一．           概述

1．近年來，隨著經(jīng)濟高速發(fā)展，我國電力系統(tǒng)容量急劇擴大，SF6電氣設(shè)備用量越來越多。SF6電氣設(shè)備已廣泛應用在電力部門、工礦企業(yè)，促進了電力行業(yè)的快速發(fā)展。為了保證SF6電氣設(shè)備的可靠運行，提高電力系統(tǒng)連續(xù)可靠運行能力，對其性能實現(xiàn)在線狀態(tài)檢測、監(jiān)測與故障預測，成為SF6電氣設(shè)備應用中重要研究方向。

（SF6）六氟化硫氣體是一種無毒、無味、無色、無嗅、非可燃的合成氣體，具有一般電介質(zhì)不可比擬的絕緣和滅弧特性。充裝SF6的電氣設(shè)備占地面積小，運行噪聲小，無火災危險，安全可靠。隨著我國電力設(shè)備無油化、小型化的發(fā)展，在110-500kV高壓設(shè)備中（斷路器，組合電器，SF6變壓器等）中采用SF6氣體作為絕緣滅弧介質(zhì)的斷路器已占有絕大部分比例。

SF6氣體的濕度Td/PPM、密度兩項指標是否處于額定范圍之內(nèi)，決定著氣體的絕緣和滅弧性能。

2．SF6微水在線檢測系統(tǒng)的必要性

SF6高壓開關(guān)設(shè)備中在制造和運行中會帶來水分的增加：

 （1）充裝的SF6新氣中含有一定水分。

 （2）在設(shè)備安裝、解體檢修和充氣、補氣時，因工藝過程中的疏漏，在氣室和管閥內(nèi)留有水分。

 （3）密封不夠，SF6氣體向外泄漏，氣體密度下降。在SF6氣體向外泄漏的同時，因空氣中的水分壓力大于氣室中氣體的水分壓力，水分反向會向氣室滲入。

SF6氣體水分超標的危害：

（1） 在一些金屬物的參與下， SF6在高溫200℃以上溫度可與水發(fā)生水解反應，生成活潑的HF和SOF2，腐蝕絕緣件和金屬件，并產(chǎn)生大量熱量，使氣室壓力升高。

（2） 在溫度降低時，過多的水份可能形成凝露水，使絕緣件表面絕緣強度顯著降低，甚至閃絡(luò)，造成嚴重危害。

（3） 氣體密度降低至一定程度將導致絕緣和滅弧性能的喪失。

    因此電網(wǎng)運行規(guī)程強制規(guī)定，在設(shè)備投運前和運行中都必須對SF6氣體的密度和含水量進行定期檢測。126-550kV的新設(shè)備投運后，3-6個月測量一次，如無異常，1-2年檢測一次；40.5-72.5kV的新設(shè)備投運后，每年復檢一次，如無異常，2-3年測量一次。

3．DR2000系列SF6微水在線檢測系統(tǒng)可實現(xiàn)對 GIS 高壓開關(guān)氣室內(nèi)的 SF6 氣體含量作集中的在線監(jiān)測，整套系統(tǒng)具有良好的兼容性、穩(wěn)定性及可靠性，方便現(xiàn)場操作人員的整體操控和監(jiān)視。

使用DR2000SF6微水在線檢測系統(tǒng)實現(xiàn)SF6 在線監(jiān)測系統(tǒng)可使故障檢修與預防性相結(jié)合，以實現(xiàn)zui大可靠性和*消耗為目標的*的狀態(tài)檢修模式。

4．設(shè)計原則

1）可擴展性：DR2000系統(tǒng)具有*可擴展性，充分考慮了今后的需求發(fā)展，可滿足數(shù)據(jù)日益增長的需求。

2）DR2000系統(tǒng)易于管理和維護，整套系統(tǒng)操作簡便和易于管理，可實現(xiàn)良好的人機交互，硬件維護量小甚至不需維護，但一旦出現(xiàn)故障，可通過更換有關(guān)部件及時解除故障，軟件能夠?qū)崿F(xiàn)及時更新和升級。

二．使用DR2000微水在線檢測系統(tǒng)意義

1．安全性

   使用便攜式SF6氣體檢測儀檢測氣室中SF6氣體只能檢測氣室當時的狀態(tài)，補氣后氣室中的狀態(tài)無法檢測。使用便攜式SF6氣體檢測儀不能對開關(guān)的安全性提供幫助。

國內(nèi)相關(guān)標準：

2．環(huán)保性

   使用便攜式SF6氣體檢測儀檢測氣室中SF6氣體為了達到平衡必須排放大量SF6氣體，而SF6氣體是一種溫室氣體，規(guī)定也不能直接排入大氣，直接排放加劇了環(huán)境污染。

