一組SF6氣體濕度測試異常數(shù)據(jù)的分析

劉 楊,陳昱同,常晉兵

（1.國網(wǎng)山西省電力公司技能培訓(xùn)中心臨汾分部,山西 臨汾 041000； 2.國網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院,山西 太原030001；3.國網(wǎng)山西省電力公司晉城供電公司,山西 晉城 048000）

一組SF6氣體濕度測試異常數(shù)據(jù)的分析

劉 楊1,陳昱同2,常晉兵3

（1.國網(wǎng)山西省電力公司技能培訓(xùn)中心臨汾分部,山西 臨汾 041000； 2.國網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院,山西 太原030001；3.國網(wǎng)山西省電力公司晉城供電公司,山西 晉城 048000）

在用冷凝式露點(diǎn)儀對某500 kV變電站組合電器進(jìn)行濕度測試時,發(fā)現(xiàn)部分氣室濕度超標(biāo),用阻容濕度儀測試的數(shù)據(jù)卻在合格范圍內(nèi)。通過3臺儀器現(xiàn)場對比測試及分析,確定數(shù)據(jù)差異是因所用儀器原理不同和露點(diǎn)儀使用不規(guī)范造成的?？偨Y(jié)現(xiàn)場測試SF6氣體濕度注意事項(xiàng),為技術(shù)人員提供參考。

SF6氣體濕度測試；露點(diǎn)法；阻容法

0 引言

SF6氣體具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)和優(yōu)異的絕緣性能，作為絕緣介質(zhì)已被廣泛應(yīng)用于高壓電氣設(shè)備，如組合電器、SF6電流互感器等。加強(qiáng)SF6氣體質(zhì)量監(jiān)督顯得尤為重要，而濕度是SF6氣體監(jiān)督中的一個重要指標(biāo)，它會影響氣體的絕緣性能和滅弧能力[1-2]。目前現(xiàn)場濕度測試常用的方法主要有露點(diǎn)法和阻容法，通過一次異常測試數(shù)據(jù)的對比和分析說明，因2種方法原理不同，所以影響因素和注意事項(xiàng)也不同。對露點(diǎn)法和阻容法注意事項(xiàng)進(jìn)行總結(jié)，以提高現(xiàn)場濕度檢測的準(zhǔn)確性和氣體監(jiān)督能力。

1 測試案例

檢測人員在對某500 kV變電站進(jìn)行抽檢驗(yàn)收時發(fā)現(xiàn)，多個氣室濕度測試數(shù)據(jù)偏大，其中有8個氣室濕度超過標(biāo)準(zhǔn)要求，而且與調(diào)試單位前期檢測的數(shù)據(jù)差異很大，如表1所示。因2次測試的時間不同，溫度、濕度不同，所以不能對結(jié)果做出定論。2015年6月12日，驗(yàn)收人員、調(diào)試人員及監(jiān)督人員三方同時對數(shù)據(jù)異常氣室進(jìn)行比對檢測，所用儀器及測試環(huán)境如表2所示，測試結(jié)果如表3所示。測試環(huán)境溫度為30 ℃，首測指在檢測同一氣室時，3臺儀器依次檢測，驗(yàn)收單位儀器在最先檢測，末測指驗(yàn)收單位儀器在最后檢測。

