1、文 件 編 號：起 訖 時 間：2015年12月2016年10月報 告 日 期：2016年10月項目負責人： 工 作 人 員：編寫人員： 審 核：批 準：摘 要近年來，隨著系統短路容量的增大、高載能用戶設備的頻繁故障及部分廠家所生產變壓器自身抗短路能力較差等原因，內蒙古電網公司所屬主變壓器因受短路沖擊而導致繞組變形變壓器損壞的嚴重事故已發生多起；事故原因分析結果表明短路故障所占比重尤其突出。基于變壓器短路沖擊損壞故障頻發、嚴重影響系統穩定和經濟運行，本項目對網內在運110kV及以上主變壓器因短路沖擊發生繞組變形的程度進行了研究，并對主變壓器抗短路進行了評估分級；依據評估結果對預防主變壓器繞組變

2、形提出切實可行的建議和措施，為針對性的開展管理工作和制定有效地預防變壓器繞組變形措施提供依據，確保電力系統的安全穩定運行。關 鍵 詞 主變壓器；繞組變形；短路沖擊目 錄 1 工作概況12 SF6紅外分解物檢測儀的研制及其性能研究42.1 紅外SF6分解物檢測儀的研制42.2 SO2紅外傳感器零位溫度漂移特性62.3 紅外和電化學傳感器的性能對比82.4 不同CF4和SF6體積比例下傳感器的測量性能103 SF6分解物檢測儀對比試驗124 局部放電與SF6分解物演化關系的研究165 技術難點與創新點206 社會與經濟效益22附錄1 關于開展SF6分解物檢測儀對比試驗的通知23紅外SF6分解物檢測

3、技術及其應用研究工作報告紅外SF6分解物檢測技術及其應用研究工作報告1 工作概況紅外SF6分解物檢測技術及其應用研究項目的工作分為三大部分：（1）SF6紅外分解物檢測儀的研制及其性能研究GIS、SF6斷路器等以SF6作為絕緣和滅弧介質的電力設備在電力系統中占有舉足輕重的位置，該類設備的運行狀態直接關系著系統的安全穩定性。在眾多GIS、SF6斷路器運行狀態的檢測手段中，分解物檢測法因其受現場電磁干擾小、可以準確定位缺陷或故障氣室等優勢，而得到了廣泛的應用。SF6分解物檢測儀檢測機理有電化學法、紅外法、紫外法、氣相色譜法和氣體檢測管法等諸多原理，各類檢測儀因其研制機理不同而各具優缺，檢測時需要依據

4、檢測對象及其環境進行選擇；其中，紅外法在多種化合物的組成檢測中具有明顯優勢，因而具有一定的研究意義和實用價值。該部分主要工作有：研制一臺利用紅外原理檢測SO2、CO氣體含量和SF6氣體純度的紅外分解物檢測儀，并依托此臺紅外檢測儀開展了SO2紅外傳感器的性能、紅外傳感器和電化學傳感器性能對比以及不同CF4和SF6體積比例下傳感器的測量性能等方面的研究。該部分的試驗研究借助中國計量院校驗合格的四通道MF-5B多組分動態配氣系統，將以SF6、CF4和N2為底氣的標準氣體配比至指定濃度，用于測試傳感器穩定性、響應速度和測量重復性等性能。試驗平臺如圖1所示。（2）SF6分解物檢測儀對比試驗SF6氣體分解

5、物檢測儀的校準方法缺乏相應的標準，使得儀器性能參差不齊，標準不統一，造成檢測結果混亂，難以進行故障判斷，給現場工作帶來很大的困擾。所以，該項目針對以上情況特開展SF6氣體分解物檢測儀比對試驗工作，將各供單位所有的SF6分解物檢測儀匯集于高壓試驗室，依次通入指定濃度的標準氣體對此測量性能進行了測試。如圖2所示的對比試驗測試平臺，專項監督檢測文件見附錄。在熟悉傳感器性能的基礎之上（該項目工作第一項內容），借助電科院現有的三臺使用情況不一的檢測儀，探尋了可以有效評估檢測儀測量性能的方法。在明晰試驗方法后，針對網內分屬于8個供電單位的13臺分解物檢測儀開展了對比試驗。SF6氣體分解物檢測儀校驗標準當前

