SF6分解特性及分解產(chǎn)物檢測(cè)方法研究進(jìn)展

李臻，周舟，龔尚昆，馮兵，何鐵祥，萬(wàn)濤

(國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南 長(zhǎng)沙 410007)

SF6分解特性及分解產(chǎn)物檢測(cè)方法研究進(jìn)展

李臻，周舟，龔尚昆，馮兵，何鐵祥，萬(wàn)濤

(國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南 長(zhǎng)沙 410007)

摘要：SF6氣體絕緣設(shè)備在電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用，SF6氣體分解產(chǎn)物檢測(cè)技術(shù)已成為設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)的有效手段。結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究成果，回顧了SF6氣體分解機(jī)理研究的發(fā)展過(guò)程及研究現(xiàn)狀，分析了缺陷類型、放電能量、電極材料、水分含量、氧氣含量和吸附劑等影響SF6氣體分解的因素，并介紹了檢測(cè)管法、核磁共振法、紅外吸收光譜法、化學(xué)傳感器法、氣相色譜法及氣-質(zhì)聯(lián)用法、光聲光譜法等多種檢測(cè)SF6分解產(chǎn)物組分的方法。最后，對(duì)SF6分解產(chǎn)物組分分析的研究前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：氣體絕緣設(shè)備；SF6分解產(chǎn)物；分解機(jī)理；影響因素；檢測(cè)方法

SF6氣體絕緣設(shè)備具有安裝快、占地面積小、運(yùn)行安全可靠、維護(hù)工作量少及檢修周期長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，在電力系統(tǒng)中已得到了廣泛的應(yīng)用，其安全可靠運(yùn)行已成為影響整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行至關(guān)重要的因素。然而，由于SF6氣體絕緣設(shè)備在制造、安裝或運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)各種缺陷，進(jìn)而發(fā)生放電(電弧放電、火花放電、局部放電)和過(guò)熱故障，并導(dǎo)致SF6氣體發(fā)生分解，降低設(shè)備的絕緣性能，同時(shí)危及運(yùn)行檢修人員人身安全[1]。因此，研究SF6氣體在不同缺陷類型下的分解機(jī)理、分解產(chǎn)物的含量及影響因素，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)，對(duì)于設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的意義。

近年來(lái)，針對(duì)SF6氣體絕緣設(shè)備的故障診斷技術(shù)有了很大發(fā)展，如脈沖電流法、超聲波法、特高頻(ultrahighfrequency，UHF)法和氣體分析法等檢測(cè)技術(shù)已大量應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際中。脈沖電流法[2]可對(duì)放電量進(jìn)行定量檢測(cè)，但其所測(cè)信號(hào)的信噪比非常低，難以滿足現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的要求。超聲波法[3]可避免電磁干擾，便于定位，并適合于在線監(jiān)測(cè)，但難以標(biāo)定放電量。特高頻法[4]雖然抗干擾能力較強(qiáng)，但同樣難以標(biāo)定放電量，且對(duì)于一些高頻信號(hào)無(wú)法完全屏蔽。與以上方法相比，SF6氣體分析法不受電磁及噪聲干擾的影響，且可通過(guò)分析分解產(chǎn)物各組分的含量及產(chǎn)氣速率來(lái)判斷故障的類型、嚴(yán)重程度及發(fā)展趨勢(shì)，因此SF6氣體分析法成為了國(guó)內(nèi)外SF6氣體絕緣設(shè)備診斷的研究熱點(diǎn)。

1SF6分解機(jī)理

人們對(duì)于SF6分解機(jī)理的研究已有60余年的歷史，但一直未有系統(tǒng)性的研究成果。Schumb等[5]最先開(kāi)展了SF6分解的研究。他們將電弧放電分解后的SF6氣體通過(guò)堿液，發(fā)現(xiàn)一部分具有氧化性的組分被堿液吸收，并認(rèn)為這些成分可能為低氟硫化物，但未進(jìn)行進(jìn)一步的研究。Edelson[6]和Becher[7]等利用紅外光譜技術(shù)研究了SF6的分解組分，發(fā)現(xiàn)SF6的主要分解組分有SF2、SOF2和SF4等。Gerasimov等[8]針對(duì)SF6-空氣的混合氣體進(jìn)行了電弧放電分解實(shí)驗(yàn)，通過(guò)紅外吸收光譜分析得到主要產(chǎn)物為SOF4和SO2F2，但實(shí)驗(yàn)未檢測(cè)到SOF2。Boudene等[9]則對(duì)電弧放電下的SF6分解組分進(jìn)行了詳細(xì)的研究，發(fā)現(xiàn)SOF2和SO2F2的產(chǎn)氣速率與電弧放電能量大小成線性關(guān)系。Derdouri等[10]分析了水分和固體絕緣對(duì)SF6分解產(chǎn)物的影響，發(fā)現(xiàn)在水分存在時(shí)只有SOF2和SO2F2是穩(wěn)定的，當(dāng)放電涉及固體絕緣時(shí)會(huì)產(chǎn)生CF4。Kusumoto等[11]首次在SF6的分解產(chǎn)物中檢測(cè)到了HF，并發(fā)現(xiàn)HF的產(chǎn)量與電極材料和氣室的壓強(qiáng)無(wú)關(guān)，而主要受放電量的影響。Bartakova等[12]采用了針-板電極來(lái)產(chǎn)生電暈放電，檢測(cè)到分解產(chǎn)物有SF4、SOF2、S2F10和SO2，估計(jì)總分解速率約為0.07mL/kJ。邱毓昌等[13]通過(guò)氣相色譜方法得出SF6分解產(chǎn)物含有SO2和SOF2。Yao等[14]通過(guò)模擬絕緣子放電過(guò)程，發(fā)現(xiàn)CS2可以作為特征氣體來(lái)判斷沿面放電下絕緣子的受損情況。此外，在放電能量較高、涉及固體絕緣物質(zhì)的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生H2S、CO和CO2，當(dāng)金屬電極和固體絕緣材料參與反應(yīng)時(shí)，還可能會(huì)生成CuF2、AlF3等固體產(chǎn)物。

總體來(lái)說(shuō)，SF6在放電條件可能會(huì)分解并與其他物質(zhì)反應(yīng)生成SO2F2、SOF4、SOF2、SO2、CF4、HF、H2S、S2F10、CO、CO2、CS2等化合物。Zhang[15]等統(tǒng)計(jì)了SF6各分解產(chǎn)物組分的出現(xiàn)概率，如圖1所示?？梢钥闯觯植糠烹?partialdischarge，PD)和電弧放電中出現(xiàn)概率最大的產(chǎn)物為SOF2。SO2F10為電暈或低能放電中特有的一種分解產(chǎn)物。S2F10則為PD中特有的分解產(chǎn)物。由于過(guò)熱產(chǎn)生的SF6分解，SO2和CO則會(huì)大量出現(xiàn)，且HF出現(xiàn)的概率也較大。電弧放電中，SF4和CF4出現(xiàn)概率較大。

