六氟化硫氣體濕度測量
作為優良的絕緣和滅弧介質，六氟化硫（SF6）氣體在高壓電氣設備中得到了廣泛的應用。為保證設備的安全運行和工作人員的人身安全，按規定必須對SF6氣體中的雜質含量進行相應的檢測，而濕度（或稱微量水分）測量就是其中zui為重要的一項。由于濕度測量，特別是微量范圍內的測量，受干擾因素較多，是*的難題，而SF6氣體的濕度測量更受到現場諸多條件的限制，常常難以得出準確的結果。根據多年從事六氟化硫濕度測量以及與國內同行交流合作中所積累的經驗寫成此文，以期對從事該項工作的監督檢測人員提供參考。
1 測試儀器
六氟化硫氣體濕度測量中使用的儀器，依據其工作原理的不同，通常有三種類型：電解式濕度儀、露點儀和阻容式濕度儀。
1．1 電解式濕度儀
電解式濕度儀采用庫侖法測量氣體中微量水分，其定量基礎為法拉第電解定律。當被測氣體以一定流量流經電解池時，氣體中的微量水分將全部被P2O5膜層吸收，并被全部電解。當吸收和電解過程達到平衡時，電解電流正比于氣體中的水分含量。從而可通過測量電解電流，得知氣樣中的含水量。
在結構上，電解式濕度儀增加了“旁通”氣路，用好旁通對快速準確的測量是至關重要的。通常取樣口、接頭、管道內壁都會吸附一定量水分，因此取樣時zui先流出的部分氣體的含水量較高，這些水分如果全部進入電解池，就會被吸濕性*的P2O5膜吸收，而電解的速度是有限的，則會導致吸收———電解平衡受到破壞，使電解池受潮，需要較長的時間重新建立平衡，從而降低測量工作的效率，也增加了被測氣體的消耗。旁通可使這部分氣體絕大部分不經電解池而被排掉，從而保護了電解池。在測試開始時，應只保留很小的測試流量，開大旁通流量，待估計氣體濕度已穩定后，再逐步增加測試流量，同時密切注意儀器示值，不使示值發生較大的突變。這樣操作可使儀器始終保持近似的吸收———電解平衡，直到測試流量達到規定的值，此時可減小甚至關閉旁通流量以減少被測氣體的消耗。通過這樣的方法可快速準確地得到測量結果，同時也節約了被測氣體。
1．2 露點儀
露點儀是zui準確的濕度測量儀器，但同時也是zui“嬌貴”的儀器。通常使用的自動露點儀操作雖然簡單，但極易受到各種干擾因素的影響，而不能得到正確的結果。
1．2．1 低濕測量
對于露點儀來說，越低的濕度越難以測量。一方面是因為測量低濕度氣體時需要較大的制冷功率和較長的制冷時間；另一方面，由于低濕度氣體中水蒸氣含量很少，而儀器的冷鏡面上需要收集到足夠多的水分子才能建立和氣相平衡的穩定霜層，這一過程需要足夠長的時間和足夠多的被測氣體。在這種情況下，儀器會指示已結露，其示值會以極慢的速度上升，有時會使測試人員誤以為已達穩定狀態而讀數，因而造成較大的測試誤差。遇到這種情況時應注意分辨。以常用的DP9、DP19露點儀為例，在這種狀態下，其出露指示器的指針雖已到達綠區，但未過中線，和正常狀態下指針偏向左側的情況是有所不同的。另外，正常情況下露點儀的示值變化呈阻尼振蕩并zui終穩定的形式，仔細觀察測量過程中儀器讀數的變化也可正確區分不同的狀態。
某些露點儀增加了低濕測量時的快速穩定裝置，例如DP19的“ORIS”裝置。其基本原理是當鏡面溫度降到預先設定的值而尚未結露的話，則儀器自動向測量室注入一小股濕氣，使鏡面快速結露，從而縮短建立平衡的時間。預設溫度可通過估計待測氣體的濕度來確定，對DP19通常可選－40℃或－50℃。正確使用該裝置可有效縮短測量時間。但該裝置的使用也受到諸多因素的制約，在某些情況下反而會產生震蕩，使測量失敗。此時，必須使該裝置退出運行。
