六氟化硫分解物测试便携采样系统研究及应用

摘 要：针对检测管法测试六氟化硫分解物时通常采用机械式、人工目视判断的弊端，研究开发一种新型便携采样系统，能够自动快速准确采集六氟化硫气体体积，提升分解物测试准确性，适合检修生产现场应用。

关键词：GIS;六氟化硫分解物;检测管;采样系统

GIS电气设备广泛应用于电力系统，其运行状态直接影响电力系统安全。研究表明：SO2、HF是SF6分解的特征组分，H2S是热固型环树脂分解的特征组分，CO是聚酯乙烯、绝缘纸和绝缘漆分解的特征组分[1]。因此，检测气体中的分解产物组分和含量便可及时检出内部隐患，而检测管法[2]是较为简便、准确的一种检测方法。其原理是基于分解物在检测管中发生化学反应，使显色剂颜色改变，根据通过气体的总量和变色的长度，可以准确、方便地检出SO2、H2S、HF、CO等分解物气体浓度。GB/T7230-2008《气体检测管》中对采样器做出了明确的要求，采样体积的误差不大于标称体积的±5%、采样器每分钟的泄漏量不大于其容积的3%。传统的采样器主要采用机械式、人工目视判断，受经验、操作熟练程度等制约，其流量、用气体积的精度难以满足标准要求，导致测试结果分散性较大。

1 主要研究内容

本项目研究一种能够自动控制流过检测管的气体流速和体积的便携采样系统，提升检测管法检测SF6分解物的准确性，实现快速诊断GIS早期潜伏性故障，其稳定性好、准确度高，且携带方便、操作简单，适合检修生产现场应用。

2 流量控制系统设计

流量控制应用PID控制[3]（比例-积分-微分控制器）技术，由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成，控制系统选用高性能电控流量阀，通过多点线性校准，利用PWM对电控流量阀进行控制，使气体流量稳定在一个小的波动范围内，流量控制过程如右图。分辨率≥1/8000，流量稳定时间≤5秒，流量误差≤±2%。

流量控制过程图

3 体积计算原理及设计

流量稳定后，通过流量、时间计算用气体积，具体算法如下：使用当前的流量、计时，计算当前每一秒的流量体积，然后进行累积计算并对计算结果与设置的用气体积进行比较，当满足用气体积时系统停止通气结束检测。系统内置工业级极低功耗的多功能时钟芯片，计时精度≤±1%，系统整体体积计量精度可控制在±3%以内，指标优于GB/T7230-2008《气体检测管》中对采集器采集体积误差不大于5%的要求。

4 检测管安装方式设计

检测管安装支架设计成两头安装弹簧支架结构，采用氟橡胶密封圈和弹簧密封方式。安装支架尺寸参考了国内外8款以上主流厂家检测管的尺寸，设计了10%的弹性裕度，具有通用性。系统气密性测试：对整个系统进行耐气压试验，通入2bar的压力，每分钟的泄漏量不大于2%，符合GB/T7230-2008的要求。

5 应用测试

2019年7月25日，专业人员对研究成果进行综合测试，测试结果见表1和表2。

测试结果表明：该系统采样体积相对误差≤±1.5%、重复性≤±0.5%，遠远优于GB/T7230-2008的要求。

6 结语

该系统提升了检测管法测试六氟化硫分解物时气体体积采集的便利性及准确度，而且操作简便，适合在供电公司、发电企业、用户变电站等全面推广应用。

参考文献：

[1]孟玉婵，朱芳菲.电气设备用六氟化硫检测与监督[M].北京：中国电力出版社，2009.

[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，GB/T7230-2008，气体检测管装置[S].

[3]杨世勇，徐国林.模糊控制与PID控制的对比及其复合控制[J].自动化技术与应用，2011，36（11）：21-25.

作者简介：余海泳（1981-），男，福建泉州人，高级工程师，从事高压电气设备试验、技术监督管理。