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SF6气体泄漏检测技术目录第一节SF6气体泄漏检测技术概述....................................................................................................2一、发展历程.....................................................................................................................................2二、技术特点及应用情况.................................................................................................................3第二节SF6气体泄漏检测技术基本原理............................................................................................7一、SF6气体特性..............................................................................................................................7二、泄漏检测机理.............................................................................................................................8三、泄漏检测仪组成及基本原理...................................................................................................14第三节泄漏检测及诊断方法.............................................................................................................24一、检测方法...................................................................................................................................24二、判断标准...................................................................................................................................27第四节典型SF6气体泄漏案例分析.................................................................................................29第一节SF6气体泄漏检测技术概述一、发展历程SF6气体泄漏作为GIS运行过程中的常见缺陷之一[1]，SF6的泄漏不仅会影响设备的绝缘强度，还将对大气环境产生较强的温室效应；此外，假如气体中含有电弧分解物，泄漏气体还将危害人身安全[2]。因此，SF6气体泄漏检测工作异常重要。SF6气体泄漏检测技术从上世纪五十年代开始应用，早期新安装和大修后的设备检漏主要依靠真空监视和压力检查，运行设备通过压力表进行泄漏监测，受检测技术的限制，泄漏点的判断主要采用皂水查漏[3,4]。20世纪70年代，科研人员根据SF6气体的负电性开发了卤素仪，如美国TIF公司、德国DILO公司、美国CPS公司、英国ION公司都有相应技术产品。20世纪末期，SF6气体泄漏的定量检测成为趋势并颁布了IEC60480和GB/T8905-1996《SF6电气设备中气体管理和检测导则》。20世纪80年代开始，各大设备厂家、科研单位投入到检测技术的研发当中，其中代表性检测技术为：20世纪80年代年美国USON公司开发电子捕获型检测技术；20世纪90年代初期日本三菱公司研发紫外电离型检测技术；上世纪90年代末期英国ION公司研发负离子捕捉检测技术。以上述检测技术利用的都是SF6气体的负电性，21世纪初，随着人们对SF6气体的化学、声学和光学性质的不断深入了解，新型检测技术不断发展，如红外光谱吸收技术、光声光谱技术和成像法。红外吸收技术和光声光谱技术利用SF6气体分子吸收红外线的特性，2004年德国GAS公司推出基于红外吸收技术的IRLEAKMETER检漏仪，后续西班牙Telstar、美国BACHARACH、德国WIKA等公司也开发了相应产品；光声光谱技术作为一种纯物理的、非破坏性的检测技术，2006年被丹麦INNOVA公司首先应用于SF6气体检漏。成像技术包括激光成像和红外成像，通过影像的形式直观的判断泄漏点，近年来，成像技术已逐渐成为检漏技术的发展趋势，其中以美国FLIR公司、美国GIT公司的红外成像检漏技术和红相电力设备集团有限公司的激光成像检漏技术为主。早期对于SF6气体的检漏主要采用皂水查漏、包扎法、手持检漏仪等检测方法,但早期的方法应用时设备都需要停电进行，不属于带电检测的范畴。从上世纪九十年代末期至今，带电检漏仪器逐渐发展有以下几种：紫外线电离型、高频振荡无极电离型、电子捕获型、负电晕放电型等。但在实际使用中仍有不足，如泄漏部位定位性能差、检测误差随环境变化大、很难做到精确定位和定量检测等。