定的零点漂移，因此在应用过程中需要频繁校准仪器。
3 SF6分解产物检测的应用
3.1运行设备的检测
电力设备的正常运行，SF6断路器分裂时只产生某些物质分解和分裂，及其复合速度非常快，复合率也很高，加上设备配备吸附剂，所以不会有大量的分解产品内的设备。而如果动力设备有缺陷，内部局部放电或过热现象，设备就会产生大量分解，其含量高于正常值，并随着缺陷的恶化而增加。因此，通过检测运行设备中SF6气体中分解物质的含量，可以及时发现电力设备的缺陷。
3.2故障设备的检测
对于失效的设备，其设备舱内分解物的体积分数明显高于正常值。利用探测管法可以初步判断分解气体的类型和体积分数。采样后，在实验室对气体含量进行高精度检测，获得其类型和比体积分数。根据气体特征分量与故障类型的对应关系，为分析判断故障类型提供了重要參考。
4 结语
SF6分解产品检测技术可以提前检测SF6电源设备内部缺陷。特别是在电力设备突然故障后，SF6分解产品检测技术能够快速定位故障。SF6分解产品的类型和体积分数数据可为判断设备故障类型提供重要参考。该技术对电力设备的状态评估和故障诊断具有重要意义。
参考文献
[1]姚强，王勇刘永SF6气体中杂质含量分析在Gs故障分析判断中的应用[J]高压电器2010.9
[2]郭媛媛刘汉梅王承玉SF6高压开关设备运行状态与气体成分关系的研究M北京：中国电力科学研究院2007.5
[3]陈晓清彭华东，任明SF6气体分解产物检测技术及应用情况[J]高压电器2010.10
[4]唐炬陈长杰刘帆局部放电下SF6分解组分检测与绝缘缺陷编码识别[J]电网技术，2011.1
国网乌鲁木齐供电公司，新疆乌鲁木齐 830011