内蒙古电力技术  2016, Vol. 34 Issue (006): 32-35   PDF    
引用本文
温冰, 李昂, 王琼 . SF6分解物检测仪器的性能评估[J]. 内蒙古电力技术, 2016, 34(006): 32-35.[doi:10.3969/j.issn.1008-6218.2016.06.020]  
WEN Bing, LI Ang, WANG Qiong. Performance Evaluation of Detection Instruments for SF6 Decomposition[J]. INNER MONGOLIA ELECTRIC POWER, 2016, 34(006): 32-35.[doi:10.3969/j.issn.1008-6218.2016.06.020]  
SF6分解物检测仪器的性能评估
温冰, 李昂, 王琼     
内蒙古电力科学研究院, 呼和浩特 010020
[收稿日期] 2016-09-10
[基金项目] 内蒙古电力（集团）有限责任公司2014年第一批科技项目（201401039）
[作者简介] 温冰(1985),男,河北人,学士,工程师,从事电力系统生产技术管理工作。
摘要: 分解物检测法广泛应用于SF6断路器、气体绝缘全封闭组合电器（GIS）等电气设备的状态评估和故障诊断中。但是，目前电力行业用SF6分解物检测仪器缺少统一的校验标准，难以判断检测结果的准确性。对此，以3台不同使用年限的SF6分解物检测仪为研究对象，探究了可以有效评估分解物检测仪测量性能的试验方法。之后利用已知体积分数的SO2、H2S和CO标准气体，采用该方法检测了内蒙古电网内多台SF6分解物检测仪，根据试验结果划分了各检测仪的性能等级，并针对检测仪的不足提出了相应的整改建议。
关键词: SF6分解物     检测仪器     测量特性     性能评估    
Performance Evaluation of Detection Instruments for SF6 Decomposition
WEN Bing, LI Ang, WANG Qiong     
Inner Mongolia Power Research Institute, Hohhot 010020, China
Abstract: Decomposition detection method is widely used in state evaluation and fault diagnosis of SF6 circuit breaker, GIS and other electrical equipments.There is no unified calibration standards of SF6 decomposition instrument in power industry, so the accuracy of test result is difficult to determine, which makes much trouble on the SF6 decomposition field detection.Based on the above issues, by using three SF6 decomposition detection instruments with different usage conditions, the effective method was explored on this paper, in order to evaluate the measuring performance of the SF6 decomposition detection instruments.Using the performance test method, through the SO2, H2S and CO standard gases with known concentration, the SF6 decomposition instruments were detected one by performance grades one in Inner Mongolia grid.According to the test results, all the decomposition instruments were divided by the evaluation methods, and the recommendations were proposed.
Key words: SF6 decomposition     detection instrument     measurement characteristic     performance evaluation    
0 引言

SF6气体广泛应用于电网中的开关设备、变压器等电气设备中，在SF6气体绝缘设备内部缺陷故障诊断及气体绝缘全封闭组合电器（GIS）故障定位方面，SF6气体分解物检测法具有受外界环境干扰小、灵敏度高、准确性好等优点，已成为运行设备状态评估和故障诊断的有效手段[1-9]。但是，目前电力行业对SF6气体分解物检测仪的校准方法缺乏相应的标准，仪器性能参差不齐，从而给现场检测和诊断等工作带来很大的困扰。

通常用于现场检测的SF6气体分解物检测仪多使用电化学传感器，该类型传感器存在电解液衰减、被检测气体体积分数过高时传感器电解液饱和等缺陷[10-12]。因此，开展SF6气体分解物检测仪测量性能比对试验，在明确其测量性能的基础上有针对性地提出整改建议，是保障现场检测结果有效性必不可少的工作环节。

本文依据检测仪检测范围及误差要求的相关要求[13]，利用已知体积分数的标准气体，以3台使用年限不同的SF6分解物检测仪为研究对象，探究可有效评估检测仪测量性能的试验方法。根据SF6分解物检测仪性能对比试验结果以及电化学传感器的特性，制订了检测仪性能评估方法，划分了仪器检测性能等级，并提出了相应的整改建议。

1 试验依据和平台 1.1 试验依据

根据国家电网公司《生变电（2011）50号关于开展SF6气体分解物检测仪检验工作的通知》（以下简称50号文）中针对检测仪检测范围及其误差要求，标准气体浓度，标准气体配气仪，单组分、多组分气体浓度检测数量及单组分测量重复性等分解物检测仪的性能指标做出了相应校验规定[13]。其中，检测仪检测范围及其误差要求见表 1所示。

表 1 检测仪检测范围及误差要求[13]
1.2 试验平台

表 2为分解物检测仪性能对比试验使用的标准气体及参数。气体瓶配置减压阀，可直接通过与检测仪配套的导气管将标准气体输入到分解物检测仪进行试验。图 1为SF6气体分解物检测仪性能比对试验设备。

表 2 标准气体种类及其体积分数

图 1 SF6气体分解物检测仪性能比对试验设备
2 分解物检测仪性能检测方法

利用已知体积分数的5瓶标准气体，对3台不同使用年限的SF6分解物检测仪的响应时间、测量重复率、仪器示数稳定时间等参数进行测试，以探究可有效评价SF6分解物检测仪的试验方法。

2.1 检测仪器概况

3台分解物检测仪编号分别记为1、2、3。其中，仪器1为新购置仪器，使用时间不足1 a（已经出厂校准）；仪器2于半年前返厂进行了传感器校准；仪器3于2010年购置至今，由于使用频率极低，一直未返厂校准。3台仪器均配置有SO2、CO和H2S 3种传感器，除仪器1的SO2传感器为红外传感器外，其余传感器均为电化学传感器，由于仪器1的SO2传感器检测原理不同，因此该仪器对SO2标气的测试结果不计入本次测试分析。