近几年，利用SF6气体红外特性发展的激光成像检漏法及红外成像检漏法，在检测SF6气体泄漏方面实现了重大突破，在相对较远距离就能发现泄漏的具体部位，精度高，检测结果非常直观，极大提高了检测效率同时也保证的人员的安全。二、技术特点及应用情况采用不同工作原理的各种泄漏检测技术都有自身的优势和不足，因此，掌握其优缺点和适用性，以便在不同的实际条件下合理使用各种检测技术是非常必要的。2.1负电晕检测技术负电晕检测技术的设备结构简单、成本低，但是，测试干扰因素较多、抗干扰能力差、电极易老化、传感器寿命短、单电极结构灵敏度不高、精度低等缺点。目前，该技术由于精度低的缺点不适用于定量检测，多用于定性检漏仪，也有应用于室内SF6监测报警装置，该种技术原理的仪器在使用过程中需对检测器要定期清洗[5]。2.2电子捕获检测技术电子捕获检测技术性能非常稳定、测量分辨率高、精度高、响应和恢复速度都很快，但是，这种技术使用放射源和高压载气瓶，测试安全与快捷的要求均无法满足，且操作复杂。这种类型的技术仪器多用于电力设备出厂试验，但是安全和便携因素制约着测试仪器的运输、存储和使用[5]。电子捕获检测器(ECD)是一种对痕量电负性(亲电子)有机化合物的分析很有效的检测器，典型的产品是美国USON公司Q200。它只对电负性物质有信号，样品电负性越强，给出的信号越大，但对不具电负性的物质则没有信号输出。电子捕获检测器对卤化物，含磷、硫、氧的化合物，硝基化合物，多环芳烃，共轭羰基化合物，金属有机物，金属化合物，甾族化合物等电负性物质，都有很高的灵敏度，其检出限可达10ug／mL。2.3紫外电离检测技术紫外电离检测技术结构简单，响应快速等，但在实际使用中发现还存在不足，如泄漏部位定位性能差，检测误差随环境变化大，很难做到精确定位和定量检测，特别是对于室外布置的设备，现场检测中尤其暴露了其技术短板，检测的精确性还有待进一步深入研究[6]。2.4负离子捕获检测技术负离子捕获检测技术与电子捕获技术原理类似，但是离子化方式不同，它摒弃了放射源和高压载气瓶，操作菜单非常简单，是目前电力设备现场检漏工作中最常用的测试仪器之一。同时，电极贵、成本高、反应慢也是高压真空负离子捕获检测技术不容忽视的缺点[5.6]。2.5红外吸收技术红外吸收技术是基于SF6气体对红外光谱的特征吸收原理，所以采用该技术的检测仪器体积小、质量轻、无放射源危险、无需耗材、性能稳定，目前，室内SF6泄露监测报警装置普遍地采用了该技术，但是它的检测灵敏度不高，最小检出限高达10μL/L，响应速度慢，制约了它在电力系统中定量检漏中的广泛应用[7.8]。红外线原理检测仪的主要技术结构特点是它的灵敏性、响应时间及稳定性抵抗湿度和毒性气体,典型产品法国IAC510GT-01和武汉国电西高的GDWG-VSF6红外线双波SF6检测仪。基于双波无弥散红外线的技术原理，因为红外线的变化对于不同的气体有着不同波长及变化。反以能够用于测量单个的气体，对于其它的气体没有任何反应。而且能够真实的测量出SF6气体的真正含量。2.6光声光谱技术光声光谱技术测量灵敏度极高、检出限低，且不存在传感器老化的问题、无需耗材、性价比高，是一种新兴的泄漏检测技术。目前，在设备检漏中的应用不多见，主要是因为其响应时间过长，且仪器的测试性能和稳定性还需要时间的检验[5.6]。从目前的应用情况来看，采用激光光声检测原理的典型的产品有DEVELOT生产的LLD-100型SF6定量检漏仪，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，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。2.7成像检漏技术成像检漏技术通过成像方式方便的观测气体泄漏状况，在显示屏上以可见的动态烟云形式显现出来，从而可以直观、准确、快速的发现并定位泄漏点。与常用方法相比较，可以安全的在远距离对泄漏点进行检测，保障了运行、检修人员的不受触电和气体中毒危险，减少了停电时间，可提高使设备的供电可靠性，SF6气体泄漏激光成像技术的应用，大大提高了现场漏点查找的效率。SF6气体绝缘设备的应用大约60年，这期间人们对检漏工作的不断细化和提升，对SF6气体性质的持续深入研究，极大地推动了泄漏检测技术的发展，推广了泄漏检测仪器的现场应用。但是，各种泄漏检测技术在使用过程中也暴露出了各自缺陷。随着泄漏检测工作重要性的日益凸显，检测技术发展理念的持续创新，技术研发力量的不断加强，未来的泄漏检测技术将实现寿命长、测试安全、性能稳定、高灵敏度、高精度等特点，测试仪器将朝着体积小型化、操作简单化、数据处理智能化、测试人性化的方向发展。第二节SF6气体泄漏检测技术基本原理一、SF6气体特性（1）负电性SF6是负电性气体，具有吸收自由电子形成负离子的特性，检漏的各种方法多是利用这一特性进行检测的。负电性是指分子(原子)吸收自由电子形成负离子的特性。而当分子或原子与电子结合时会释放出能量称为电子亲和能，元素或物质的负电性可由电子亲和能来评价。六氟化硫气体的这一性质主要是由氟元素确定的。氟元素在周期表上是第七族卤族元素，它的最外层有七个电子，很容易吸收一个电子形成稳定的电子层(八个电子)。卤族元素均具有负电性，氟具首位。若干元素的电子亲和能值见表1。当氟与硫结合后，仍将保留此特性。六氟化硫的电子亲和能是3.4eV。表1若干元素的电子亲和能值元素FClBrIOSNSF6电子亲和能/eV4.103.783.433.203.802.060.043.4周期族ⅦⅦⅦⅦⅥⅥⅤ（2）红外吸收特性不同气体分子由于具有不同的分子结构，其反映的分子内部运动和分子之间相互作用也各有不同。分子的内部运动包括振动和转动，且分子的振动能量大于分子的转动能量，分子发生振动能级跃迁时，伴随有分子的转动能级跃迁，所以分子的光谱是振动-转动光谱。根据能级跃迁理论，气体分子对入射光具有很强的选择性吸收。当分子受到含有丰富频率的红外光照射时，分子会吸收某些频率的光，并转换成分子的振动能量和转动能量。多原子分子由于更多的机械自由度，将使它们