6、國內并未公開出版相關規程或者標準，業內多以國家電網公司部門文件生變電（2011）50號關于開展SF6氣體分解物檢測儀檢驗工作的通知（簡稱50號文）作為參考標準使用。項目該部分綜合了傳感器測量性能和50號文中對測量誤差的規定，形成一套打分機制對比試驗中的檢測儀依據試驗測試結果逐項打分、劃分評估等級（A、B、C和D共計四級），并針對各等級的檢測儀提出切實可行的整改建議。圖1 分解物測量性能研究試驗平臺圖2 分解物測量性能研究試驗平臺（3）局部放電與SF6分解物演化關系的研究試驗前期的調研工作結果表明，局部放電（partial discharge PD）與其分解物存在一定關系，但是由于局部放電放電能

7、量較小、借助局部放電生成分解物較難，多通過長時間能量積累實現，相應試驗施壓時長以8-10h起。所以，試驗前期需明確模型的放電特性，再此基礎上確定試驗模型間距、外施電壓值、恒壓法或升壓法下的試驗步長、取樣氣的時間點等；即根據放電模型的特性及試驗研究要點，通過一周左右的探索性試驗，通過調整上述試驗控制參量得到一個較為理想的試驗過程，以研究局部放電與SF6分解物演化關系。如圖3所示，試驗利用GIS模擬腔體，借助電脈沖法、特高頻法和分解物檢測法對腔體內置的懸浮模型局部放電發展過程進行了研究。通過對局部放電發展過程中放電特征量變化趨勢的分析，總結了腔體內分解氣體的純度、水分含量、SO2、CO和H2S氣體

8、含量、脈沖法放電量、放電形式等特征量與局部放電發展過程之間的演化關系。在明確了局部放電發展過程中各放電特征量的變化情況的基礎之上，項目總結歸納各放電特征量的演化特點，為推進SF6氣體分解、擴散和氣體自恢復方面的理論研究和GIS、SF6斷路器現場局部放電的分解物檢測方法及其標準的制定，提供有價值試驗數據與結論。圖3 局部放電和分解物演化關系試驗平臺2 SF6分解氣體傳感器的性能研究2.1 紅外SF6分解物檢測儀的研制依托項目，項目工作人員和廈門加華電氣公司聯合研制了一臺紅外SF6分解物檢測儀。儀器具有檢測SF6氣體純度、水分含量和分解物含量三項功能，用于檢測分解物濃度的傳感器有SO2小量程紅外、

9、SO2大量程電化學、CO紅外、H2S電化學四個傳感器。該檢測儀可在線檢測SF6斷路器、GIS等SF6充氣設備中絕緣氣體純度、水分含量及其氣體組分和含量。如圖4所示的紅外SF6分解物檢測儀。圖4 紅外SF6分解物檢測儀本報告以50號文中對各檢測分解物組分的重復性及其允許誤差的相關規定作為依據（見表1），利用中國計量院校驗合格的四通道MF-5B多組分動態配氣系統和標準氣體對所研制檢測儀上述三項檢測功能的正確性及其準確性進行試驗測試。表1 各檢測分解物組分含量及其允許誤差（來源：50號文）檢測組分含量（L/L）允許差SO2和H2S0100.3L/L101003%CO0501.5L/L505003%5

10、0號文規定：SO2和H2S配氣濃度10L/L，CO配氣濃度50L/L時，以絕對偏差Cg表示重復性，利用式（1）的計算公式進行計算；SO2和H2S配氣濃度10L/L，CO配氣濃度50L/L時，以相對偏差Cv表示重復性，利用式（2）的計算公式進行計算；要求取6次試驗數據進行計算。 （1） （2）其中表示各次示值的算數平均值；第i次檢測的儀器示值；檢測次數。根據上述計算方法，本項目對分解物檢測儀的純度、水分和SO2小量程紅外、SO2大量程電化學、CO紅外、H2S電化學等傳感器的性能進行了試驗。表2、3為分解氣體傳感器單組份和多組分測試試驗用表。圖5為試驗人員進行分解物檢測儀性能研究時的照片。表2 單