(a)局部放電

(b)發(fā)熱

(c)電弧放電圖1　SF6氣體分解產(chǎn)物概率分布

PD在氣體絕緣封閉組合電器(gasinsulatedswitchgear，GIS)的絕緣故障中出現(xiàn)的概率較大。SF6氣體絕緣設(shè)備內(nèi)部若出現(xiàn)絕緣缺陷，即使是在設(shè)備正常運(yùn)行電壓下也有可能產(chǎn)生PD。PD誘發(fā)的高能電子碰撞SF6氣體分子并致使其分解，雖然與此同時(shí)也存在局部熾熱和光輻射，但由于PD的能量較低，熱和光的影響幾乎可以忽略，電效應(yīng)起主導(dǎo)作用[16]。因此，VanBrunt[17]通過(guò)針-板模型試驗(yàn)提出了一種“區(qū)域反應(yīng)模型”來(lái)解釋SF6在PD下的分解機(jī)理，如圖2所示。

圖2　PD下SF6分解區(qū)域反應(yīng)模型

該模型將反應(yīng)區(qū)域劃分為輝光區(qū)、離子擴(kuò)散區(qū)和主氣室區(qū)3個(gè)區(qū)域。輝光區(qū)為針電極附近的電暈放電區(qū)域，是PD中心區(qū)域。GIS氣室內(nèi)PD電子碰撞平均能量為5～100eV，而SF6中S-F鍵能為3.5～4eV，故在有效電子碰撞條件下，SF6分子將分解形成相關(guān)低氟硫化物SFx(x=1，2，3，4，5)。在輝光區(qū)的高電場(chǎng)能作用下，SF6會(huì)分解生成原子團(tuán)和離子團(tuán)，其中SF5和SF4會(huì)與O原子發(fā)生反應(yīng)生成SOF4，SF2等則會(huì)與O原子發(fā)生反應(yīng)生成SOF2。Mark[18]研究發(fā)現(xiàn)輝光放電區(qū)主要的分解產(chǎn)物是SF5，而SF4、SF2占未復(fù)合分解產(chǎn)物的絕大部分，較為穩(wěn)定。離子擴(kuò)散區(qū)主要是一些帶電離子與其他物質(zhì)發(fā)生的反應(yīng)，這些反應(yīng)對(duì)分解組分的最終形成影響不大。主氣室區(qū)內(nèi)，輝光區(qū)反應(yīng)生成的一些較為不穩(wěn)定的組分?jǐn)U散至主氣室區(qū)后與H2O和O2反應(yīng)生成更為穩(wěn)定的組分，如HF、SO2F2和SO2等。

大量國(guó)內(nèi)外實(shí)驗(yàn)研究表明，SF6分解過(guò)程涉及復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程。SF6分解機(jī)理的研究依然未成熟，對(duì)于SF6分解產(chǎn)物的含量與缺陷類型之間的關(guān)聯(lián)，還缺乏準(zhǔn)確的判斷方法及標(biāo)準(zhǔn)。因此，如何建立SF6放電分解產(chǎn)物與絕緣缺陷類型之間的關(guān)系，以及提取識(shí)別不同缺陷的分解氣體特征量，是目前亟待解決的課題。還可從計(jì)算化學(xué)的角度來(lái)闡述SF6的分解過(guò)程，并進(jìn)一步從微觀角度理解故障發(fā)生過(guò)程，指導(dǎo)故障類型判斷。

2SF6氣體分解的影響因素

2.1缺陷類型

導(dǎo)致SF6氣體發(fā)生分解的故障因素可能包括放電和過(guò)熱故障。不同的故障類型會(huì)導(dǎo)致不同的氣體分解產(chǎn)物。針對(duì)不同的缺陷類型，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)展了大量的研究。

對(duì)于放電故障，依據(jù)能量損耗情況分為3類放電類型：電弧放電、火花放電、PD。電弧放電的能量較高，SF6氣體的分解較為劇烈，主要特征組分為SOF2和SF4，SO2F2的含量很低甚至沒(méi)有，當(dāng)電弧放電周圍存在有機(jī)絕緣材料時(shí)，會(huì)出現(xiàn)CF4。在火花放電中，SOF2也是主要分解生成物，但SO2F2含量變大，S2F10O和S2F10同樣也會(huì)出現(xiàn)。在PD中，SOF2是含量最多的組分，但SO2F2與SOF2的體積分?jǐn)?shù)之比φ(SO2F2)/φ(SOF2)比火花放電還要高。在不同的PD類型下，SO2F2與SOF2的體積分?jǐn)?shù)比值也會(huì)不同。

Tang等[19]設(shè)計(jì)了4種不同的PD類型，并對(duì)其進(jìn)行產(chǎn)物分析。4種PD類型為高壓導(dǎo)體突出物缺陷(N類缺陷)、自由金屬微粒缺陷(P類缺陷)、絕緣子金屬污穢缺陷(M類缺陷)和氣隙缺陷(G類缺陷)，如圖3所示。

圖3　各類缺陷模型

4種缺陷條件下，SF6分解產(chǎn)物的含量、產(chǎn)生速率和濃度比例均明顯不同，這些結(jié)果可以作為判定缺陷類型的參照。此外，唐炬等[20]針對(duì)N類和M類缺陷進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)3組分解組分體積分?jǐn)?shù)比值φ(SOF2)/φ(SO2F2)、φ(SO2F2)/φ(CF4)和φ(SOF2)/φ (CF4)具有明顯的差異，可作為識(shí)別2種絕緣缺陷的特征量，但該比值在不同條件下會(huì)出現(xiàn)很大的波動(dòng)。Tang等[21]還提出了有效含量特征比(以下記為ERMS)的概念，如式(1)所示，該比值能有效地用于絕緣缺陷的診斷。

(1)

式中：Ei為樣品i的含量特征比；n為樣品的個(gè)數(shù)。

與放電分解產(chǎn)物相比，熱分解產(chǎn)物引起的關(guān)注較少。一般認(rèn)為，SF6氣體在500 ℃以上會(huì)發(fā)生分解。但Pan等[22]發(fā)現(xiàn)SF6氣體在300 ℃以上就會(huì)發(fā)生分解，分解產(chǎn)物包括CO2、SO2F2、SOF2、SOF4、SO2和H2S，但無(wú)CF4。Zeng等[23]發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)分解溫度達(dá)到360 ℃及以上，H2S才會(huì)出現(xiàn)，故H2S氣體可作為一種特征氣體。在300～400 ℃范圍內(nèi)，所有氣體成分均會(huì)隨溫度的上升而含量增加，但CO2、SOF2和SO2含量很高，三者總體積分?jǐn)?shù)超過(guò)97%，故可將其作為過(guò)熱故障診斷的特征氣體。Liu等[24]對(duì)變壓器內(nèi)SF6氣體進(jìn)行局部加熱實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)HF是SF6在故障下最先產(chǎn)生的氣體，在250 ℃下就已出現(xiàn)，500 ℃以上會(huì)產(chǎn)生SOF2，600 ℃以上會(huì)產(chǎn)生SO2F2和大量的SO2。因此，可以認(rèn)為SO2為分解溫度達(dá)到600 ℃以上時(shí)的特征氣體。

