HDWS-I智能SF6微水测量仪方法与发展

六氟化硫气体是在电力系统中使用非常广泛的一种气体。六氟化硫气体具有优异的绝缘和灭弧性能，在现代的高压、超高压开关、断路器和六氟化硫封闭组合电器（GIS）设备中成为唯一采用的绝缘和灭弧介质。纯净的六氟化硫气体在常温下其物理和化学的性能都特别稳定，具有无色、无味、无毒、无腐蚀性的特点。但当其在绝缘设备使用的过程中，特别是在电弧或者局部放电、局部高温的条件下，六氟化硫气体会发生分解，其分解的产物和设备中的微量水分发生反应会产生剧毒和强腐蚀性的气体，同时设备的绝缘性能也将大打折扣，因此控制六氟化硫气体中的水分含量是六氟化硫质量控制的最重要一环。

六氟化硫中的水分会带来设备损坏的风险，因此六氟化硫设备中的水分含量测试对电力设备的运行可靠性非常重要，对于六氟化硫设备中所包含的微量水分的测试成为电力系统强制要求检测的一项重要内容。

六氟化硫设备的水分含量需要采用专业的水分测试设备进行测量，但目前国产水分测试设备测试时间较长，需要很长的时间才能得到测试结果，不适合现场使用。而进口水分测试仪器则价格昂贵，导致测试成本过高。进口仪器的水分测量采用了一种称为 ORIS 的技术，这是一项美国专利，由于无法购买该专利，因此无法在国产测试设备中使用。因此自主研究满足现场测试以及测量精度的微水测量仪器具有重要的社会意义与实用价值。

六氟化硫气体特性及应用

从上世纪60年代起，六氟化硫气体开始在高压开关及其组合设备中充当绝缘和灭弧介质。当今在高压、特高压及超高压系统中，六氟化硫气体基本上成为开关绝缘设备绝缘灭弧介质的唯一选择。随着六氟化硫气体在输变电领域的应用不断扩大，它还应用于变压器、互感器、避雷器、电容器、接触器、熔断器等。

六氟化硫气体的气体分子具有负电性，其具有吸附自由的电子而构成重离子的特性。在同样的气体压力的条件下，六氟化硫气体的击穿场强为空气的2.5～3倍。当六氟化硫气体的压力达到6bar其击穿场强为标准大气压下的空气的击穿场强的十倍。因此达到同样电压等级的传统的空气绝缘开关的体积是充有六氟化硫气体的开关设备的30 倍。在图 1.1 中，在气压达到 3bar时，六氟化硫气体的电气强度就已经超过了绝缘油。

六氟化硫同时还是一种具有优异灭弧性能的气体，这是因为六氟化硫气体独特的热特性和电特性形成六氟化硫电弧弧心导电率高，所以电弧电压低，电弧功率小，有利于电弧熄灭。此外，六氟化硫的较小的电弧时间常数和负电性和也是其有利于灭弧的原因。从图 1.2 中可以看出六氟化硫的灭弧性能远优于空气。

集SO2、H2S、CO、HF露点及纯度分析仪综合于一体，将原来要用多台仪器才能实现的功能集中在一台仪器。一次现场测量，即可完成两项指标检测，大大节省设备中的气体，一次测量节省3/4气体用量，同时减少用户的工作量，提高了工作效率。

快速省气：开机进入测量状态后，测量时间为5min左右。

自锁接头：采用德国原装进口自锁接头，安全可靠，无漏气。

数据存储：采用大容量设计，最多可存储250组测试数据。

高清显示：采用4.3寸触摸屏，直接显示测量的各个数据。

内置电源：超大容量锂电池，一次充足可连续工作10小时。

电子流量：内置电子流量计，全程数字显示流量，并带有流量超限报警功能。

开放式标定：本仪器具有标定功能，仅需在仪器上操作就可完成整个标定工作。

参数

H2S 测量范围 0～100ppm

检知量 ≤0.1ppm

准确度 ±0.5%

重复性 ≤1%

SO2 测量范围 0～100ppm

最小检知量 ≤0.1ppm

准确度 ±0.5%

重复性 ≤1%

CO

测量范围 0～1000ppm

检知量 ≤1ppm

准确度 ±0.5%

重复性 ≤1%

HF 测量范围 0～10ppm

检知量 ≤0.1ppm

准确度 ±0.5%

重复性 ≤1%

露点 测量范围 －80℃～+20℃

准确度 ±1℃

重复性 ≤1%

纯度 测量范围 0%～100%

测量精度 ±0.5%

重复性 ≤1%

环境温度 －30℃～＋60℃

环境湿度 0～100％ RH

电源 AC 220V

内置充电电池

电池性能 充电时间：20个小时；使用时间10小时以上。

重量 6公斤

尺寸 350×150×300mm3

工作温度 －40℃～＋80℃

对于六氟化硫气体湿度的测量，常用的方法有重量法、库仑电解法、阻容法和露点法。第一种方法对环境条件要求比较高，测量的时间长，一般只用作仲裁分析；第二种方法测量时耗气量较大，不用时设备需长年通电干燥，而且重复性差。现场测试时常利用后 2 种原理制成的测量仪进行测量。

阻容法通常使用氧化铝传感器，当水分进入到氧化铝传感器内部会使其上的电容值发生变化，测量传感器上的电信号的变化从而得到相应的水分值。近些年来这种方法被不断改进，通过高分子材料延长其寿命，减小了体积和重量，但还是无法从根本上改变这种测量方法易污染，速度慢，寿命短的缺点。

气体中微量水分的测试最为准确和经典的方法是露点法。当气流流过镜面时对镜面降温，使水分在镜面结露，当水分在镜面达到动态平衡时，测量镜面的温度便得到了气体的露点温度，通过计算就可以得到气体中水分的含量。采用该方法的设备因需要相应的制冷单元因此重量相对阻容法较重，但基本上不需要维护成本，寿命长，准确度高。

国内外的精密微水测量仪多采用该种方法。采用露点法的微水仪也因为具有准确度高、维护成本低、易于现场使用的特点而广为用户所使用。露点传感器是湿度测量史上最早发展起来的方法之一。1845 年雷诺使用乙醚蒸发法进行制冷，使用银套管作为镜面，采用目测的方式确定露层的形成，使用玻璃温度计指示露点温度，开发出现代露点仪的雏形。1851 年，雷诺型露点传感器开始采用光学的方法观察露的形成。到了 20 世纪，科学技术的发展为全面革新露点传感器的发展奠定了基础。在原有的露点传感器的基础上，人们对镜面温度的测量、制冷方法、露的检测技术和冷镜材料等进行了不断地改进，并对露层的结构、机理以及露层的光电性质进行了研究，把露点计的性能和准确度提高到一个新的水平。

露点仪利用不同水份含量的气体在镜面上会结露温度不同的原理，采用光电检测技术，检测出露层同时测量结露时的温度从而获得露点。目前精度最高的是镜面式露点仪，其中镜制冷的方法包括半导体制冷、高压空气制冷和液氮制冷。该类露点仪采用直接测量方法，在保证镜面制冷高效率、检露准确和测量结露温度精密的前提下，可作为标准露点仪使用。目前，镜面式露点仪国际上最高精度达到±0.1℃（露点温度），一般精度可达到±0.5℃以内。国内设备还无法达到该性能要求。