在電力運(yùn)維場(chǎng)景中，不少一線人員都會(huì)遇到兩個(gè)核心問題：一是SF6氣體分解產(chǎn)物的組分和濃度變化，到底能對(duì)應(yīng)GIS設(shè)備的哪些內(nèi)部故障？二是SF6分解產(chǎn)物檢測(cè)需要符合哪些規(guī)范，檢測(cè)結(jié)果能否作為設(shè)備運(yùn)維和監(jiān)管的合規(guī)依據(jù)？這兩個(gè)問題覆蓋了工業(yè)企業(yè)運(yùn)維的實(shí)際需求，也符合監(jiān)管部門的合規(guī)管理要求，是當(dāng)前SF6氣體絕緣設(shè)備運(yùn)維領(lǐng)域的關(guān)注重點(diǎn)。

SF6氣體本身化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，在正常運(yùn)行的設(shè)備中純度可達(dá)到99.9%以上，只有當(dāng)設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)局部放電、過熱、電弧等異常工況時(shí)，才會(huì)與氣室內(nèi)殘留的水分、環(huán)氧樹脂絕緣件、金屬部件發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成多種SF6氣體分解產(chǎn)物。其中HF SO2F2分解物是公認(rèn)的核心故障特征組分，不同故障類型下二者的生成速率、濃度比例存在明顯差異，可直接反映設(shè)備內(nèi)部的故障嚴(yán)重程度【1】。當(dāng)設(shè)備僅存在輕微局部放電時(shí)，SF6分解主要由電子碰撞引發(fā)，此時(shí)SO2F2的生成速率遠(yuǎn)高于HF，若沒有接觸到固體絕緣材料，甚至不會(huì)產(chǎn)生HF組分；當(dāng)故障溫度升高到200℃以上時(shí)，SF6與水分的水解反應(yīng)速率加快，HF的濃度會(huì)快速上升，若故障涉及環(huán)氧樹脂等含氟絕緣材料，HF SO2F2分解物的濃度會(huì)同步出現(xiàn)躍升。基于這些特征，運(yùn)維人員可通過組分分析初步判斷故障類型，為后續(xù)檢修方案制定提供依據(jù)。

一、SF6分解產(chǎn)物檢測(cè)的技術(shù)路徑選擇

SF6分解產(chǎn)物檢測(cè)的精度和效率，直接決定了故障判斷的準(zhǔn)確性，當(dāng)前主流的SF6氣體檢測(cè)技術(shù)可分為三類，分別適配不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

第一類是實(shí)驗(yàn)室氣相色譜法，該方法可對(duì)多種SF6氣體分解產(chǎn)物進(jìn)行精準(zhǔn)定量，檢測(cè)下限可達(dá)到0.1μL/L，適合對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集的氣樣進(jìn)行精細(xì)化分析，缺點(diǎn)是采樣、運(yùn)輸、檢測(cè)流程長，無法滿足現(xiàn)場(chǎng)快速排查的需求。第二類是電化學(xué)傳感器法，該方法將氣體樣品與傳感器接觸產(chǎn)生電信號(hào)，通過信號(hào)強(qiáng)度換算組分濃度，檢測(cè)速度快，設(shè)備體積小，適合現(xiàn)場(chǎng)快速巡檢，缺點(diǎn)是部分傳感器存在交叉干擾問題，需要定期校準(zhǔn)以保證精度。第三類是紅外光譜法，該方法利用不同組分對(duì)特定波長紅外光的吸收特性進(jìn)行定量，可實(shí)現(xiàn)在線不間斷監(jiān)測(cè)，不需要頻繁采樣，適合對(duì)重要間隔的GIS設(shè)備進(jìn)行長期跟蹤。