已有的研究和實(shí)例已初步表明，SF6分解產(chǎn)物類型與缺陷類型有關(guān)聯(lián)，但具體為何種關(guān)聯(lián)仍在研究中。因此，如何建立SF6放電分解產(chǎn)物與缺陷類型之間的關(guān)系，以及提取識(shí)別不同缺陷的分解氣體特征量，是目前還未解決的難題。

2.2放電能量

大量研究表明，SF6分解產(chǎn)物的含量與放電能量大致成比例關(guān)系。Zeng等[23]發(fā)現(xiàn)，SF6分解產(chǎn)物含量隨著PD能量的增大而逐漸增大，且φ(SO2F2)/φ(SOF2)可以作為反映PD能量的特征值，如圖4所示。Liu等[24]采用110 kV電壓等級(jí)的GIS模擬裝置來(lái)研究PD強(qiáng)度對(duì)氣體分解物的影響。結(jié)果表明：分解產(chǎn)物的含量會(huì)隨著放電量及放電時(shí)間的增加而增加。PD量每增加50%，則分解產(chǎn)物的生成量會(huì)提高一倍。龔尚昆等[25]使用不銹鋼-銅作為金屬電極，研究了不同放電量(4 500 pC、3 000 pC、1 000 pC)下，SF6特征組分的變化情況。結(jié)果表明SF6的分解產(chǎn)物量隨著放電強(qiáng)度的增加而增加。

圖4　PD能量與φ(SO2F2)/φ(SOF2)的正相關(guān)關(guān)系

以上結(jié)果表明，設(shè)備內(nèi)部放電能量越高，持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，則SF6氣體的分解量越多，所產(chǎn)生的分解產(chǎn)物也越多。如果在GIS設(shè)備內(nèi)檢測(cè)到了SF6分解產(chǎn)物，且分解產(chǎn)物的濃度在不斷增長(zhǎng)，則說(shuō)明所檢測(cè)的氣室有局部放電發(fā)生，對(duì)分解產(chǎn)物濃度進(jìn)行跟蹤測(cè)量，如果分解產(chǎn)物濃度的增長(zhǎng)速率在增大，則說(shuō)明該氣室內(nèi)局部放電活動(dòng)在增強(qiáng)，放電量在增大。

2.3電極材料

Ag、Cu、Al、Cu-Ni-W、Cu-W以及不銹鋼是比較常見(jiàn)的電極材料。研究表明，電極材料對(duì)分解產(chǎn)物的含量也有影響，當(dāng)放電條件相同時(shí)，電極材料不同，分解產(chǎn)物的含量會(huì)有一定的差異。電極材料對(duì)分解產(chǎn)物的影響[26]見(jiàn)表1。Beyer等[27]研究發(fā)現(xiàn)，SO2F2、SOF2、SOF4的生成量會(huì)隨著電極材料表面吸附的O原子的增加而增大。James等[28]則采用Ag、Cu和Al電極材料進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果表明：對(duì)SO2F2生成量的影響程度Al>Cu>Ag，對(duì)SOF4的生成量的影響程度Cu=Al≥Ag。龔尚昆等[25]發(fā)現(xiàn)在PD情況下，對(duì)SF6氣體分解速度的影響程度不銹鋼< Cu < Al，且SF6氣體分解速度的增長(zhǎng)速率與加壓時(shí)間成正比。陳長(zhǎng)杰等[29]采用針-板缺陷PD模型，考察了Al、Cu、硅鋼和不銹鋼等材料對(duì)SF6放電分解的影響。結(jié)果表明：采用不銹鋼電極時(shí)，初期SOF2與SO2F2的產(chǎn)生速率最大，并隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而減緩；采用鋁電極材料時(shí)，由于發(fā)生了放熱反應(yīng)，在反應(yīng)過(guò)程中存在熱效應(yīng)，使得SO2F2與SOF2的產(chǎn)氣速率出現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)；采用銅電極時(shí)，SOF2與SO2F2的產(chǎn)氣速率均具有線性增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

表1不同電極材料下SF6分解產(chǎn)物的體積分?jǐn)?shù)

分解組分不同電極材料下SF6分解產(chǎn)物的體積分?jǐn)?shù)/%CuAgCu-W不銹鋼SOF20.020.00100.22000.0600SO2F20.00120.00080.00300.0020SOF40.00080.00100.00060.0008WF6000.19500HF痕跡痕跡0.1350痕跡

2.4水分含量

SF6中水分對(duì)設(shè)備材料本身的影響不大，但與特征組分發(fā)生反應(yīng)后，生成具有腐蝕性極強(qiáng)的酸性氣體，對(duì)設(shè)備的危害極大。

Pradayrol[30]研究指出，在火花放電的情況下，水分的增加會(huì)抑制分解產(chǎn)物中的S2F10產(chǎn)生，導(dǎo)致其產(chǎn)氣速率降低，而同時(shí)SOF4、SO2F2的濃度之和以及SF4、SOF2濃度之和都會(huì)隨著水分含量的增加而增加。Piemontesi等[31]發(fā)現(xiàn)在負(fù)極性直流電暈放電下，SF6分解產(chǎn)物中S2F10的含量會(huì)隨著起始水分含量增加而減少。Wang等[32]發(fā)現(xiàn)，在PD條件下，H2O增加會(huì)抑制CF4的產(chǎn)生，對(duì)CO2的產(chǎn)生影響不大；SO2F2和SOF2產(chǎn)氣量隨H2O含量的增長(zhǎng)呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，但H2O含量對(duì)SOF2的影響大于SO2F2。王宇等[33]研究了過(guò)熱條件下水分含量對(duì)于SF6分解的影響，發(fā)現(xiàn)SF6更易在高濕度環(huán)境下分解，且所產(chǎn)生H2S、HF和SO2的體積分?jǐn)?shù)更大。

2.5氧氣含量

設(shè)備在運(yùn)行、安裝、充氣等過(guò)程中難免會(huì)滲入少量空氣，空氣中的O2會(huì)對(duì)SF6分解產(chǎn)物的種類和含量產(chǎn)生影響。其影響原理和H2O類似，O2本身以及由其分解產(chǎn)生的O原子會(huì)與SF6分解產(chǎn)生的低氟硫化物反應(yīng)而打破原有的“分解-復(fù)合”平衡，進(jìn)而促進(jìn)SF6的進(jìn)一步分解，生成穩(wěn)定的含氧硫氟化物。