表1 首次驗(yàn)收時SF6氣體濕度測試差異μL/L

表2 SF6氣體濕度測試儀器列表

表3 SF6氣體濕度同時比對測試結(jié)果（20 ℃體積比）μL/L

《SF6電氣設(shè)備中氣體管理和檢測導(dǎo)則》（GB/ T8905—2012）對投運(yùn)前SF6設(shè)備氣體濕度作如下規(guī)定：滅弧室:≤150 μL/L；非滅弧室：≤250μL/L。根據(jù)表3的檢測結(jié)果，監(jiān)督單位和調(diào)試單位2臺測試儀器測試結(jié)果均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，驗(yàn)收單位的測試結(jié)果中2003斷路器B相和2502斷路器B相氣室檢測結(jié)果超出標(biāo)準(zhǔn)值。從測試數(shù)據(jù)來看，驗(yàn)收單位最后測試時，數(shù)據(jù)都很小，且與其他2家單位測試結(jié)果相近，如果驗(yàn)收單位第一個測試，數(shù)據(jù)就偏大，有2 個還超過標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)分析，主要原因是冷凝式露點(diǎn)儀與阻容濕度儀原理不同，測試方法有區(qū)別。露點(diǎn)儀首先進(jìn)行檢測時，管路中水分對其造成干擾，現(xiàn)場測試時沒有進(jìn)行重復(fù)檢測，因此測試數(shù)據(jù)偏大。

2 數(shù)據(jù)異常原因分析

2.1 濕度測試原理

電力系統(tǒng)中SF6氣體現(xiàn)場濕度測試常用的方法有電解法、露點(diǎn)法和阻容法。而目前現(xiàn)場應(yīng)用較多的儀器為冷凝式露點(diǎn)儀和阻容濕度儀[3-4]，尤以阻容濕度儀用量最大。

2.1.1 冷凝式露點(diǎn)儀

冷凝式露點(diǎn)儀，將氣體以一定流速流過金屬鏡面，鏡面用制冷器進(jìn)行人工冷卻。當(dāng)氣體中的水蒸氣隨鏡面冷卻達(dá)到飽和時，將有露（霜）在表面形成，準(zhǔn)確測量此時鏡面的溫度，即為該氣體的露點(diǎn)溫度。因此，當(dāng)被測SF6氣體在檢測時一旦其中水分在鏡面結(jié)露，儀器即檢測到此時鏡面溫度，此時讀數(shù)為被測氣體濕度。冷凝式露點(diǎn)儀是準(zhǔn)確、可靠且最基本的測量方法，但其缺點(diǎn)是價(jià)格比較昂貴。

影響冷凝式露點(diǎn)儀測量準(zhǔn)確度的因素較多，如測量低濕度氣體時不容易穩(wěn)定，測試時間較長；儀器容易受環(huán)境溫度的影響，外部環(huán)境溫度較高時會出現(xiàn)虛假讀數(shù)；連接氣路和接頭中殘留水分會增大測試誤差；蒸氣雜質(zhì)及粉塵會干擾測量結(jié)果。

2.1.2 阻容濕度儀

阻容式濕度儀的測量探頭是用Al2O3、薄膜或半導(dǎo)體等親水性材料制成，這些傳感器探頭的電阻和電容值隨氣體濕度的變化而變化，當(dāng)被測SF6氣體濕度穩(wěn)定時，傳感器電容值（電阻值）也隨之穩(wěn)定，對氣體濕度和等效電容（電阻）值進(jìn)行標(biāo)定，就可以測試氣體濕度。

阻容濕度儀優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，體積小，測試快速準(zhǔn)確，適用于現(xiàn)場測試使用。缺點(diǎn)是傳感器探頭受溫度影響大，且會出現(xiàn)濕度滯后現(xiàn)象，需要定期對其進(jìn)行標(biāo)定。

2.2 異常原因分析

SF6氣體現(xiàn)場濕度檢測連接示意圖如圖1所示。

圖1 SF6現(xiàn)場濕度測試示意圖

在檢測過程中，只有當(dāng)被檢設(shè)備氣室的氣體被引入檢測儀器，且當(dāng)檢測儀器處于檢測進(jìn)行中時，才是真正反映測量結(jié)果的示值。因此檢測時應(yīng)保證儀器檢測樣品不受被檢設(shè)備管路、取樣口、儀器連接管的污染。