2.2 试验方法

试验前先开启SF6气体冲洗仪器管路及其传感器10 min，然后将已知体积分数的标准气体依次通过3台分解物检测仪，设检测周期为3 min，每3 min人工计时1次，直至仪器测试数据稳定。各仪器检测CO气体时的检测结果如表 3所示。

表 3 CO标准气体测试结果

利用上述检测方法，将5种标准气体分别通入3台检测仪，进行了2次独立检测。由于检测数据较多[14]，本文仅列出稳定值结果，具体见表 4所示。

表 4 标准气体检测结果汇总
2.3 试验结果分析

根据本次检测结果可知：（1） 仪器1对CO标气的2次测试结果存在微小波动，小于1×10-6；H2S气体测试数据表明传感器响应速度较快，测量结果较为准确。

（2） 仪器2的CO气体体积分数稳定时间需要3min；H2S气体测试数据呈逐步增长趋势，需25 min后体积分数彻底稳定，但3~5 min后测试数据基本稳定（离最终稳定值偏差小于1×10-6）；SO2测试数据稳定时间需要1~2 min。各类气体的2次测量结果偏差较小。

（3） 仪器3的H2S低体积分数情况下灵敏度不足，测试结果为0；虽然检测仪有SO2低、高体积分数和H2S低体积分数情况下的测试数值结果，但测量准确度较差；该台仪器仅CO气体检测结果较好。同时，SO2气体测试结果不准确，但其重复性较高，推测其传感器零位在软件设置时存在问题或者传感器自身零位漂移。

2.4 小结

综合表 3、表 4的检测结果，得出以下结论：

（1） SF6分解物检测仪性能对比试验的检测时间取3 min、6 min 2个时间测量点可较全面地考量SF6分解物检测仪的测量结果。同时，该检测时长可满足现场对检测时间的限制，避免带电检测时间过长给检测人员和设备增加不必要的安全隐患。

（2） 3台检测仪中，仪器1、仪器2的检测结果准确，仪器3的检测结果偏差较大，可见，电化学传感器的测量准确性与检测仪是否经过校验紧密相关，经过校验的仪器的检测准确性明显高于未经校验的仪器。

3 分解物检测仪性能评估及整改建议 3.1 检测仪性能等级划分

根据50号文对仪器测试误差的规定、文献[12]中对电化学传感器性能的研究成果采用上文所述的仪器性能检测试验方法，对内蒙古电网内各供电企业所有的12台分解物检测仪进行了性能检测[14]，并按如下评估等级判据进行了仪器性能等级划分：测量误差满足50号文的误差规定记为“1”，测量误差在50号文规定误差的1.5倍范围内，记为“1.5”，误差过大或者仪器无法正常使用（如仪器零位漂移过大或者存在不同气体之间存在交叉干扰等）记为“2”。12台被检检测仪的性能评估结果见表 5所示。

表 5 分解物检测仪评估结果

依据评估结果将仪器类别划分为A、B、C、D 4个等级，其中，A级的检测仪得分为5分，该级检测仪的各项被检测气体的测量误差均满足50号文的规定，即A级检测仪属合格仪器；B级检测仪得分范围在（5，6.5]，该级的检测仪应保证其5项检测结果中至少有3项检测结果的误差符合50号文的误差规定，且其余2项结果相对应的传感器可用（非传感器无示数或误差极大）；C级的检测仪要求其检测结果中至少有4项检测数据的误差小于50号文中1.5倍规定误差，计分范围在（6.5，8]；其余得分大于8分的仪器即为D级。

3.2 建议

结合表 5的评估结果和各台仪器的使用、校验情况可知：

（1） A级有2台仪器，即仪器1和仪器2，虽然2台仪器使用年限不同，但均在校验有效期内。

（2） B级仪器多表现为个别传感器测量误差偏大，但其误差范围多集中于50号文规定误差范围的1.5倍左右（个别传感器误差略微超过1.5倍误差）；为保证后续使用的有效性，建议仪器返厂校验。通过标准气体的校验，调整软件参数后可满足检测使用。

（3） C级仪器共计4台，该等级仪器的传感器测量误差分满足误差规定要求、误差小于50号文1.5倍规定误差和测量结果不准确3种情况。建议将仪器返厂进行校验，并更换部分测量不准确的传感器。

（4） D级仪器由于测量误差大，建议返厂更换传感器。该等级的部分仪器存在检测交叉干扰问题——检测仪通入1种气体（被测气体）时另1种气体（干扰气体）测量数值非零，试验中甚至出现干扰气体的体积分数随着被测气体体积分数的变化而变化的情况。对该类问题应核实其仪器气路是否完好、软件参数设置是否合理[15]。

4 结论

综合分解物检测仪性能检测试验结果和内蒙古电网内检测仪性能试验评估结果，得出结论如下：

（1） 分解物性能检测试验表明，由于电化学传感器电解液衰减，因此定期校验可保证仪器检测的准确度。

（2） 检测仪性能检测试验表明，选取3 min和6min作为检测时长可较为全面、准确地评估传感器的测量性能。

（3） 采用分解物检测仪检测已知体积分数的标准气体的方法，可掌握分解物检测仪响应速度、测量重复性等检测性能。本文所用的SF6分解物检测仪校验方法及性能等级评估方法可行，可供同行参考。

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