Van Brunt等[34]研究發(fā)現(xiàn)，O2對(duì)SF6分解特征組分的影響十分重大，某些組分的含量會(huì)隨O2含量的變化而發(fā)生變化。Sauers等[35]采用負(fù)極性針-板電極，在火花放電條件下對(duì)不同濃度的SF6、O2混合氣體進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)，研究發(fā)現(xiàn)：SOF2的產(chǎn)氣速率受O2濃度影響較小，但SO2F2和SOF4的產(chǎn)氣速率與O2濃度呈明顯正相關(guān)。唐炬等[36]研究了微氧對(duì)SF6分解特性的影響，研究發(fā)現(xiàn)：在PD下，O2對(duì)CF4和CO2的產(chǎn)生影響不大；對(duì)SO2F2和SOF2的產(chǎn)生有促進(jìn)作用，但對(duì)SOF2的促進(jìn)作用強(qiáng)于SO2F2。隨著O2和水分含量的增加，體積分?jǐn)?shù)之比φ(SO2F2)/φ(SOF2)、φ(CF4)/φ(CO2)及φ(CF4+CO2)/φ(SO2F2+SOF2)均明顯下降。

因此，對(duì)于設(shè)備故障診斷，應(yīng)充分考慮O2和水分對(duì)于分解產(chǎn)物的影響，以避免出現(xiàn)錯(cuò)誤的判斷。

2.6吸附劑

為了吸附水分以及一些SF6分解產(chǎn)物，增加SF6氣體的純度和絕緣強(qiáng)度，實(shí)際氣體絕緣設(shè)備內(nèi)部會(huì)放置吸附劑，以提高運(yùn)行的可靠性。一般采用活性氧化鋁和分子篩作為絕緣設(shè)備的吸附劑。它們具有多孔性結(jié)構(gòu)，能有效去除SOF2、SO2F2、H2S和SO2等。堿石灰也可用于有效去除SF4、SiF4、WF6和S2F2等分解產(chǎn)物。

Piemontesi等[37]針對(duì)13X分子篩和活性氧化鋁兩種吸附劑的吸附能力進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)，研究發(fā)現(xiàn)二者吸附氣體時(shí)均有一定的飽和容量，且分子篩可以對(duì)SOF2的水解起到催化作用，促進(jìn)SO2的生成。唐炬等[38]利用針-板電極產(chǎn)生PD使SF6發(fā)生分解，采用氣-質(zhì)聯(lián)用儀定量測(cè)定放電室內(nèi)特征組分的變化，獲取不同吸附劑用量梯度下吸附特征組分的規(guī)律與特性。采用的吸附劑為kdhF-03型分子篩吸附劑。結(jié)果表明：沒(méi)有吸附劑時(shí)，SF6在PD下的分解組分含量均隨PD的持續(xù)而快速增長(zhǎng)；放入吸附劑后，各分解組分的生成速率則隨吸附劑用量的增大而逐漸變慢。隨著吸附劑用量的增加，吸附劑對(duì)特征組分的吸附率各不相同。體積分?jǐn)?shù)之比φ(SOF4+SO2F2)/φ(SOF2+SO2)隨吸附劑用量增加而變大。蘇鎮(zhèn)西等[39]以KDHF-03、HF-03、4A和5A分子篩吸附劑為對(duì)象，研究了吸附劑種類、用量及使用次數(shù)對(duì)SF6氣體分解產(chǎn)物檢測(cè)結(jié)果的影響，確定了吸附劑的吸附特性。他們指出各種吸附劑對(duì)分解產(chǎn)物檢測(cè)結(jié)果的影響程度為KDHF-03>5A分子篩>4A分子篩>F-03。當(dāng)吸附劑用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于飽和用量時(shí)，吸附速率較快，且分解產(chǎn)物下降曲線的趨勢(shì)基本相同。

實(shí)際上，吸附劑的存在會(huì)吸附因故障產(chǎn)生的分解產(chǎn)物組分，導(dǎo)致實(shí)際的分解產(chǎn)物組分含量變低，掩蓋了SF6電氣設(shè)備早期絕緣缺陷的嚴(yán)重程度，增加了誤判率。因此，需結(jié)合吸附劑位置、氣壓、溫度、水分等，深入研究吸附劑吸附硫化物、碳化物等分解產(chǎn)物的特性，獲取其吸附的原理與動(dòng)力學(xué)過(guò)程，以提高故障判斷的準(zhǔn)確性與客觀性。

3SF6分解組分檢測(cè)方法

SF6分解組分的含量較低，且很多分解組分是不常見(jiàn)的物質(zhì)，因此其定量檢測(cè)有一定的難度。檢測(cè)方法的原理各有差異，也各具特點(diǎn)?？梢愿鶕?jù)檢測(cè)的需求，選擇不同的分析方法。

3.1檢測(cè)管法

檢測(cè)管法的主要原理是化學(xué)制劑遇到特定氣體會(huì)發(fā)生顯色反應(yīng)。該方法可對(duì)CO2、SO2、SOF2、H2S、HF進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)到的SO2、SOF2、HF體積分能達(dá)到10-6級(jí)。檢測(cè)管法具有攜帶方便、操作簡(jiǎn)便、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，已被成功投入商業(yè)應(yīng)用。但其容易受到溫度、濕度和存放時(shí)間的影響，且對(duì)于大部分SF6分解組分還沒(méi)有對(duì)應(yīng)的檢測(cè)管，故該方法只能作為一種輔助檢測(cè)方法。

3.2核磁共振法

核磁共振法是指在高強(qiáng)磁場(chǎng)的作用下，對(duì)具有核磁性質(zhì)的原子核吸收能量并發(fā)生能級(jí)躍遷后產(chǎn)生的波譜進(jìn)行分析的方法。此種方法可檢測(cè)十多種低氟化物，其中有很多分解產(chǎn)物是其他分析方法難以檢測(cè)到的，如SF4、S2F2、HF、WF6等。然而核磁共振設(shè)備昂貴，操作技術(shù)復(fù)雜，難以普及。

3.3紅外吸收光譜法

紅外吸收光譜法指利用不同物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)紅外光的選擇性吸收來(lái)進(jìn)行分析的方法。紅外光譜法具有無(wú)需氣體分離、需要樣氣少、可定量分析、檢測(cè)時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)，故可進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。然而，SF6及其部分分解氣體的吸收峰十分接近，存在交叉干擾現(xiàn)象，且吸收峰的強(qiáng)度與物質(zhì)的含量不是嚴(yán)格的線性關(guān)系，不易準(zhǔn)確定量。譚志紅等[40]采用了主成分回歸分析的紅外定量算法，選取SO2F2、SOF2、SO23種分解組分及其特征吸收峰作為研究對(duì)象，以光譜數(shù)據(jù)與氣體體積分?jǐn)?shù)作為輸入和輸出，建立了吸收光譜圖與濃度信息的直接對(duì)應(yīng)關(guān)系。結(jié)果表明此算法模型所得結(jié)果精確度高于擬合法結(jié)果。