11、組份氣體測試試驗表（CO氣體）標氣（L/L）儀器示數（L/L）誤差（max）02050100200300502表3 多組份氣體測試試驗表試驗次數標氣及含量（L/L）示數1（L/L）示數2（L/L）示數3（L/L）第一組SO210H2S2CO100第二組SO22H2S10CO100第三組SO25H2S5CO200圖5 紅外分解物檢測儀性能研究試驗照片2.2 SO2紅外傳感器零位漂移特性試驗人員在SF6分解物檢測儀的研制過程中發現，檢測儀使用時長不同、待機時長不同都會引起SO2 紅外傳感器自身溫度變化，而該溫度變化直接影響傳感器測量結果的準確性。那么，儀器使用工作環境不同、溫度條件不同，SO2紅外

12、傳感器所體現出測量示數波動較大、零位漂移等問題是否存在可循規律，該規律是否具有通過性等問題均是本項目研究的重點。針對上述問題，本項目對SO2紅外傳感器的零位穩定性、零漂特性曲線和測量特性等進行了試驗探究。該部分試驗將SO2紅外傳感器、傳感器變送板及氣路置于恒溫箱內，調節恒溫箱至指定溫度，然后利用四通道MF-5B多組分動態配氣系統配置試驗用指定濃度的氣體，通過導氣管將氣體導入傳感器后逐點測試。測試記錄表如表4所示。表4 各試驗溫度下零位偏移量的測試值溫度()-10-50510131415零位偏移量（L/L）溫度()1617181920212223零位偏移量（L/L）溫度()24252627303

13、540零位偏移量（L/L）根據表4所示繪制圖6所示的零漂特性曲線。繪制該曲線的意義在于，當標定時的環境溫度和實際測試的環境溫度有差異時，亦或檢測儀所處測試環境不方便標定時，紅外傳感器的零位變化值便可查閱上表或者圖6的零漂特性曲線便可進行零位漂移修正。圖6 SO2紅外傳感器零位溫漂特性曲線明確零位漂移特性后，傳感器在某一溫度下當SO2氣體濃度不同時其測量值是否會發生變化，是本文需明晰的又一內容。于是，本項目利用表5所示的試驗內容對SO2紅外傳感器的測量特性進行了研究。表5 試驗溫度下不同SO2氣體濃度時測量偏移量及其偏差溫度()零位偏移量5L/L偏移量10L/L偏移量20L/L偏移量5L/L測量

14、值偏差10L/L測量值偏差20L/L測量值偏差1013141516171819202122232425262730在明確零位穩定性、零漂特性曲線及濃度線性度等問題的基礎上，實際使用中可免去SO2紅外傳感器零位標定工作，從而提高了其在SF6分解物檢測中的實用性。2.3 紅外和電化學傳感器的性能本部分內容研究采用逐點多次測量的方式，按濃度增長減小增長減小增長的順序進行試驗。試驗前，先用純SF6氣體沖洗傳感器30min，保證電化學傳感器內部無殘留。而后，利用配氣裝置按照預先設定的濃度配置氣體，并將配置后氣體并聯通入兩臺檢測儀中，儀器檢測時間為3min。試驗認為被測氣體從低濃度增長至高濃度再降至低濃度

15、后，記為一組有效數據，整個試驗共測量五組有效數據，以對比研究紅外和電化學SO2傳感器、CO傳感器檢測SF6分解物時的準確性、穩定性、測量響應時間等性能的優劣。表6為傳感器對比試驗測量數據及其測量誤差值試驗用表；其中，表中填寫數據為測量3min時間內所得實驗穩定數據的平均值取整后的數值。圖7為試驗人員在進行該項試驗時的平臺照片。圖8為CO紅外和電化學傳感器性能比較曲線。表6 SO2紅外和電化學傳感器測量值及其誤差（單位：L/L）標氣濃度紅外法讀數電化學法讀數紅外法誤差電化學法誤差試驗組次2.0第三組濃度增長5.010.020.050.060.050.0第三組濃度降低20.010.05.02.00