在本次現(xiàn)場測試中，依次連接各臺儀器測量。當(dāng)冷凝露點(diǎn)儀先于其他儀器測量，依據(jù)冷凝法測試原理，被測SF6氣體在檢測時一旦鏡面結(jié)露，儀器即捕捉到光電信號，檢測此時鏡面溫度，即為氣體露點(diǎn)。而此時一旦被檢設(shè)備中管路、取樣口殘留氣體濕度超標(biāo)，將造成提前在鏡面結(jié)露，測試完成的現(xiàn)象。真正代表氣室的氣體未被檢測，測試結(jié)果偏高。

當(dāng)冷凝露點(diǎn)儀在其他儀器后面測量時，由于前面測試儀器在測試時大量被測設(shè)備氣體已被排出，當(dāng)冷凝露點(diǎn)儀接入后儀器檢測到的將是被檢氣室內(nèi)氣體，檢測結(jié)果與前面的檢測儀器一致。

阻容濕度儀的測試過程是動態(tài)變化的，當(dāng)被測氣體濕度變化時，相應(yīng)電容值也隨之變化。因此，只要測試時間足夠長，被測設(shè)備氣室氣體引入儀器時，由于氣室中SF6氣體濕度相對穩(wěn)定，傳感器電容值也隨之穩(wěn)定，此時讀數(shù)即為被測氣體濕度。

所以，表3中有3個氣室測試偏高是由于冷凝法的測試原理本身局限性所致，且現(xiàn)場測試時沒有進(jìn)行冷凝法的重復(fù)檢測。因此，對于冷凝法的測試，應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《氣體中微量水分的測定：露點(diǎn)法》（GB / T5832.2—2008）的規(guī)定：“測量時應(yīng)消露后重復(fù)測定一次，當(dāng)2次平行測定的誤差滿足儀器規(guī)定的要求時即可停止測定。

3 提高測試準(zhǔn)確度的措施與要求

SF6電力設(shè)備中氣體濕度的測量屬于痕量測試范圍，對于低水分的測量干擾因素多，對被測設(shè)備的密封性及檢測儀器的質(zhì)量均要求嚴(yán)格。不同的檢測原理的儀器適用范圍也各不同，為提高現(xiàn)場檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，排除干擾因素，提出以下建議。

a）環(huán)境溫度的影響[5-6]。環(huán)境溫度對測試結(jié)果影響很大，濕度測試結(jié)果一般與環(huán)境溫度成正比?？筛鶕?jù)設(shè)備生產(chǎn)廠家提供的溫度校正曲線對濕度進(jìn)行校正，當(dāng)沒有校正曲線時，可參考DL506—2007 《SF6電氣設(shè)備中絕緣氣體濕度測量方法》附錄C進(jìn)行溫度換算。因不同設(shè)備、不同生產(chǎn)廠家的溫度校正曲線不盡相同，普遍意義的溫度換算公式也不完全具有代表性。建議濕度測試時應(yīng)盡量避免高溫或低溫，最好選擇20 ℃左右進(jìn)行。

b）注意復(fù)測的重要性。若在氣溫較高時的濕度測試值超過標(biāo)準(zhǔn)較多時，則應(yīng)在氣溫接近20 ℃時復(fù)測，以避免誤判；同樣，若氣溫較低時濕度測試值接近標(biāo)準(zhǔn)時，也應(yīng)在20 ℃時復(fù)測，以避免漏判。

c）冷凝式露點(diǎn)儀受制冷功率影響，高溫時測試數(shù)值誤差較大；檢測低濕度氣體時，測試時間較長；容易受蒸氣形式雜質(zhì)（如烴類）的干擾，造成測試值過高的假象。

d）阻容法濕度儀在檢測時要確保測試時間足夠，數(shù)據(jù)穩(wěn)定后再讀取，確保氣體具有代表性。

e） 各種濕度測試儀都應(yīng)每年進(jìn)行檢定及校準(zhǔn)，現(xiàn)場檢測用儀器必須確保在校驗(yàn)合格期內(nèi)。

f）現(xiàn)場濕度檢測推薦采用阻容法。阻容法測試響應(yīng)快，抗干擾強(qiáng)，特別是在夏季溫度高于30 ℃的戶外測量時應(yīng)盡量選用阻容法測量；冷凝法測試精度高，但對環(huán)境要求苛刻，濕度測量時耗時長，適用于實(shí)驗(yàn)室等潔凈條件下比對使用。