1．2．2 溫度的影響
由于露點儀是通過冷卻鏡面使水蒸氣凝露來測量氣體濕度的，環境溫度的高低必然影響到制冷的效果。對于大多數測量下限為－60℃的露點儀，如DP9、DP19，在炎熱的夏季環境溫度很高時測量濕度較低的氣體，有可能出現儀器的制冷量達不到要求的情況，即鏡面溫度已無法再下降，但卻始終沒有結露。這種情況下，根據理論分析和DP系列說明書的*，可采用提高測量室內的氣體壓力，從而升高露點，zui后再進行換算的方法。但實踐證明，該法并不總是可行，大多數情況下儀器示值反復振蕩，不能得到穩定值。其原因可能是因為升高壓力后，SF6氣體液化溫度隨之上升，測量過程中SF6氣體在鏡面上液化從而干擾測定。
另外，實踐中還發現，DP9、DP19露點儀在高溫下可能會發生失控的現象。其表現是測量過程中，儀器示值突然迅速上升，zui終可能穩定于一個明顯高于氣體真實露點的數值。若不了解這一點，則可能將該虛假讀數作為測量結果。例如，自貢*用DP19對一臺開關進行測試時發現讀數為－20℃左右，與一周前的測試值約－40℃相差很大，經現場察看儀器讀數變化情況，確認是儀器失控所至。于是將儀器放在空調汽車內重新測量，得到了正確的讀數。在露點儀受高溫影響無法正常工作的情況下，目前的辦法是避開高溫天氣，如趁早晚較涼爽時進行測試，或換用其它類型的測試儀器。
1．2．3 SF6氣體凝華的影響
在測量低濕度SF6氣體，特別是SF6新氣時，應注意控制降溫范圍，不使鏡面溫度低于－63．8℃。因該溫度是SF6氣體的升華點，如鏡面溫度低于該值，SF6氣體則會在鏡面上固化。該固化物和水蒸氣凝結成的霜可能會形成一種混合物，在溫度上升到高于其升華點以后并不消失，從而對測量結果造成較大的負誤差。在一次典型的測量中，讀數偏低5℃左右。
1．2．4 鹽類的影響
必須小心不使鹽類進入露點儀的取樣管和測量室，如海邊地區空氣中的鹽分、操作人員的汗水等。因為每種鹽溶液都有其特定的蒸氣壓，若鹽類溶解于鏡面的露中，則會改變兩相的平衡狀態，造成測量誤差。
1．3 阻容式濕度儀
阻容式濕度儀是利用濕敏元件的電阻值或電容值隨氣體濕度的變化而按一定規律變化的特性進行濕度測量的。常用的濕敏元件有氧化鋁元件和高分子薄膜元件兩種，前者以PANAMETRICS為代表，后者以VAISALA為代表。這類儀器使用方便、測量范圍寬、相應快，但其主要缺點是準確度較差。由于其傳感器電參量和氣體濕度之間的關系曲線會隨時間和儀器的使用而變化，因此此類儀器需要經常標定才能保證測量準確。氧化鋁濕敏元件是非線性元件，需多點標定才能保證在其測量范圍內的每一段都具有相應的準確性。高分子薄膜濕敏元件可看作線性元件，理論上只需兩點標定。VAISALA的DMT242P儀器采用技術，在每次開機時通過加熱探頭改變相應的飽和蒸氣壓的辦法來校正響應曲線的截距，其穩定性得到了很大的提高，但仍需定期用標準源校正其完整的響應曲線。
2 環境條件
2．1 環境溫度
有關氣體濕度測試中的溫度修正問題，早在1990年國內已經提出并進行過討論和研究。對同一密封完好的氣室的測試表明，當環境溫度高時，所測得的氣體濕度相應也較高；溫度低時，氣體濕度相應也較低。造成這種現象的原因，主要是氣體中的水分和吸附在固體材料（金屬、絕緣材料、吸附劑等）表面的水分之間的吸附和蒸發平衡。溫度低時，較多的水分吸附在固體材料表面，氣相中的水分相對較少；溫度升高時，更多的水分進入氣相，使氣體濕度增大。