3．經(jīng)濟性

   使用便攜式SF6氣體檢測儀檢測氣室中SF6氣體為了達到平衡必須排放大量SF6氣體，每分鐘排量為5升，需要5-10分鐘才能夠達到平衡，每升SF6氣體價格約為160元，因此每次檢測需要4000-8000元，這還不包括人工和設(shè)備費用，每年至少需要檢測兩次。使用在線檢測系統(tǒng)只需要兩年就可以收回成本。

三．目前使用的SF6微水在線檢測方法

   目前測量露點普遍采用的方法有三種：冷鏡法、金屬氧化法和聚合物法。

  1．冷鏡法可以在很寬的測量范圍內(nèi)取得較高的精度，但由于它的光學測量原理的局限性使其極易受鏡面污染物和灰塵的影響，從而影響精度；并且不易區(qū)分霜點和露點。為克服上述缺點，測量系統(tǒng)往往附加許多額外設(shè)備以提供鏡面清洗、防護等功能，造成整套設(shè)備比較昂貴。冷鏡法測量方法往往用于精度要求*且具有良好的操作、維護的條件（如實驗室），而對于大多數(shù)在線測量，則維護成本較高。

  2．金屬氧化物傳感器（包括AL203傳感器），用于工業(yè)過程控制中的低露點測量。此種測量法在正確使用時可以測得很低的露點，其缺點是*穩(wěn)定性差。由于測濕敏元件本身造成的漂移，使得頻繁的標定工作*，而且傳感器不能在線標定，大多數(shù)情況下要送到原廠標定，且標定成本較高。這將會影響日后的準確測量、正常生產(chǎn)，增大了維護工作量。金屬氧化物傳感器在高濕或冷凝的情況下一旦受損，其功能將無法恢復。

3．聚合物法，芬蘭維薩拉公司是聚合物薄膜測量傳感器的*者，在濕度測量領(lǐng)域有60年的實踐經(jīng)驗，其利用聚合物薄膜開發(fā)的專門用于測量低露點的傳感器DRYCAP&regi性能穩(wěn)定，不受凝結(jié)水和大多數(shù)化學物質(zhì)的影響，并且由于使用DRYCAP&regi的露點儀采用了零點自動校準、增益回歸兩項技術(shù)，使得露點儀的露點測量范圍寬、精度高、*穩(wěn)定性好、性

價比。

DR2000SF6微水在線檢測系統(tǒng)采用芬蘭維薩拉公司傳感器

  芬蘭維薩拉公司傳感器特點：芬蘭維薩拉公司的傳感器由于使用DRYCAP&regi濕度傳感器及零點自動校準、增益回歸三項技術(shù)，使得在低濕或/及存在腐蝕性化學物質(zhì)氣體分子的情況下準確測量相對濕度，從而計算出相應的露點成為現(xiàn)實，在測量高于-60°C的露點時其

精度保證在±2°C以內(nèi)，精度稍低時，可達到-80°C露點。

  芬蘭維薩拉公司是聚合物薄膜測量傳感器的*者，在濕度測量領(lǐng)域有60年的實踐經(jīng)驗，其利用聚合物薄膜開發(fā)的專門用于測量低露點的傳感器DRYCAP&regi性能穩(wěn)定，不受凝結(jié)水和大多數(shù)化學物質(zhì)的影響，并且由于使用DRYCAP&regi的露點儀采用了零點自動校準、增益回歸兩項技術(shù)，使得露點儀的露點測量范圍寬、精度高、*穩(wěn)定性好、性價比。

DRYCAP&regi傳感器由兩部分組成：電容型聚合物薄膜測濕傳感器及電阻型測溫傳感器，測濕傳感器測量被測氣體中的水分子，從而測出相對濕度；測溫傳感器測量測濕傳感器的表面溫度；儀器內(nèi)置的微處理器從這兩個參數(shù)計算出露點。測濕、測溫傳感器通過金屬膜背靠背緊密靠近，這樣一方面使得測溫傳感器能夠準確測得測濕傳感器所處溫度，另一方面通過金屬膜的作用大大減小了外部電場作用產(chǎn)生的感應電容，從而提高了測量精度。在低濕情況下，DRYCAP&regi的反應時間為40…….240秒，取決于濕度變化方向和大小，測量高濕時反應時間較短。DRYCAP&regi的耐溫范圍：-40…….+180°C，承壓范圍為0……20bar。其本身耐腐蝕性也極為突出，對于堿性和弱酸性氣體有較好的適應。通常在低濕的情況下，相對濕度微小的誤差都會使露點的計算產(chǎn)生很大的偏差，例如：在室溫情況下，-40°C和-50°C的露點相當于此時0.8%RH和0.3%RH的相對濕度，采用相對濕度精度為±2%RH的一般薄膜濕敏傳感器要得到±2%°C的露點精度所能測得的zui低露點為-9°C，應用維薩拉公司的DRYCAP&regi傳感器及自動校準技術(shù)，在保證±2%°C的露點精度的同時可測得的zui低露點為-60°C，在精度稍低的情況下可達到-80°C露點，這是因為自動校準技術(shù)使得準確的相對濕度測量成