實(shí)際應(yīng)用中的儀器是基于上述原理制成的傅立葉紅外光譜儀，傅立葉紅外光譜儀具有高分辨率和快速響應(yīng)兩個(gè)特點(diǎn)。實(shí)際測(cè)量中，應(yīng)該對(duì)整個(gè)紅外光譜進(jìn)行多次測(cè)量并取平均值，以減少噪聲干擾。光譜圖必須具有足夠的分辨率，能夠分辨出吸收頻帶進(jìn)而對(duì)氣體組分進(jìn)行定性和定量。

3.4化學(xué)傳感器法

化學(xué)傳感器法主要利用了半導(dǎo)體的氣敏特性檢測(cè)氣體組分，它通過(guò)氣敏半導(dǎo)體表面吸附氣體后電阻的變化來(lái)間接測(cè)量氣體濃度?；瘜W(xué)傳感器法具有檢測(cè)速度快，效率高，可以與計(jì)算機(jī)配合使用從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)在線檢測(cè)診斷等突出優(yōu)點(diǎn)。但是，電化學(xué)傳感器法只能檢測(cè)到SO2、H2S、CO和HF，而對(duì)SO2F2，SOF2，SF4，SOF4和CF4等則無(wú)法檢測(cè)。此外，檢測(cè)中組分間會(huì)出現(xiàn)交叉干擾，數(shù)據(jù)的精密度不夠高。常見(jiàn)的傳感器材料為半導(dǎo)體氣敏材料。近來(lái)，新型納米型傳感器的研究取得較大進(jìn)展，傳感材料包括碳納米管、SnO2、ZnO、TiO2等。Zhang等[41]研制了酸和NiCl2修飾的多壁碳納米管氣敏傳感器，此種傳感器具備出色的敏感性。Dai等[42]通過(guò)化學(xué)濕選法制備了SnO2-多壁碳納米管氣敏傳感器，此種傳感器在常溫常壓下可以快速敏銳地測(cè)定體積分?jǐn)?shù)20×10-6以上的H2S氣體。Zhang等[43]研制了羥基修飾的單壁碳納米管氣敏傳感器，并對(duì)SOF2、SO2F2、SO2和CF4等4種SF6分解組分進(jìn)行了氣敏實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：在測(cè)試的4種主要分解組分中，傳感器對(duì)SO2電阻變化率最大，且傳感器在空氣中可以自恢復(fù)，恢復(fù)時(shí)間短，在一定程度上滿足穩(wěn)定性的要求。Peng等[44]制備了花朵狀的ZnO納米棒狀氣體傳感器，此種傳感器對(duì)SOF2、SO2F2、SO2具備快速響應(yīng)及長(zhǎng)期穩(wěn)定性和可重復(fù)性。Zhang等[45]制備了Au修飾的TiO2納米管氣敏傳感器，并發(fā)現(xiàn)Au的修飾可以改變TiO2納米管對(duì)于氣體吸附的選擇性，并改變TiO2納米管的工作溫度。

可以看到，新型材質(zhì)傳感器的開(kāi)發(fā)，以及對(duì)于SOF2、SO2F2、和CF4等特征氣體的檢測(cè)已經(jīng)成為新興的研究熱點(diǎn)。

3.5氣相色譜法和氣-質(zhì)聯(lián)用法

氣相色譜儀已廣泛用于油中氣體檢測(cè)。氣相色譜法具有靈敏度高、分析效率高、定量準(zhǔn)確及易于自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。圖5為典型的SF6分解氣體的色譜圖[19]。Tang等[19]采用雙色譜柱方法分析了SF6分解產(chǎn)物，通過(guò)Porapak QS柱分離空氣、CF4和CO2，剩余氣體通過(guò)CP-Sil5CB柱來(lái)分離SO2F2、SOF2、SO2和H2S。Zhuang等[46]通過(guò)氦離子化氣相色譜單次進(jìn)樣檢測(cè)了SF6、O2、N2、H2S、SO2、SOF2、SO2F2、S2OF10、CS2、CF4、C3F8、CO2、CO等多種成分。不過(guò)，此方法取樣和分析過(guò)程中可能混入水分導(dǎo)致一些組分水解，且不能檢測(cè)HF和SOF4組分。檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)，不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)在線監(jiān)測(cè)，且不適于現(xiàn)場(chǎng)在線監(jiān)測(cè)應(yīng)用。雖然便攜式的氣相色譜儀現(xiàn)在已經(jīng)得到廣泛的利用，但由于檢測(cè)的組分太少，且檢測(cè)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，分離容易受到溫度影響，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不理想。

圖5　SF6分解產(chǎn)物的氣相色譜圖

質(zhì)譜法則指在電子束作用下，氣體分子被打碎為帶電的分子碎片，在電磁場(chǎng)的作用下，按照它們的質(zhì)荷比分離后進(jìn)行檢測(cè)的方法，具有靈敏、高效、精確的特點(diǎn)。氣-質(zhì)聯(lián)用法(簡(jiǎn)稱GC-MS)采用由氣相色譜儀與質(zhì)譜儀串聯(lián)而成的氣-質(zhì)聯(lián)用色譜儀，具有靈敏度高、樣品用量少、分析速度快、分離和鑒定可同時(shí)進(jìn)行等優(yōu)點(diǎn)，但目前此技術(shù)還不夠成熟，需探尋最佳的檢測(cè)條件。

