一组SF6气体湿度测试异常数据的分析

刘 杨,陈昱同,常晋兵

（1.国网山西省电力公司技能培训中心临汾分部,山西 临汾 041000； 2.国网山西省电力公司电力科学研究院,山西 太原030001；3.国网山西省电力公司晋城供电公司,山西 晋城 048000）

一组SF6气体湿度测试异常数据的分析

刘 杨1,陈昱同2,常晋兵3

（1.国网山西省电力公司技能培训中心临汾分部,山西 临汾 041000； 2.国网山西省电力公司电力科学研究院,山西 太原030001；3.国网山西省电力公司晋城供电公司,山西 晋城 048000）

在用冷凝式露点仪对某500 kV变电站组合电器进行湿度测试时,发现部分气室湿度超标,用阻容湿度仪测试的数据却在合格范围内。通过3台仪器现场对比测试及分析,确定数据差异是因所用仪器原理不同和露点仪使用不规范造成的。总结现场测试SF6气体湿度注意事项,为技术人员提供参考。

SF6气体湿度测试；露点法；阻容法

0 引言

SF6气体具有稳定的化学性质和优异的绝缘性能，作为绝缘介质已被广泛应用于高压电气设备，如组合电器、SF6电流互感器等。加强SF6气体质量监督显得尤为重要，而湿度是SF6气体监督中的一个重要指标，它会影响气体的绝缘性能和灭弧能力[1-2]。目前现场湿度测试常用的方法主要有露点法和阻容法，通过一次异常测试数据的对比和分析说明，因2种方法原理不同，所以影响因素和注意事项也不同。对露点法和阻容法注意事项进行总结，以提高现场湿度检测的准确性和气体监督能力。

1 测试案例

检测人员在对某500 kV变电站进行抽检验收时发现，多个气室湿度测试数据偏大，其中有8个气室湿度超过标准要求，而且与调试单位前期检测的数据差异很大，如表1所示。因2次测试的时间不同，温度、湿度不同，所以不能对结果做出定论。2015年6月12日，验收人员、调试人员及监督人员三方同时对数据异常气室进行比对检测，所用仪器及测试环境如表2所示，测试结果如表3所示。测试环境温度为30 ℃，首测指在检测同一气室时，3台仪器依次检测，验收单位仪器在最先检测，末测指验收单位仪器在最后检测。

表1 首次验收时SF6气体湿度测试差异μL/L

表2 SF6气体湿度测试仪器列表

表3 SF6气体湿度同时比对测试结果（20 ℃体积比）μL/L

《SF6电气设备中气体管理和检测导则》（GB/ T8905—2012）对投运前SF6设备气体湿度作如下规定：灭弧室:≤150 μL/L；非灭弧室：≤250μL/L。根据表3的检测结果，监督单位和调试单位2台测试仪器测试结果均符合标准要求，验收单位的测试结果中2003断路器B相和2502断路器B相气室检测结果超出标准值。从测试数据来看，验收单位最后测试时，数据都很小，且与其他2家单位测试结果相近，如果验收单位第一个测试，数据就偏大，有2 个还超过标准。经分析，主要原因是冷凝式露点仪与阻容湿度仪原理不同，测试方法有区别。露点仪首先进行检测时，管路中水分对其造成干扰，现场测试时没有进行重复检测，因此测试数据偏大。

2 数据异常原因分析

2.1 湿度测试原理

电力系统中SF6气体现场湿度测试常用的方法有电解法、露点法和阻容法。而目前现场应用较多的仪器为冷凝式露点仪和阻容湿度仪[3-4]，尤以阻容湿度仪用量最大。

2.1.1 冷凝式露点仪

冷凝式露点仪，将气体以一定流速流过金属镜面，镜面用制冷器进行人工冷却。当气体中的水蒸气随镜面冷却达到饱和时，将有露（霜）在表面形成，准确测量此时镜面的温度，即为该气体的露点温度。因此，当被测SF6气体在检测时一旦其中水分在镜面结露，仪器即检测到此时镜面温度，此时读数为被测气体湿度。冷凝式露点仪是准确、可靠且最基本的测量方法，但其缺点是价格比较昂贵。