在實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)需求搭配不同的檢測(cè)方案：日常巡檢可采用便攜式設(shè)備完成快速篩查，當(dāng)前市場(chǎng)上的便攜式檢測(cè)設(shè)備可滿足現(xiàn)場(chǎng)快速篩查的需求，比如康高特司南SF6綜合測(cè)試儀，可同步檢測(cè)HF SO2F2分解物、SO2、H2S等多類組分，無需復(fù)雜樣品預(yù)處理，單氣室檢測(cè)時(shí)長可控制在5分鐘以內(nèi)，適合一線運(yùn)維人員快速完成多氣室的批量巡檢；對(duì)于泄漏排查需求，可搭配DILO SF6檢漏儀完成泄漏點(diǎn)定位，避免SF6氣體泄漏造成的環(huán)境污染和設(shè)備絕緣性能下降。若篩查中發(fā)現(xiàn)SF6氣體分解產(chǎn)物濃度超過閾值，可再采集氣樣送實(shí)驗(yàn)室用氣相色譜法進(jìn)行精準(zhǔn)定量，進(jìn)一步確認(rèn)故障類型。

二、SF6氣體分解產(chǎn)物與GIS故障診斷的對(duì)應(yīng)邏輯

GIS故障診斷的核心難點(diǎn)在于設(shè)備全密封結(jié)構(gòu)，無法直接觀察內(nèi)部工況，而SF6分解產(chǎn)物檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了非侵入式的故障排查，目前行業(yè)內(nèi)已經(jīng)形成了較為成熟的對(duì)應(yīng)關(guān)系體系。

針對(duì)局部放電類故障，常見的包括懸浮電位放電、氣隙放電、沿面放電三種，其中懸浮電位放電和氣隙放電的能量較低，反應(yīng)過程主要以電子碰撞分解為主，此時(shí)檢測(cè)到的HF SO2F2分解物中SO2F2濃度明顯更高，通常SO2F2濃度超過1μL/L時(shí)可判斷存在持續(xù)局部放電，HF濃度低于0.5μL/L說明放電尚未接觸到固體絕緣材料，若HF濃度同步升高則說明放電已經(jīng)侵蝕到絕緣件，故障風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步提升【2】。沿面放電的能量更高，會(huì)伴隨有絕緣材料的分解，此時(shí)除了HF SO2F2分解物之外，還會(huì)檢測(cè)到一定濃度的SO2和CO，可作為區(qū)分沿面放電和氣隙放電的核心特征。

針對(duì)過熱類故障，可分為金屬過熱和固體絕緣過熱兩種，當(dāng)故障溫度在200℃-400℃區(qū)間時(shí)，主要是金屬部件接觸不良引發(fā)的過熱，此時(shí)SF6與金屬氧化物的反應(yīng)占比提升，SO2的生成速率高于SO2F2，HF濃度維持在較低水平；當(dāng)故障溫度超過400℃時(shí)，通常會(huì)波及周邊的固體絕緣材料，此時(shí)HF SO2F2分解物的濃度會(huì)同步快速上升，同時(shí)伴隨有CO、CO2的生成，說明絕緣件已經(jīng)出現(xiàn)熱分解，需要盡快安排停電檢修【3】。

針對(duì)電弧類故障，通常是短路引發(fā)的高能放電，此時(shí)SF6會(huì)在極短時(shí)間內(nèi)大量分解，HF SO2F2分解物的濃度可達(dá)到幾十甚至上百μL/L，同時(shí)會(huì)檢測(cè)到高濃度的SO2、H2S甚至CS2組分，這類故障發(fā)生后通常設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)明顯的絕緣性能下降，需要立即停運(yùn)檢修?；谶@些對(duì)應(yīng)關(guān)系開展GIS故障診斷，不需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行拆解，可大幅縮短故障排查時(shí)間，降低運(yùn)維成本。