16、.02.0第四組濃度增長5.010.020.050.060.0圖7 傳感器性能對比測試試驗圖8 CO紅外和電化學傳感器性能比較曲線2.4 CF4和SF6不同體積比例下傳感器的測量性能內蒙古地區的部分斷路器內充氣體介質為SF6+CF4的混合氣體，其中CF4體積比（V/V%）為30%或者40%。用于SF6斷路器的分解物檢測儀是否可以直接用于SF6+ CF4混合氣體作為絕緣和滅弧介質的斷路器，該問題未見相關研究，其正確性和準確性如何有待驗證。同時，各類基于不同原理的檢測儀在檢測SF6斷路器的分解物時所具有的優良性能，是否仍可在SF6+ CF4混合氣體分解物檢測中得到保留、亦或檢測更為精準均需進一步對

17、比驗證。所以，該部分利用配氣系統分別配置CF4氣體占SF6+CF4混合底氣體積比為2%、5%、10%、40%、60%的標準底氣，依次測量SO2、CO、H2S等單組分氣體及多組分氣體在上述各類標準底氣下的測量數值，以探尋SF6+CF4混合底氣下各傳感器的性能。表7和表8為該部分試驗結果記錄用表。圖8為試驗數據擬合曲線。表7 SF6+ CF4為底氣時SO2紅外和電化學傳感器對比試驗用表氣體檢測CF4（V/V%）標氣（L/L）紅外法SO2（L/L）電化學法SO2（L/L）202510502510100251040025106002510表8 SF6+ CF4為底氣時CO電化學傳感器試驗用表CF4（V

18、/V%）標氣含量054060示數（L/L）02050100200圖8 CF4體積含量對CO電化學傳感器性能的影響3 SF6分解物檢測儀對比試驗為了解網內分解物檢測儀的基本信息及其使用狀況，該項目開展了網內的SF6分解檢測儀對比試驗， 各供電單位于2015年11月9日到11月17日將在用的SF6分解檢測儀送至電科院高壓所，同時需附表反饋各臺檢測儀使用情況，信息統計表見表9。表10為分解物檢測儀送檢登記表（供電局用），每個供電單位一份作為儀器送取憑證。圖9 分解物檢測儀信息統計表單位型號生產廠家出廠日期傳感器原理（紅外、化學、紫外、色譜、螢光等）使用情況（良、一般、差、不詳）使用頻度（很多、多、一

19、般、很少、未使用）檢測報告備注：設備照片：說明：檢測報告：填寫“有”或“無”；報告隨檢測儀一并送檢。圖10 分解物檢測儀送檢登記表（供電局用） 單位型號生產廠家出廠日期開機是否正常配件資料附件充電器接口（箱）進氣管排氣管接地線說明書檢測報告是否復印件送檢人確認簽字： 送檢時間：接收人： 是否和負責人聯系：備注：試驗后各供電單位憑此登記表取儀器；本次對比試驗供檢測8個供電單位、13臺分解物檢測儀，各儀器基本情況如下，見表11。表11 各供電單位檢測儀基本情況單位型號生產廠家出廠日期原理使用情況使用頻度呼供JH4000A-2廈門加華2013.4.13電化學良很少包供GC805南京廣創2010.10

20、.28不詳良一般CXPZ淄博方聯2015.8.18不詳不詳未使用巴盟局JH4000C-4 廈門加華2013.1.6電化學良一般鄂供RSM-200常州人本2012.10.19不詳一般一般JH4000D-4廈門加華2013.12.13電化學良一般超高壓局JH4000C-4廈門加華2013.3.8電化學一般很少A601FA河南日立信未知不詳一般很少阿盟局GC805南京廣創2013.1.8不詳不詳未使用錫盟局GDPF-II保定天騰2012.11電化學不詳未使用薛供廈門普華、儀器故障返廠烏海局未配置烏盟局未配置（1）所屬廠家：廈門加華4臺、南京廣創2臺、淄博方聯1臺、常州人本1臺、河南日立信1臺、保定天

21、騰1臺及廈門普華1臺。（2）出廠時間：2010、2011和2015年各一臺，2012年2臺、2013年5臺。（3）傳感器原理：傳感器原理報送信息分為“電化學”和“不詳”兩種，根據當前國內廠家的研制情況，上述試驗的10臺儀器應均為電化學原理。（4）使用情況：將儀器使用情況劃分為“良”、“一般”、“差”和“不詳”四種情況后對各供電單位儀器進行統計；其中，呼供廈門加華JH4000A-2、巴盟局廈門加華JH4000C-4、鄂供廈門加華JH4000D-4和包供南京廣創GC805等四臺儀器供電單位認為儀器性能良好。（5）使用頻度：將儀器使用情況劃分為“很多”、“多”、“一般”、“很少”和“不詳”五種情況后

