六氟化硫分解物測試便攜采樣系統(tǒng)研究及應(yīng)用

摘 要：針對檢測管法測試六氟化硫分解物時通常采用機械式、人工目視判斷的弊端，研究開發(fā)一種新型便攜采樣系統(tǒng)，能夠自動快速準(zhǔn)確采集六氟化硫氣體體積，提升分解物測試準(zhǔn)確性，適合檢修生產(chǎn)現(xiàn)場應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：GIS;六氟化硫分解物;檢測管;采樣系統(tǒng)

GIS電氣設(shè)備廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)，其運行狀態(tài)直接影響電力系統(tǒng)安全。研究表明：SO2、HF是SF6分解的特征組分，H2S是熱固型環(huán)樹脂分解的特征組分，CO是聚酯乙烯、絕緣紙和絕緣漆分解的特征組分[1]。因此，檢測氣體中的分解產(chǎn)物組分和含量便可及時檢出內(nèi)部隱患，而檢測管法[2]是較為簡便、準(zhǔn)確的一種檢測方法。其原理是基于分解物在檢測管中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使顯色劑顏色改變，根據(jù)通過氣體的總量和變色的長度，可以準(zhǔn)確、方便地檢出SO2、H2S、HF、CO等分解物氣體濃度。GB/T7230-2008《氣體檢測管》中對采樣器做出了明確的要求，采樣體積的誤差不大于標(biāo)稱體積的±5%、采樣器每分鐘的泄漏量不大于其容積的3%。傳統(tǒng)的采樣器主要采用機械式、人工目視判斷，受經(jīng)驗、操作熟練程度等制約，其流量、用氣體積的精度難以滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，導(dǎo)致測試結(jié)果分散性較大。

1 主要研究內(nèi)容

本項目研究一種能夠自動控制流過檢測管的氣體流速和體積的便攜采樣系統(tǒng)，提升檢測管法檢測SF6分解物的準(zhǔn)確性，實現(xiàn)快速診斷GIS早期潛伏性故障，其穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高，且攜帶方便、操作簡單，適合檢修生產(chǎn)現(xiàn)場應(yīng)用。

2 流量控制系統(tǒng)設(shè)計

流量控制應(yīng)用PID控制[3]（比例-積分-微分控制器）技術(shù)，由比例單元P、積分單元I和微分單元D組成，控制系統(tǒng)選用高性能電控流量閥，通過多點線性校準(zhǔn)，利用PWM對電控流量閥進行控制，使氣體流量穩(wěn)定在一個小的波動范圍內(nèi)，流量控制過程如右圖。分辨率≥1/8000，流量穩(wěn)定時間≤5秒，流量誤差≤±2%。

流量控制過程圖

3 體積計算原理及設(shè)計

流量穩(wěn)定后，通過流量、時間計算用氣體積，具體算法如下：使用當(dāng)前的流量、計時，計算當(dāng)前每一秒的流量體積，然后進行累積計算并對計算結(jié)果與設(shè)置的用氣體積進行比較，當(dāng)滿足用氣體積時系統(tǒng)停止通氣結(jié)束檢測。系統(tǒng)內(nèi)置工業(yè)級極低功耗的多功能時鐘芯片，計時精度≤±1%，系統(tǒng)整體體積計量精度可控制在±3%以內(nèi)，指標(biāo)優(yōu)于GB/T7230-2008《氣體檢測管》中對采集器采集體積誤差不大于5%的要求。

4 檢測管安裝方式設(shè)計

檢測管安裝支架設(shè)計成兩頭安裝彈簧支架結(jié)構(gòu)，采用氟橡膠密封圈和彈簧密封方式。安裝支架尺寸參考了國內(nèi)外8款以上主流廠家檢測管的尺寸，設(shè)計了10%的彈性裕度，具有通用性。系統(tǒng)氣密性測試：對整個系統(tǒng)進行耐氣壓試驗，通入2bar的壓力，每分鐘的泄漏量不大于2%，符合GB/T7230-2008的要求。

5 應(yīng)用測試

2019年7月25日，專業(yè)人員對研究成果進行綜合測試，測試結(jié)果見表1和表2。

測試結(jié)果表明：該系統(tǒng)采樣體積相對誤差≤±1.5%、重復(fù)性≤±0.5%，遠遠優(yōu)于GB/T7230-2008的要求。

6 結(jié)語

該系統(tǒng)提升了檢測管法測試六氟化硫分解物時氣體體積采集的便利性及準(zhǔn)確度，而且操作簡便，適合在供電公司、發(fā)電企業(yè)、用戶變電站等全面推廣應(yīng)用。

參考文獻：

[1]孟玉嬋，朱芳菲.電氣設(shè)備用六氟化硫檢測與監(jiān)督[M].北京：中國電力出版社，2009.

[2]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，GB/T7230-2008，氣體檢測管裝置[S].

[3]楊世勇，徐國林.模糊控制與PID控制的對比及其復(fù)合控制[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用，2011，36（11）：21-25.

作者簡介：余海泳（1981-），男，福建泉州人，高級工程師，從事高壓電氣設(shè)備試驗、技術(shù)監(jiān)督管理。