4 結(jié)束語

為提高現(xiàn)場濕度測試準(zhǔn)確性，提出一些措施建議。

a）冷凝式露點(diǎn)儀測試時應(yīng)注意環(huán)境溫度、雜質(zhì)蒸氣、管路內(nèi)濕氣的影響，要重復(fù)測試，當(dāng)數(shù)據(jù)超標(biāo)時，應(yīng)利用阻容濕度儀進(jìn)行對比測試分析。

b）阻容法測試響應(yīng)速度快，抗干擾強(qiáng)，推薦現(xiàn)場濕度測試采用阻容濕度儀。

c）重視環(huán)境溫度對測試結(jié)果的影響，要進(jìn)行溫度換算，并盡量在20 ℃左右測試；當(dāng)溫度較高或較低時測試數(shù)據(jù)超標(biāo)時，都應(yīng)在20 ℃左右復(fù)測。

[1] 廣東電網(wǎng)電力科學(xué)研究院，重慶電力試驗(yàn)研究院，安徽省電力科學(xué)研究院, 等. 六氟化硫電氣設(shè)備中氣體管理和檢測導(dǎo)則: GB 8905—2012 [S]．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2013:3-4.

[2] 成都儀器廠. 濕度測量方法: GB 11605—2005 [S]．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005:1-9.

[3] 周巖．DP19型露點(diǎn)儀現(xiàn)場使用異?，F(xiàn)象分析[J]．華通技術(shù)，2004 (2)：26-28．

[4] 畢玉修．用露點(diǎn)儀現(xiàn)場檢測SF6氣體濕度中異?，F(xiàn)象分析[J]江蘇電機(jī)工程，2006 (5)：56-58．

[5] 徐康健，朱向明．氣溫對SF6氣體濕度測試結(jié)果的影響及對策[J]．高壓電器，2007 (2)：149-150．

[6] 潘湛榮．影響SF6氣體濕度檢測準(zhǔn)確性的原因分析[J]．廣東電力，2005 (12)：52-55．

Analysis on a Group of Abnormal Data of Humidity Measurement of SF6Gas

LIU Yang1, CHEN Yutong2, CHANG Jinbing3

（1. State Grid Skill Training Center of SEPC, Linfen Branch, Linfen, Shanxi 041000, China; 2. State Grid Shanxi Electric Power Research Institute of SEPC, Taiyuan, Shanxi 030001, China; 3. State Grid Jincheng Power Supply Company of SEPC, Jincheng, Shanxi 048000, China）

A part of GIS chamber humidity of one 500 kV substation exceeded the standard when it was tested by a condensation dew point instrument, however, when tested by using resistance capacity humidity instrument, the data were in the qualified range. Through contrast between three humidity instruments, it is concluded that the data difference was caused by different principle of humidity instrument and non-standardized operation. Points for attention are summarized for humidity measurement of SF6gas in substation, which could provide references for the tester.

humidity measurement of SF6gas; dew point method; resistance capacity method

TM930.115

B

1671-0320（2016）04-0028-03

2016-03-22，

2016-05-09

劉 楊（1984），女，山西太原人，2008年畢業(yè)于太原理工大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)，講師，從事電氣試驗(yàn)教學(xué)和研究工作；

陳昱同（1983），男，山西大同人，2008年畢業(yè)于華北電力大學(xué)高電壓與絕緣技術(shù)專業(yè)，高級工程師，從事電氣設(shè)備狀態(tài)檢測和技術(shù)監(jiān)督工作；

常晉兵（1976），男，山西晉城人，2006年畢業(yè)于太原理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，工程師，從事技術(shù)監(jiān)督和狀態(tài)檢修、電壓無功管理工作。