22、對各供電單位儀器進行統計；即便是上述四臺供電局認為使用情況良好的儀器，其使用頻次也多為“一般”和“很少”兩個情況。可見，利用標準氣體進行分解物檢測儀性能對比試驗便十分必要了。為準確對比評估網內各供電單位所有SF6分解物檢測儀的性能品質，借助所配置的濃度為4.88L/L、9.95L/L的SO2氣體，濃度為1.08L/L、18.4L/L的H2S氣體和濃度為98.5L/L的CO氣體等五瓶標準氣體，分別對電科院自主所有的三臺不同廠家、不同檢測原理的SF6分解物檢測儀響應時間、測量重復率、儀器示數穩定時間等儀器測量性能進行了研究。表12為電科院所有的三臺檢測儀標準氣體檢測匯總。表12 標準氣體檢測匯總（

23、單位：L/L）氣體種類濃度儀器1儀器2儀器3CO98.5102.1102.096.497.998.6102.5SO2 4.884.84-6.204.674.742.32.49.9510.4-13.0610.5210.505.25.2H2S1.080.930.861.151.060018.410.4610.5616.6916.6915.115.2試驗結果表明：驗證檢測時間取23min、56min兩個時間測量點可較全面的考量內SF6分解物檢測儀的測量品質。基于上述研究結果，試驗人員對各供電單位的檢測儀進行測試，如圖9所示。（a）試驗人員在調整檢測儀進氣流量（b）試驗人員在記錄試驗數據圖9 分解物檢

24、測儀比對試驗50號文中對檢測儀檢測范圍及其精度做出如下規定，本項目依次為據對儀器測試結果實行了打分制，根據得分情況評估儀器等級。本次評估中將儀器類別劃分為A、B、C和D四個等級，其中A級的檢測儀得分為5分，該級檢測儀的各項被檢測氣體的測量誤差均滿足50號文件的規定，即A類檢測儀屬合格儀器；B級檢測儀得分范圍在(5，6.5之間，該級的檢測儀應保證其五項檢測結果中至少有三項檢測結果的誤差符合50號文件的誤差規定，且其余兩項結果相對應的傳感器可用（非傳感器無示數或者誤差極大）；C級的檢測儀要求其檢測結果中至少有四項檢測數據的誤差范圍在1.5倍規定誤差之內，計分范圍在(6.5，8之間；其余得分大于8分

25、的儀器即為D級。評估結果見表13所示。表13 網內分解物檢測儀試驗檢測評估結果等級單位廠家型號得分是否校驗A電科院廈門加華JH3000-55是B電科院廈門加華JH50006是巴盟局廈門加華JH4000C-4 6.5否C超高壓廈門加華JH4000C-47否呼供廈門加華JH4000A-27.5否鄂供廈門加華JH4000D-47.5否阿盟局南京廣創GC8057.5否D電科院泰普聯合STP10009否錫盟局保定天騰GDP F-II9.5否包供南京廣創GC80510否包供淄博方聯CXPZ10否鄂供常州人本RSM-20010否結合表13的評估結果和各臺儀器的使用、校驗情況，本項目針對各等級檢測儀給出結論或

26、提出整改建議。（1）A級僅一臺儀器，即電科院所有的JH3000-5檢測儀，該臺儀器購買的時間較早、使用年限較長，但其2015年4月份返廠校驗后在本次對比試驗中的測量性能最佳；可見，定期校驗儀器的重要性。（2）B級儀器多表現為個別傳感器測量誤差偏大，但其誤差范圍多集中于50號文規定誤差范圍的1.5倍左右（個別傳感器誤差微超過1.5倍誤差）；為保證后續使用的有效性，建議儀器所有單位返廠校驗；通過標準氣體的校驗，廠家對其編寫軟件參數的調整后可有效提高儀器的檢測性能。（3）C級儀器共計4臺，該等級儀器的傳感器測量誤差有符合誤差范圍、誤差小于1.5倍50號文規定范圍和測量結果不準確三種情況；建議返廠進行