3.6光聲光譜法

光聲光譜技術(shù)的原理基于光聲效應(yīng)。光聲效應(yīng)是指氣體分子吸收能量后被激發(fā)到高能態(tài)，處于高能態(tài)的分子躍遷回低能態(tài)時(shí)釋放的熱量使氣體溫度上升，產(chǎn)生壓力波，而壓力波的強(qiáng)度與氣體分子的濃度成比例關(guān)系，故可通過(guò)檢測(cè)不同壓力波的強(qiáng)度來(lái)檢測(cè)不同的氣體組分。光聲光譜法不消耗被測(cè)氣體，檢測(cè)靈敏度高，檢測(cè)速度快，檢測(cè)范圍寬，且便于開(kāi)發(fā)在線監(jiān)測(cè)裝置。唐炬等[47]研制了SF6分解組分檢測(cè)的光聲裝置，如圖6所示。他們采用模擬電場(chǎng)的仿真手段來(lái)設(shè)計(jì)光聲池，并優(yōu)化了光聲池的結(jié)構(gòu)參數(shù)。測(cè)試結(jié)果表明，光聲信號(hào)響應(yīng)與被測(cè)氣體組分的含量具有良好線性關(guān)系，對(duì)比測(cè)試表明氣體組分含量的變化趨勢(shì)與氣相色譜儀結(jié)果具有良好的一致性。針對(duì)檢測(cè)溫度對(duì)光生光譜準(zhǔn)確度的影響，唐炬等[48]考察了SO2、CO2和CF4這3種單一特征氣體組分的光聲信號(hào)溫度特性和混合特征氣體組分的紅外交叉響應(yīng)特性，對(duì)溫度影響氣體光聲信號(hào)檢測(cè)準(zhǔn)確度的原理進(jìn)行了理論分析。結(jié)果表明，在30～50 ℃溫度范圍內(nèi)，SO2、CO2和CF4的光聲信號(hào)值具有負(fù)溫度特性，混合特征氣體組分的交叉響應(yīng)比例具有正溫度特性。他們還提出了溫度校正模型。裘呤君等[49]構(gòu)建了利用寬頻紅外光源的光聲檢測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)檢測(cè)SOF2。其對(duì)SOF2體積分?jǐn)?shù)的最低檢測(cè)限為4.6×10-6。光聲檢測(cè)法檢測(cè)某些成分時(shí)會(huì)有嚴(yán)重的交叉響應(yīng)，為此，唐炬等[50]將主成分分析(principal component analysis，PCA)與徑向基函數(shù)(radial basis function，RBF)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，構(gòu)建了一種能降低交叉響應(yīng)的PCA-RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用于光聲檢測(cè)法輸出信號(hào)陣列的處理，以解決傳統(tǒng)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在輸入空間嚴(yán)重自相關(guān)時(shí)檢測(cè)準(zhǔn)確度的下降，實(shí)現(xiàn)對(duì)SO2、CO2、CF4混合氣體中各組分氣體體積分?jǐn)?shù)的準(zhǔn)確檢測(cè)。

圖6　SF6光聲光譜檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)

在光聲光譜技術(shù)的應(yīng)用研究中，當(dāng)前研究主要集中在討論單一氣體或少數(shù)幾種常見(jiàn)氣體混合狀態(tài)的微量氣體檢測(cè)，還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，將其應(yīng)用于檢測(cè)SF6局部放電氣體分解產(chǎn)物現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的研究還不多見(jiàn)。因此，有必要深入研究GIS設(shè)備中SF6局部放電分解產(chǎn)物的光聲光譜現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法、儀器及其影響因素。

4結(jié)論

SF6作為絕緣氣體用于高壓電器設(shè)備的使用歷史不長(zhǎng)，人們運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)對(duì)它進(jìn)行研究的時(shí)間較短，目前已取得一定的成果，但還有很多問(wèn)題值得進(jìn)一步研究與探索。

a)關(guān)于SF6分解機(jī)理的研究依然未成熟，且SF6分解產(chǎn)物的含量與缺陷之間的關(guān)聯(lián)，還缺乏準(zhǔn)確的判斷方法及標(biāo)準(zhǔn)。因此，如何建立SF6放電分解產(chǎn)物與絕緣缺陷類型之間的關(guān)系以及提取識(shí)別不同缺陷的分解氣體特征量是目前亟待解決的課題。還可從計(jì)算化學(xué)的角度來(lái)闡述SF6的分解過(guò)程，并進(jìn)一步從微觀角度理解故障發(fā)生過(guò)程，指導(dǎo)故障類型判斷。

b)由于分解氣體的成分復(fù)雜，種類多，含量小，穩(wěn)定性差，對(duì)于SF6氣體分解產(chǎn)物的檢測(cè)方法依然還未完善，尤其是缺乏可靠、穩(wěn)定的在線檢測(cè)系統(tǒng)。針對(duì)此種情況，應(yīng)著力開(kāi)發(fā)應(yīng)用高精度檢測(cè)儀器，如氣-質(zhì)聯(lián)用色譜儀、氦離子化檢測(cè)器色譜儀，加強(qiáng)對(duì)分解產(chǎn)物的精確分析。

c)吸附劑的存在會(huì)吸附因故障產(chǎn)生的分解產(chǎn)物組分，導(dǎo)致實(shí)際的分解產(chǎn)物組分含量變低，掩蓋了SF6電氣設(shè)備早期絕緣缺陷的嚴(yán)重程度，增加了誤判率。因此，需結(jié)合吸附劑位置、氣壓、溫度、水分等，深入研究吸附劑吸附硫化物、碳化物等分解產(chǎn)物的特性，獲取其吸附的原理與動(dòng)力學(xué)過(guò)程，以提高故障判斷的準(zhǔn)確性與客觀性。

參考文獻(xiàn)：

[1] CHEN X，REN M，PENG H，et al. An Analysis on Affecting Factors of SF6Gas Decomposition in GIS Equipment[J]. Power System and Clean Energy，2010(7)： 34-38.

[2] OKABE S，UETA G，TSUBOI T，et al. Study on Switching Impulse Test Waveform for UHV-class Electric Power Equipment[J]. IEEE Dielectrics and Electrical Insulation，2012，19(3)：793-802.

[3] MANSOUR D，KOJIMA H，HAYAKAWA N. Surface Charge Accumulation and Partial Discharge Activity for Small Gaps of Electrode Epoxy Interface in SF6Gas[J]. IEEE Dielectrics and Electrical Insulation，2009，16(4)：1150-1157.

[4] 印華，邱毓昌．GIS中PD測(cè)量用超高頻方法的研究[J]. 高電壓技術(shù)，2004，30(10)：1129-1135.

YIN Hua，QIU Yuchang．Study on UHF Method for GIS Partial Discharge Detection[J]. High Voltage Engineering，2004，30(10)：1129-1135.

[5] SCHUMB W，TRUMP J，PRIEST G. Effect of High Voltage Electrical Discharge on SF6[J]. Industrial and Engineering Chemistry，1949，41(7)：1348-1351.

[6] EDELSON D. Electrical Decomposition of SF6[J]. Industrial and Engineering Chemistry，1953，45(9)：2094-2096.

[7] BECHER W，MASSONNE J. Contribution to the Study of the Decomposition of SF6in Electric Arcs and Sparks[J]. Power Apparatus and Systems，Part III. Transactions of the American Institute of Electrical Engineers，1970，89(2)：605-610.

[8] GERASIMOV B，SIDORDINA T. Kinetics and Mechanism of Crack Growth During Stress Corrosion Cracking of Zirconium Alloys[J]. Materials and Corrosion，1982，32(11)：485-488.

[9] BOUDENE C，CLUET J，KEIB G，et al. Identification and Study of Some Properties of Compounds Resulting from the Decomposition of SF6Under the Effect of Electrical Arcing in Circuit-Breakers[J]. Revue Generale Electricite，1974，8(1)：45-78.

[10] DERDOURI A，CASANOVAS J. 3 Spark Decomposition Mixtures of SF5/H2O[J]. IEEE Transactions on Electrical Insulation，1989，24(6)：1147-1157.

