空氣是具有一定絕緣性的,220V的電源,正負極之間保持一定距離是不會有電弧產生,不會有火花,但是如果靠的太近還是會有火花產生,甚至會有爆炸,危險性很大。220V是這樣,380V的安全距離會更長。而發電廠的變電站、管理幾戶幾十戶居民用電的配電室(也稱配電房,配電室,配電所)、管理一個片區用電的開關站或者環網柜等,電壓會更高,達到千伏萬伏,如何做才能既縮小體積又保證安全呢。電力行業通過GIS設備來保證安全。具體是采用一些特殊氣體作為開關設備的 絕緣介質,用滅弧介質,將母線、斷路器、隔離開關等中壓元件集中密閉在箱體中。
純凈的六氟化硫SF6在常溫、常壓下是一種無色、無味、無毒、不燃的惰性氣體,密度是空氣的5倍,實際散熱能力比空氣好,電負性強(電子親和能3.4eV,其分子具有很強的吸附自由電子而形成負離子的能力,因而阻礙了放電的形成和發展,所以具有較高的絕緣強度)。SF6對金屬及絕緣材料無腐蝕作用,具有極好的熱穩定性,不易被分解(SF6氣體在高溫下發生分解需要大量的能量,因而對弧道產生強烈的冷卻作用。SF6氣體的滅弧能力是空氣的100倍以上,且其分解氣體均具有很強的絕緣強度)。
由于SF6氣體具有這些優勢,SF6斷路器完全取代了傳統的油開關,SF6電流互感器和電壓互感器也獲得了較快的推廣應用。SF6設備體積小、可靠穩定,但SF6氣體的泄漏是電力行業主要事故之一。正常情況下,大氣中水分的濃度是SF6氣室里水分濃度的幾十倍,在南方這些濕度比較大的地區,水分濃度差可能達到上百倍,所以,巨大的內外濃度差使得水分一有機會就會滲透到SF6氣室里,引起微水大幅升高。而水分在電弧及高溫作用下會與SF6氣體產生一系列反應, 水分是產生腐蝕性、毒性的主要促成劑。另外由于SF6比空氣沉,一旦發生泄漏基本會跑到底層,很容易對工作人員造成各種傷害。這樣看來SF6的泄漏是不可避免的,關鍵是如何在泄漏在超出一個可以接受的安全水平后及時發出預警。所以,在電力行業圍繞SF6有很多參數需要檢測,純度檢測(檢測SF6氣體的密度變化。密度值以20時SF6氣體的壓力表示),泄漏檢測和分解物檢測是主要的三個方向。本文主要介紹泄漏檢測。
SF6具有較強的紅外吸收特性,基于這個特性,意大利NET公司研發了非色散紅外原理SF6傳感器(IFP32-SF6M-NCVSP),美國LIS公司研發生產的激光成像檢測技術。國內也有類似的研究,并有同類產品問世。
除此以外,SF6的檢測還有半導體原理,也可以通過高壓擊穿法檢測,但是這兩種方法誤報頻發,檢測精度和穩定性都無法保證,在行業內是無品的選擇。
另外還有超聲波和熱導原理SF6傳感器,這兩個原理都是通過物理參數(分別是聲速和導熱系數)來檢測。因為電力行業SF6泄漏后空氣成分不復雜,正好迎合了這兩種原理的特征。基于這兩種原理做出的產品不僅成本低,同時具有零點穩定,誤報少,免維護等特征。
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