為可能。

  在自校準過程中，測溫電阻將DRYCAP&regi探頭加溫到高于環(huán)境溫度10°C后自然冷卻，在冷卻過程中儀器測量DRYCAP&regi實時溫度和相對濕度，從公式RH=RHO+PW/PWS中（其中RH為儀器測量值，RHO為直線在Y軸上截距，PW為此刻待測氣體中水氣分壓，假設(shè)是一定值，PWS為飽和水氣壓值，1/PWS為溫度的函數(shù)）可見由幾組不同溫度時的RH、1/PWS值可推出一擬合直線，并推出該擬合直線在Y軸上的截距RHO。即溫度無窮高時，傳感器所測相對濕度偏

移開零點的值。

  在確定RHO后，即可進行準確的RH計算，從而準確計算出露點，當相對濕度低于10%時系統(tǒng)自動執(zhí)行自校準功能，此時上次的輸出參數(shù)被鎖定，校準后系統(tǒng)即可輸出測量值。自校準功能也可以以時間間隔方式啟動（通常為6小時）。如果在校準過程中溫度或露點測量值不穩(wěn)定，即環(huán)境影響降溫過程或假設(shè)的PW為一常數(shù)條件不滿足，自校準功能將會在設(shè)定的時間間

隔后，再次執(zhí)行，依此類推，直至溫度和露點溫度穩(wěn)定后才輸出真實露點。通過優(yōu)秀的DRYCAP&regi硬件設(shè)計及自動校準軟件使得準確測量低濕露點得以實現(xiàn)。

由于某些化學物質(zhì)氣體分子*聚集在濕敏元件內(nèi)部影響測量精度，為保證準確測量，

維薩拉公司開發(fā)出增益回歸軟件，其工作過程為在零點自動校準軟件執(zhí)行前執(zhí)行增益回歸功能，將DRYCAP&regi傳感器升溫到160°C，使其內(nèi)部聚集的化學物質(zhì)分子蒸發(fā)，從而保證了

準確測量，同時這一方法排除了油污聚集影響反應時間的困擾。

 DRYCAP&regi濕敏元件不怕冷凝水，發(fā)生冷凝時，自然風干后繼續(xù)正常使用，但風干時需將儀器取出，這會影響其他工作的正常進行。為了防止此類情況的頻繁發(fā)生，在DMT242露點儀中還附有一保護功能：即當相對濕度意外升高到80%RH以上時，測溫傳感器馬上對濕敏元件加熱，以減小局部相對濕度，從而避免飽和水汽形成。通過使用這一客戶友好功能，使得停

工率大幅降低，從而提高了生產(chǎn)效率。

維薩拉公司露點儀出廠設(shè)置為-80…..+20°C露點對應4…..20MA輸出，但客戶可通過軟件修

改。所有露點儀使用一段時間后都會發(fā)生漂移，大多數(shù)露點儀是無法由客戶自己作漂移校正的，只能頻繁地送到廠家，花費一定的財力及時間作校正。為了方便客戶使用，所有維薩拉露點儀都能由客戶在自己能找到標準濕度源的情況下，通過Microsoft Windows中的內(nèi)置公用軟件作漂移校正。大大節(jié)約了費用及時間，保證了正常測量。

四．系統(tǒng)構(gòu)成

1、DR2000系統(tǒng)配置包含1臺數(shù)據(jù)處理服務器（型號：DR2000）、XX臺SF6氣體檢測變送器（型號：DR2200）、組態(tài)軟件以及電源電纜和通訊電纜。系統(tǒng)可實現(xiàn)GIS 高壓開關(guān)氣室內(nèi) SF6 氣體濕度、露點、密度、壓力、溫度在線監(jiān)測。提供完整的集中在線監(jiān)測 SF6 氣體微水的系統(tǒng)解決方案，數(shù)據(jù)處理服務器對 GIS 氣室內(nèi)的濕度、露點、壓力、溫度進行*、實時的在線監(jiān)測，并在檢測到氣室內(nèi)氣體數(shù)據(jù)異常時發(fā)出報警信號。

2．傳感器選擇進口芬蘭維薩拉傳感器，安裝位置包括兩個出線間隔XX個點，XX條母線XX個點，XX臺斷路器XX個點，每個點對應的一個單獨氣室。

注：我公司針對用戶不同的開關(guān)結(jié)構(gòu)和各種不同的情況可以為用戶定制生產(chǎn)。