[11] KUSUMOTO S，ITOH S，TSUCHIYA Y，et al. Diagnostic Technique of Gas Insulated Substation by Partial Discharge Detection[J]. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems，1980，99(4)：1456-1465.

[12] BARTAKOVA B，KRUMP J，VOSAHLIK V. Effect of Electric Partial Discharge in SF6[J]. Electrotechnichy Obzor，1978，67(4)：230-233.

[13] 馬虹斌，邱毓昌．六氟化硫及其混合氣體的放電毒性污染物分析[J]. 環(huán)境工程，1996(4)：46-48.

MA Hongbin，QIU Yuchang. Analysis of SF6and Its Mixed Gas Discharge Toxic Pollutants[J]. Environmental Engineering，1996(4)：46-48.

[14] YAO W，LI L，ZHENG X，et al. Analysis of SF6Decomposition Products by Insulator Flashover to Detect the Insulator Condition[C]//CECNet. Xianning，Hubei：IEEE，2011：2939-2942.

[15] ZHANG X，GOCKENBACH E，WANG C，et al. SF6Decomposition and Fault Type in SF6Gas Insulated Equipment[C]//2012 International Conference on High Voltage Engineering and Application. Shanghai：IEEE，2012：514-517.

[16] DIN G W，ZHOU W，REN X，et al. Decomposition Characteristics of SF6Under Partial Discharges with Point-to-plane Electrode Defect[J]. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation，2013，20(5)：1727-1736.

[17] VAN BRUNT R，HERRON I. Plasma Chemical Model for Decomposition of SF6in a Negative Glow Corona Discharge[J]. Physica Scripta，1994(T53)：9-29.

[18] MARK T. Ionization by Electron Impact[J]. Plasma Physics and Controlled Fusion，1992，34(13)：2083.

[19] TANG J，LIU F，ZHANG X，et al. Partial Discharge Recognition Through an Analysis of SF6Decomposition Products Part 1：Decomposition Characteristics of SF6Under Four Different Partial Discharges[J]. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation，2012，19(1)：29-36.

[20] 唐炬，胡瑤，裘吟君，等．2種局部放電類型下六氟化硫分解組分檢測(cè)及特性分析[J]. 重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，36(1)：55-61.

TANG Ju，HU Yao，QIU Yinjun，et al. Measurement and Analysis of SF6Decomposition Products Under Two Types of Partial Discharges[J]. Journa1 of Chongqing University，2013，36(1)：55-61.

[21] ZENG F，TANG J，ZHANG X，et al. Study on the Relationship Between Decomposition Characteristic Components of SF6and Partial Discharge Quantities[C]//2013 Annual Report Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena. Shenzhen Guangdong：IEEE，2013：1157-1160.

[22] PAN J Y，TANG J，YAO Q，et al. Study on SF6Decomposition Characteristics Under Thermal Fault and Its Representation Method [C]//2013 Annual Report Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena. Shenzhen，Guangdong：IEEE，2013：73-76.

[23] ZENG F，TANG J，F(xiàn)AN Q，et al. Decomposition Characteristics of SF6Under Thermal Fault for Temperatures Below 400 ℃[J]. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation，2014，21(3)：995-1004.

[24] LIU Y，WU L，GONG Y. Investigation on SF6Decomposition Products in GIS and Affecting Factors[J]. Power System Technology，2009(5)：58-61.

[25] 龔尚昆，陳紹藝，周舟，等．局部放電中的六氟化硫分解產(chǎn)物及其影響因素研究[J]. 高壓電器，2011(8)：48-56.

GONG Shangkun，CHEN Shaoyi，ZHOU Zhou，et al. Study on SF6Decomposition Products of Partial Discharge and Its Influencing Factors[J]. High Voltage Apparatus，2011(8)：48-56.

[26] JIN L，HUANG J，LIU W，et al. Diagnosis of Partial Discharge in GIS Based on UHF Sensing Technique[C]//Proceedings of 2001 International Symposium on Electrical Insulating Materials. Himeji，Japan：IEEE，2001：251-253.

[27] BEYER C，JENETT H，KLOCKOWl D. Influence of Reactive SFxGases on Electrode Surfaces After Electrical Discharges Under SF6Atmosphere[J]. Dielectrics and Electrical Insulation，2000，7(2)：234-240.

[28] JAMES J，KULKAMI S，PAREKH B. Partial Discharge in High Voltage Equipments-HV Cable[J]. Properties and Applications of Dielectric Materials，2009：445-448.

[29] 陳長(zhǎng)杰，唐炬，任曉龍．電極材料對(duì)六氟化硫氣體PD分解特性的影響[C]//重慶市電機(jī)工程學(xué)會(huì)2010年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集. 重慶：重慶市電機(jī)工程學(xué)會(huì)，2010：388-394.

[30] PRADAYROL C. Influence of O2and H2O on the Spark Decomposition of SF6and SF6+50% CF4Mixtures[C]//IEEE International Symposium on Electrical Insulation. Montreal，Canada：IEEE，1996：823-827.

[31] PIEMONTESI M. Analysis of Decomposition Products of Sulfur Hexafluoride in Negative DC Corona with Special Emphasis on Content of H2O and O2[C]//IEEE International Symposium on Electrical Insulation. Pennsylvania，USA：IEEE，1994：499-503.

[32] WANG C，TANG J，ZENG F，et al. Impact Mechanism and Regularity of Trace H2O on SF6Decomposition Characteristic Under PD[C]//2013 Annual Report Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena. Shenzhen，Guangdong：IEEE，2013：1161-1164.

[33] 王宇，李麗，姚唯建，等．模擬電氣設(shè)備過(guò)熱故障時(shí)六氟化硫氣體分解產(chǎn)物的體積分?jǐn)?shù)及其特征[J]. 高壓電器，2011(1)：62-69.

WANG Yu，LI Li，YAO Weijian，et al. Analyzing Decomposition Products in Overheat Faults Simulation to Evaluate SF6Gas Insulation Device[J]. High Voltage Apparatus，2011(1)：62-69.

[34] VAN BRUNT R. Production Rates for Oxy-fluorides SOF2，SO2，F(xiàn)2and SOF4in SF6Corona Discharge[J]. National Bureau of Standards of Research，1985，90(3)：229-253.

[35] SAUERS I. By-product Formation in Spark Breakdown of SF6/O2Mixtures[J]. Plasma Chemistry and Plasma Processing，1988，8(2)：247-262.

[36] 唐炬，陳長(zhǎng)杰，張曉星，等．微氧對(duì)六氟化硫PD分解特征組份的影響[J]. 高電壓技術(shù)，2011，37(1)：8-14.

TANG Ju，CHEN Changjie，ZHANG Xiaoxing，et al. Influence of Trace-level O2on SF6Decomposition Characteristics Under Partial Discharge[J]. High Voltage Engineering，2011，37(1)：8-14.