影响冷凝式露点仪测量准确度的因素较多，如测量低湿度气体时不容易稳定，测试时间较长；仪器容易受环境温度的影响，外部环境温度较高时会出现虚假读数；连接气路和接头中残留水分会增大测试误差；蒸气杂质及粉尘会干扰测量结果。

2.1.2 阻容湿度仪

阻容式湿度仪的测量探头是用Al2O3、薄膜或半导体等亲水性材料制成，这些传感器探头的电阻和电容值随气体湿度的变化而变化，当被测SF6气体湿度稳定时，传感器电容值（电阻值）也随之稳定，对气体湿度和等效电容（电阻）值进行标定，就可以测试气体湿度。

阻容湿度仪优点是结构简单，体积小，测试快速准确，适用于现场测试使用。缺点是传感器探头受温度影响大，且会出现湿度滞后现象，需要定期对其进行标定。

2.2 异常原因分析

SF6气体现场湿度检测连接示意图如图1所示。

图1 SF6现场湿度测试示意图

在检测过程中，只有当被检设备气室的气体被引入检测仪器，且当检测仪器处于检测进行中时，才是真正反映测量结果的示值。因此检测时应保证仪器检测样品不受被检设备管路、取样口、仪器连接管的污染。

在本次现场测试中，依次连接各台仪器测量。当冷凝露点仪先于其他仪器测量，依据冷凝法测试原理，被测SF6气体在检测时一旦镜面结露，仪器即捕捉到光电信号，检测此时镜面温度，即为气体露点。而此时一旦被检设备中管路、取样口残留气体湿度超标，将造成提前在镜面结露，测试完成的现象。真正代表气室的气体未被检测，测试结果偏高。

当冷凝露点仪在其他仪器后面测量时，由于前面测试仪器在测试时大量被测设备气体已被排出，当冷凝露点仪接入后仪器检测到的将是被检气室内气体，检测结果与前面的检测仪器一致。

阻容湿度仪的测试过程是动态变化的，当被测气体湿度变化时，相应电容值也随之变化。因此，只要测试时间足够长，被测设备气室气体引入仪器时，由于气室中SF6气体湿度相对稳定，传感器电容值也随之稳定，此时读数即为被测气体湿度。

所以，表3中有3个气室测试偏高是由于冷凝法的测试原理本身局限性所致，且现场测试时没有进行冷凝法的重复检测。因此，对于冷凝法的测试，应严格依据国家标准《气体中微量水分的测定：露点法》（GB / T5832.2—2008）的规定：“测量时应消露后重复测定一次，当2次平行测定的误差满足仪器规定的要求时即可停止测定。

3 提高测试准确度的措施与要求

SF6电力设备中气体湿度的测量属于痕量测试范围，对于低水分的测量干扰因素多，对被测设备的密封性及检测仪器的质量均要求严格。不同的检测原理的仪器适用范围也各不同，为提高现场检测结果的准确性，排除干扰因素，提出以下建议。

a）环境温度的影响[5-6]。环境温度对测试结果影响很大，湿度测试结果一般与环境温度成正比。可根据设备生产厂家提供的温度校正曲线对湿度进行校正，当没有校正曲线时，可参考DL506—2007 《SF6电气设备中绝缘气体湿度测量方法》附录C进行温度换算。因不同设备、不同生产厂家的温度校正曲线不尽相同，普遍意义的温度换算公式也不完全具有代表性。建议湿度测试时应尽量避免高温或低温，最好选择20 ℃左右进行。