27、校驗、并針對部分測量不準確的傳感器做更換處理。（4）D級的傳感器由于測量誤差大，建議返廠更換傳感器處理。4 局部放電與SF6分解物演化關系的研究為探究GIS或者SF6斷路器內部發生局部放電時，SF6氣體在局部放電所產生的能量場和熱場中會發生怎樣的氣體分解、擴散及其自恢復等現象，本項目構建了局部放電與其分解物演化關系試驗平臺。該試驗平臺除可利用電脈沖電流法、超高頻法、超聲波等局部放電帶電檢測方式研究局部放電外，腔體還預留有取氣閥門，通過取氣閥門可將腔內氣體利用導氣管輸入到SF6分解物檢測以內，用以在線檢測當前放電情況下、腔內SF6氣體的分解情況；此外，該腔體可同時利用電脈沖電流法、超高頻法和分解

28、物檢測法等多種方法研究局部放電，可實現多途徑、更全面的局部放電檢測。試驗采用階段性恒壓法，試驗從每日從9:00開始升壓至110 kV后，恒壓7.5h至下午16:30降壓。次日重復上述試驗。試驗現象記錄表如表14所示。表14 局部放電與其分解物演化關系試驗現象記錄表日期：背景：腔體壓力：施壓起始時間：施壓時長：放電特征測試儀器純度水分(20)分解物H2SHFCOSO2溫度原氣泰普聯合加華3000加華5000腔體泰普聯合加華3000加華5000SF6分解物與局部放電演化關系的探索試驗按照上文所述的施壓方式，試驗從7月9號開始直至7月19號結束。統計各放電特征量得到表15和圖10、11和12腔體內氣

29、體純度、水分和分解物曲線的變化趨勢。表15 懸浮模型局部放電發展過程中分解物信息統計表日期檢測次數純度（%）水分（L/L）（20）分解物（L/L）放電特征SO2COH2S9199.98388.70偶見單支<30pC大幅值放電10299.96377.4311399.90408.3312499.86459.6913599.84558.26間歇性大幅放電持續時長增加14699.86615.2115799.90852.3216899.79771.70大幅值連續放電17999.88759.10181099.86910.010.62191199.75803.821.18201299.86795.04

30、2.44211399.85965.933.69221499.74888.745.64231599.28938.007.48241699.74915.2911.314.725上1799.771132.2712.935.2未加壓25下1899.771180.2413.855.70.126上1999.751156.0215.096.40.1226下2099.721034.2015.716.40.2527上2199.721179.2516.476.80.2727下2299.671119.4017.457.60.3128上2399.681441.3317.787.80.3628下2499.681256.

31、2818.127.70.3729上2599.671427.2918.557.80.45圖10 腔體內氣體純度變化曲線圖11 腔體內氣體純度變化曲線（a）SO2（a） CO（C）H2S圖12 腔體內分解物含量變化曲線結合上述的試驗和分析過程，SF6局部放電及其分解物之間存在如下特征，（1）局部放電和分解物的關系：伴隨著局部放電的發展，分解物檢測儀分別對腔內氣體純度、水分和分解氣體的含量進行的檢測結果表明，通過檢測分解物種類和含量可以用于局部放電發生與否的初步判斷。（2）局放發展過程中的放電特性：局放發展過程中，放電由起初偶見單支的幾十pC放電變化為大幅值、雙支、多支和多支簇狀放電，放電也由間歇性

32、放電逐步變為了連續性放電；放電量的增加、放電頻次的增多表明放電的嚴重程度增加。（3）局放發展過程中的氣體品質：SF6氣體劣化的第一表現為氣體純度下降；局部放電過程中氣體分解會產生水分，所以單純用檢測GIS或者SF6斷路器的氣體微水含量來推測其本體是否受潮可能存在一定的局限性；局放嚴重程度不同，所產生的分解氣體種類和含量有所區別，該試驗中分解氣體的產生順序依次為SO2、CO和H2S，且三類氣體的擴散速度分別為CO氣體的擴散速度最快，其次為SO2和H2S氣體。（4）分解物擴散和自恢復特征：腔體內氣體的純度和水分含量兩項表明在腔體靜止過程中確實發生了氣體逆向自恢復反應，在試驗初期SF6氣體絕緣性能較