三、不同用戶群體的落地執(zhí)行要求

對(duì)于B端的電網(wǎng)企業(yè)、高供電可靠性要求的工業(yè)用戶來說，SF6分解產(chǎn)物檢測(cè)的核心價(jià)值是降低非計(jì)劃停電風(fēng)險(xiǎn)，控制運(yùn)維成本。日常運(yùn)維中可根據(jù)設(shè)備的電壓等級(jí)、重要程度制定差異化的檢測(cè)周期：110kV及以下的GIS設(shè)備可每半年開展一次常規(guī)檢測(cè)，220kV及以上的核心間隔可每季度開展一次檢測(cè)，針對(duì)曾經(jīng)出現(xiàn)過異常的氣室要縮短檢測(cè)周期，每月跟蹤SF6氣體分解產(chǎn)物的濃度變化。若檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)HF SO2F2分解物濃度略低于閾值，可先不安排停電，通過增加檢測(cè)頻次跟蹤變化趨勢(shì)，若濃度持續(xù)上升再安排檢修，可大幅減少不必要的停電操作，降低運(yùn)維成本。

對(duì)于G端的電力監(jiān)管機(jī)構(gòu)、安全監(jiān)察部門來說，SF6分解產(chǎn)物檢測(cè)是設(shè)備安全監(jiān)管的重要抓手，目前國內(nèi)已經(jīng)出臺(tái)了多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)檢測(cè)流程、閾值判定、報(bào)告出具提出了明確要求，SF6氣體檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用需要符合DL/T 1856、DL/T 1498等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，檢測(cè)機(jī)構(gòu)需要具備相應(yīng)的檢驗(yàn)檢測(cè)資質(zhì)，出具的檢測(cè)報(bào)告需要可溯源，作為電力設(shè)備安全檢查的合規(guī)依據(jù)【4】。監(jiān)管部門可要求運(yùn)維單位建立SF6氣體分解產(chǎn)物檢測(cè)臺(tái)賬，對(duì)所有GIS設(shè)備的檢測(cè)數(shù)據(jù)、故障處理記錄進(jìn)行全生命周期歸檔，排查設(shè)備安全隱患，防范大面積停電事故的發(fā)生。

四、檢測(cè)過程中的質(zhì)量控制要點(diǎn)

要保證GIS故障診斷的準(zhǔn)確性，需要在SF6分解產(chǎn)物檢測(cè)的全流程做好質(zhì)量控制。首先是取樣環(huán)節(jié)的規(guī)范性，SF6氣體分解產(chǎn)物中多數(shù)組分的分子量大于SF6，會(huì)沉積在氣室的下部，因此取樣點(diǎn)要選擇在氣室的下部取氣口，取樣前要對(duì)管路進(jìn)行充分吹掃，避免管路中殘留的氣體影響檢測(cè)結(jié)果，同時(shí)要避免在環(huán)境溫度低于5℃的情況下取樣，溫度過低時(shí)HF SO2F2分解物會(huì)吸附在設(shè)備內(nèi)壁，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果偏低，若必須在低溫環(huán)境下取樣，可對(duì)取樣管路進(jìn)行適當(dāng)加熱【5】。其次是檢測(cè)設(shè)備的校準(zhǔn)，采用電化學(xué)傳感器的便攜式檢測(cè)設(shè)備每半年需要校準(zhǔn)一次，采用氣相色譜的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備每次檢測(cè)前要使用標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行標(biāo)定，保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。*后是數(shù)據(jù)判定的嚴(yán)謹(jǐn)性，不能僅靠單一組分的濃度判斷故障，要結(jié)合HF SO2F2分解物的比例、其他組分的濃度、設(shè)備的運(yùn)行年限、歷史檢修記錄進(jìn)行綜合判斷，避免誤判引發(fā)的不必要損失。

參考文獻(xiàn)

【1】 DL/T 1856-2018 六氟化硫電氣設(shè)備分解產(chǎn)物試驗(yàn)方法

【2】 GB/T 34944-2017 氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備局部放電特高頻檢測(cè)技術(shù)規(guī)范

【3】 DL/T 1498-2016 六氟化硫電氣設(shè)備氣體監(jiān)督導(dǎo)則

【4】 *能源局《電力設(shè)備運(yùn)維檢修管理辦法》

【5】 《SF6電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)》 中國電力出版社