b）注意复测的重要性。若在气温较高时的湿度测试值超过标准较多时，则应在气温接近20 ℃时复测，以避免误判；同样，若气温较低时湿度测试值接近标准时，也应在20 ℃时复测，以避免漏判。

c）冷凝式露点仪受制冷功率影响，高温时测试数值误差较大；检测低湿度气体时，测试时间较长；容易受蒸气形式杂质（如烃类）的干扰，造成测试值过高的假象。

d）阻容法湿度仪在检测时要确保测试时间足够，数据稳定后再读取，确保气体具有代表性。

e） 各种湿度测试仪都应每年进行检定及校准，现场检测用仪器必须确保在校验合格期内。

f）现场湿度检测推荐采用阻容法。阻容法测试响应快，抗干扰强，特别是在夏季温度高于30 ℃的户外测量时应尽量选用阻容法测量；冷凝法测试精度高，但对环境要求苛刻，湿度测量时耗时长，适用于实验室等洁净条件下比对使用。

4 结束语

为提高现场湿度测试准确性，提出一些措施建议。

a）冷凝式露点仪测试时应注意环境温度、杂质蒸气、管路内湿气的影响，要重复测试，当数据超标时，应利用阻容湿度仪进行对比测试分析。

b）阻容法测试响应速度快，抗干扰强，推荐现场湿度测试采用阻容湿度仪。

c）重视环境温度对测试结果的影响，要进行温度换算，并尽量在20 ℃左右测试；当温度较高或较低时测试数据超标时，都应在20 ℃左右复测。

[1] 广东电网电力科学研究院，重庆电力试验研究院，安徽省电力科学研究院, 等. 六氟化硫电气设备中气体管理和检测导则: GB 8905—2012 [S]．北京：中国标准出版社, 2013:3-4.

[2] 成都仪器厂. 湿度测量方法: GB 11605—2005 [S]．北京：中国标准出版社，2005:1-9.

[3] 周岩．DP19型露点仪现场使用异常现象分析[J]．华通技术，2004 (2)：26-28．

[4] 毕玉修．用露点仪现场检测SF6气体湿度中异常现象分析[J]江苏电机工程，2006 (5)：56-58．

[5] 徐康健，朱向明．气温对SF6气体湿度测试结果的影响及对策[J]．高压电器，2007 (2)：149-150．

[6] 潘湛荣．影响SF6气体湿度检测准确性的原因分析[J]．广东电力，2005 (12)：52-55．

Analysis on a Group of Abnormal Data of Humidity Measurement of SF6Gas

LIU Yang1, CHEN Yutong2, CHANG Jinbing3

（1. State Grid Skill Training Center of SEPC, Linfen Branch, Linfen, Shanxi 041000, China; 2. State Grid Shanxi Electric Power Research Institute of SEPC, Taiyuan, Shanxi 030001, China; 3. State Grid Jincheng Power Supply Company of SEPC, Jincheng, Shanxi 048000, China）

A part of GIS chamber humidity of one 500 kV substation exceeded the standard when it was tested by a condensation dew point instrument, however, when tested by using resistance capacity humidity instrument, the data were in the qualified range. Through contrast between three humidity instruments, it is concluded that the data difference was caused by different principle of humidity instrument and non-standardized operation. Points for attention are summarized for humidity measurement of SF6gas in substation, which could provide references for the tester.

humidity measurement of SF6gas; dew point method; resistance capacity method

TM930.115

B

1671-0320（2016）04-0028-03

2016-03-22，

2016-05-09

刘 杨（1984），女，山西太原人，2008年毕业于太原理工大学电气工程及其自动化专业，讲师，从事电气试验教学和研究工作；

陈昱同（1983），男，山西大同人，2008年毕业于华北电力大学高电压与绝缘技术专业，高级工程师，从事电气设备状态检测和技术监督工作；

常晋兵（1976），男，山西晋城人，2006年毕业于太原理工大学计算机科学与技术专业，工程师，从事技术监督和状态检修、电压无功管理工作。