33、好的條件下，氣體在靜止過程中體現出了較好的自恢復性能；但在試驗后期伴隨著所檢測到的分解氣體含量的增加、氣體純度的明顯下降，單純的靜止已經難以逆轉氣體絕緣性能的下滑。5 技術難點和創新點（1）SF6紅外分解物檢測儀的研制：各種物質分子或其各種官能團對特定波段的紅外光才具有吸收特性，所以通過檢測被吸收波段的紅外光的能量值便可定量的測定分解氣體含量，該原理便是本項目所研制SF6紅外分解物檢測儀的理論機理。該臺儀器為國內首臺利用紅外原理作為檢測機理的SF6檢測儀，其軟硬件構成、各傳感器特性及其優缺點均未知，所以逐步攻克技術難點的過程，也便是儀器研制和創新的過程。同時，該部分研究成果申報國家專利一項。（

34、2）SO2紅外傳感器穩定性驗證實驗（溫度漂移特性）：利用紅外光檢測SO2氣體含量的方法，沿用了N2作為底氣時的SO2氣體含量檢測傳感器，由于N2和SF6氣體原子結構不同、對紅外光的吸收波段不同（N2不吸收紅外光），所以以SF6氣體為底氣的紅外法SO2氣體含量檢測時傳感器穩定性是否可以滿足使用，掌握及優化該傳感器成為了本項目研究的難點。項目通過試驗，明晰了SO2紅外傳感器的零位穩定性、零漂特性和測量特性，并以此繪制了零位漂移特性曲線，實際使用中可免去SO2紅外傳感器零位標定工作，從而提高了其在SF6分解物檢測中的實用性。（3）對比研究紅外法和電化學法傳感器檢測性能：就當前國內現場應用情況及各檢測

35、儀廠家的研制技術水平而言，針對SO2、CO、H2S和HF等特征氣體的各類方法之中，電化學法最為成熟，在國內電力行業得到了廣泛的認同和使用。然而，電化學法因通過電解液與被測氣體之間電化學反應實現氣體含量的檢測，所以當被測氣體含量較大時，其傳感器均會出現不同程度的飽和現象，致使高濃度試驗后需長時間通氣清洗后再進行低濃度檢測（底氣稀釋電解液）。此外，長期使用后，電化學傳感器多存在功能衰減現象，從而限制了使用有效時間。而紅外法可以有效避免電化學法的上述兩項劣勢。但是，HJ 629-2011固定污染源廢氣 二氧化硫的測定 非分散紅外吸收法中提到：SO2對6.82-9m波長的紅外光譜具有選擇吸收性，7.3

36、m波長的紅外輻射的光通量和濃度符合朗伯比爾定律，8.7m波長的紅外輻射的光通量相應特性明顯。從檢測原理角度講，SF6氣體的紅外吸收波長約為10.55m，SO2和SF6氣體紅外光吸收波長數值越是接近，則檢測難度就越大。所以，探究各類氣體不同機理傳感器的優缺和差異，是研制檢測儀和獲得準確有效檢測結果的必經過程。該部分研究難點的突破也是項目的創新成果之一。（4）不同CF4和SF6體積比例下傳感器的測量性能：對于以SF6+ CF4作為絕緣和滅弧介質的斷路器而言，當使用常規用于檢測SF6為分解物的檢測儀進行測量時，SO2、CO和H2S等分解氣體均存在較大的測量偏差。該研究針對在現場故障診斷中，是否能夠利用當前SF6分解物檢測儀檢測SF6+ CF4作為絕緣和滅弧介質的斷路器，這一疑問給出確定結論。同時，為開發研究SF6+ CF4分解物檢測儀提供一定試驗數據。（5）SF6氣體分解物檢測儀比對試驗：了解網內各供電單位的分解物檢測儀所屬廠家、出廠時間、使用情況和使用頻次等基本情況；通過合理有效的對比試驗，全面掌控各臺分解物檢測儀的測量工況及其測量誤差情況；根據試驗情況，劃分了分解物檢