[发明专利]一种定量检测六氟化硫电气设备中含硫故障气体组分的检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种六氟化硫电气设备故障气体的检测装置，尤其涉及一种定量检测六氟化硫电气设备中含硫故障气体组分的检测装置。本发明还涉及采用该装置定量检测六氟化硫电气设备中含硫故障气体组分的方法。

背景技术

六氟化硫(SF6)在电气工业中用作高压开关、大变量变压器、高压电缆和气体的绝缘材料。当这些设备发生故障时，会发生放电，而六氟化硫气体会在高温电弧作用下发生分解，其分解物包括含硫化合物及其他化合物等，含硫化合物包括硫酰氟(SO₂F₂)，羰基硫(COS)、硫化氢(H₂S)、二硫化碳(CS₂)、二氧化硫(SO₂)等，所以定量检测这些六氟化硫分解产物可用于诊断电气设备的故障和缺陷。

目前，六氟化硫分解产物的定量检测方法还很不成熟，主要体现在：六氟化硫分解产物组成复杂，且各组分往往浓度很低，而六氟化硫背景值很高，给六氟化硫分解产物如硫酰氟(SO₂F₂)，羰基硫(COS)、硫化氢(H₂S)、二硫化碳(CS₂)、二氧化硫(SO₂)等的分离和定性定量带来很大难度。

当前，应用于六氟化硫电气设备故障气体的分析方法主要有气相色谱法、气相色谱-质谱联用法、红外光谱法、电化学分析法，检测管法等。

1.检测管法

    检测管法主要是针对SO₂和HF进行检测，SO₂和HF都是强酸性物质，它们可与NaOH发生反应，同时SO₂又可以与碘发生化学反应促使指示剂改变颜色，变色的长度与相应的物质浓度成正比，所以其浓度值很容易的从检测管的表面刻度或标带上读出。由于HF采用酸碱反应，SO₂采用氧化还原反应，两者反应机理不同，所以这两种物质不需要进行分离。但这种方法容易受到温度、湿度和存放时间的影响，并且对其它主要分解气体没有检测作用，不能全面反应SF6放电分解气体组分情况。

2.气体传感器法

    该方法主要是利用化学气敏器件检测气体组分。化学气敏传感器是利用对被测气体的形状或分子结构具有选择性俘获的功能（接受器功能）和将俘获的化学量有效转化为电信号的功能（转换器功能）来工作的。当被测气体被吸附到气敏半导体表面时，其电阻值会发生变化，从而获得该气体的含量。气体传感法具有检测速度快，效率高，可以与计算机配合使用从而实现自动在线检测诊断等突出优点，但也存在检测气体组分单一等缺点。目前，国内外用气体传感器法可以检测的气体主要是比较常见的气体如SO₂、HF和H₂S，而对重要的气体组分SO₂F₂、SOF₂、SF₄、SOF₄和CF₄则无能为力。另外，它存在组分间的干扰问题如：H₂S传感器会对SO₂有效应以及HF传感器使用寿命短等问题。

3.电化学法

    利用电化学方法，使用电极与电解液对气体进行检测，但仅能测定裂解气体中可水解氟化物及酸度，对分解物的类型和浓度无法判断。且仪器存在零点漂移，稳定性差，影响检测结果。

4.红外光谱法

    红外光谱法是基于气体对红外光的吸收的检测方法。其定性是依据物质对红外光吸收的波数及波形，其定量的依据是物质对红外光吸收的程度。除了单原子分子及同核分子，如O₂、N₂、Ne等之外，几乎所有的化学物质都在红外光区有吸收。该方法与气相色谱法及气相色谱-质谱联用法相比，分析速度快、不破坏样气、能实现常温下检测。但在六氟化硫电气设备故障气体组分的分析时，六氟化硫的红外吸收峰与其分解产物，如SO₂、F₂、CF₄、SO₂的红外吸收峰存在重叠，存在相互干扰，所以定量方法复杂，而且检出限也在ppm级，一般只能达到5μL/L~10μL/L，检测灵敏度满足不了六氟化硫电气设备中含硫故障气体组分的检测要求。

5.气相色谱-质谱联用法