[37] PIEMONTESI M，NIEMEYER L. Sorption of SF6and SF6Decomposition Products by Activated Alumina and Molecular Sieve 13X[C]//IEEE International Symposium on Electrical Insulation. Montreal，Canada：IEEE，1996：828-838.

[38] 唐炬，曾福平，梁鑫，等. 吸附劑對(duì)局部放電下SF6分解特性組分的吸附研究[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2014，34(3)：486-494.

TANG Ju，ZENG Fuping，LIANG Xin，et al. Study on the Influence of Adsorbent on SF6Decomposition Characteristics Under Partial Discharge[J]. Proceedings of the CSEE，2014，34(3)：486-494.

[39] 蘇鎮(zhèn)西，趙也．設(shè)備吸附劑對(duì)六氟化硫氣體分解產(chǎn)物檢測(cè)結(jié)果影響的試驗(yàn)研究[J]. 高壓電器，2013(6)：26-37.

SU Zhenxi，ZHAO Ye. Experimental Investigation into Effects of Adsorbents on Detection of SF6Decomposition Products in SF6Equipment[J]. High Voltage Apparatus，2013(6)：26-37.

[40] 譚志紅，張曉星，孫才新，等．基于主成分回歸分析的六氟化硫分解組分紅外光譜定量[J]. 高電壓技術(shù)，2012(1)：109-115.

TAN Zhihong，ZHANG Xiaoxing，SUN Caixin，et al. Infrared Spectrum Quantitative Method of SF6Decomposition Components Based on Principal Component Regression Analysis[J]. High Voltage Engineering，2012(1)：109-115.

[41] ZHANG X，YANG B，LIU W，et al. Detection of Partial Discharge in SF6Decomposition Gas Based on Modified Carbon Nanotubes Sensors[J]. Procedia Engineering，2012，29(2012)：4107-4111.

[42] DAI H，XIAO P，LOU Q. Application of SnO2/MWCNTs Nanocomposite for SF6Decomposition Gas Sensor[J]. Phys. Status Solidi. A，2011，208(7)：1714-1717.

[43] ZHANG X，MENG F. Use of Hydroxyl-modified Carbon Nanotubes for Detecting SF6Decomposition Products under Partial Discharge in Gas Insulated Switchgear[J]. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation，2013，20(6)：2246-2253.

[44] PENG S，WU G，SONG W，et al. Application of Flower-like ZnO Nanorods Gas Sensor Detecting SF6Decomposition Products[J]. Journal of Nanomaterials，2013(1)：1-7.

[45] ZHANG X，YU L，TIE J，et al. Gas Sensitivity and Sensing Mechanism Studies on Au-Doped TiO2Nanotube Arrays for Detecting SF6Decomposed Components[J]. Sensors，2014，14(10)：19517-19532.

[46] ZHUANG X，WU L. A Novel Gas Chromatography with a Pulsed Discharge Helium Ionization Detector for Measurements of Sulfur Hexafluoride Gas Sampled from Electrical Equipment [C]//Power and Energy Engineering Conference. Shanghai：IEEE，2012：1-3.

[47] 唐炬，朱黎明，劉帆，等．應(yīng)用光聲技術(shù)的六氟化硫分解組分檢測(cè)裝置研制[J]. 高電壓技術(shù)，2011(6)：1313-1320.

TANG Ju，ZHU Limimg，LIU Fan，et al. Development of SF6Decomposition Components Detection Device Using Acoustic Technology[J]. High Voltage Engineering，2011(6)：1313-1320.

[48] 唐炬，范敏，裘吟君，等．SF6局部放電分解組分光聲光譜檢測(cè)的溫度特性[J]. 高電壓技術(shù)，2012，38(11)：2919-2926.

TANG Ju，F(xiàn)AN Min，QIU Yinjun，et al. Temperature Property of Photoacoustic Spectroscopy Detection for SF6Decomposition Components Under Partial Discharge[J]. High Voltage Engineering，2012，38(11)：2919-2926.

[49] 裘吟君，唐炬，范敏，等．SF6局部放電分解產(chǎn)生SOF2特征組分的光聲光譜檢測(cè)[J]. 高電壓技術(shù)，2013，39(5)：1163-1169.

QIU Yinjun，TANG Ju，F(xiàn)AN Min，et al. Photoacoustic Spectroscopy Detection of SOF2Characteristic Component Engendered in SF6Decomposition Under Partial Discharge[J]. High Voltage Engineering，2013，39(5)：1163-1169.

[50] 唐炬，范敏，譚志紅，等. SF6局部放電分解組分光聲檢測(cè)信號(hào)交叉響應(yīng)處理技術(shù)[J]. 高電壓技術(shù)，2013，39(2)：257-264.

TANG Ju，F(xiàn)AN Min，TAN Zhihong，et al. Crossover Response Processing Technology of Photoacoustic Spectroscopy Signal of SF6Decomposition Components Under Partial Discharge[J]. High Voltage Engineering，2013，39(2)：257-264.

ResearchDevelopmentofDetectionMethodforSF6DecompositionCharacteristicandDecompositionProducts

LIZhen,ZHOUZhou,GONGShangkun,FENGBing,HETiexiang,WANTao

(ElectricPowerResearchInstituteofHunanProvinceElectricPowerCompany,StateGridCorporationofChina,Changsha,Hunan410007,China)

Abstract：Combining with domestic and foreign research achievements, this paper reviews development progress and research status quo of study on SF6 decomposition mechanism and analyzes factors influencing SF6 decomposition including defect types, discharge energy, electrode materials, moisture content, oxygen content, absorbent, and so on. It introduces multiple methods for detecting components of SF6 decomposition products such as detector tube method, nuclear magnetic resonance method, infrared absorption spectroscopy method, chemical sensor method, gas chromatographic method, gas chromatographic/mass spectrometry method, photoacoustic spectrometry method, and so on. Finally, it makes a prospect of research on analysis on components of SF6 decomposition products.

Key words：gas insulated equipment; SF6 decomposition product; decomposition mechanism; influence factor; detection method

收稿日期：2015-11-16修回日期：2016-02-23

doi:10.3969/j.issn.1007-290X.2016.05.013

中圖分類號(hào)：TM595

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1007-290X(2016)05-0067-10

作者簡(jiǎn)介：

李臻(1989)，男，安徽蒙城人。工程師，理學(xué)博士，主要從事GIS帶電檢測(cè)及六氟化硫分解產(chǎn)物研究。

周舟(1981)，男，湖南長(zhǎng)沙人。高級(jí)工程師，工學(xué)博士，主要從事光電氣設(shè)備腐蝕，電力用油、氣等的研究。

龔尚昆(1984)，男，湖北仙桃人。高級(jí)工程師，工學(xué)碩士，研究方向?yàn)楦邏弘娖髟O(shè)備絕緣監(jiān)測(cè)和故障診斷。

(編輯彭艷)