為消除溫度的影響，有關標準規定的濕度指標均指20℃時的值。為了數據的可比性，要求濕度測試也應盡可能在20℃的條件下進行。若測試環境溫度偏離20℃，就需要進行修正。但目前并沒有通用的修正公式或曲線。通常認為，溫度對氣體濕度的影響雖然其增減變化的趨勢是*的，但具體數值因設備結構的不同而有所不同，是否能找到通用的修正方法很難說。國外設備制造廠家通常提供了各自的修正方法。如ABB公司采用直線修正公式，即當環境溫度超過20℃時，按每℃加－0．5℃露點校正；
2．2 環境濕度
SF6濕度測試是在封閉條件下進行的，理論上環境濕度不影響測試結果。但環境濕度過大，對取樣接頭、管道和儀器的干燥處理不利，同時對測試系統的密封也要求得更為嚴格。通常不應在環境濕度過大的情況下測試，特殊情況下確有必要時，一定要嚴格檢查取樣管道的密封情況。
3 被測設備
被測設備本身的狀況也是必須加以考慮的因素之一。由于被測設備內部結構的復雜性，由設備內取 出的SF6氣體會受到設備的影響，其性質不同于實驗室發生源所產生的潔凈、穩定的恒濕氣流。通常，以下三種影響是必須加以注意的。
3．1 氣體濕度的均勻性
通常，設備內靠近取樣口、閥門、管道等處的氣體，其濕度相對較高，而本體內的氣體濕度較低。因此，從設備內取出的氣流，其濕度呈現逐漸下降并趨于穩定的變化趨勢。某些類型的設備，由于取樣管道較長，致使氣體濕度下降緩慢，甚至出現暫時的穩定，若把此時的儀器示值當作設備內氣體的真實濕度，顯然是不適當的。因為設備本體內的氣體占絕大部分，只有本體氣體的濕度才是有代表性的數據。這種情況下，可開大流量，必要時在采樣管路上加裝旁通，將這部分濕度較高的氣體排盡。具體情況需視設備結構而定。例如，平頂山的開關，取樣要經過密度繼電器，受到密度繼電器內受潮元件的影響，須經一段干燥時間才能得到穩定值；ALSTHOM的開關由于連接管路較長，也需要先排放一部分氣體；三菱和西開的開關，在充氣口處取樣則可直接得到本體氣體，若在檢查口處取樣則需經過一段管道，同樣需要先排放少量氣體。
SF6新氣的測量也存在類似的問題，一般是由于減壓閥受潮，在測試過程中不斷受到SF6氣體的干燥，其水分逐漸釋放到氣相中，直到*干燥為止。因此，儀器讀數也是不斷下降并逐漸穩定，通常需要經過較長的時間。
3．2 粉塵等固體雜質
電氣設備，尤其是運行時間較長的開關設備內的SF6氣體，往往帶有粉塵等固體雜質。
這主要是由于SF6在電弧作用下和金屬反應生成氟化物粉末和設備內吸附劑粉末散逸造成。若這些粉塵進入測試儀器，會造成測試誤差，嚴重的甚至會損壞儀器。對電解式濕度儀，粉塵附著在P2O5膜表面，使電解池效率下降，甚至引起電極短路；對露點儀，粉塵會影響光電系統對出露的檢測，引起測試誤差；對阻容式儀器，粉塵會堵塞探頭微孔，造成污染甚至損壞。因此有必要在氣體進入儀器之前除去其中的粉塵。在采樣管道上加裝過濾裝置是較好的辦法。采用不銹鋼金屬燒結過濾器，可將5μm以上的顆粒狀雜質過濾掉99．99％，而且對水分沒有吸附作用，不影響水分的正常測定。
3．3 以蒸氣形式存在的雜質
露點儀測試的是所有能在鏡面上冷凝的物質，而不僅僅是水分。如果氣體中以蒸氣形式存在的雜質（如烴類）會先于水蒸氣而結露，或者氣體中含有能與水共同在鏡面上凝結的物質（如甲醇），則會嚴重干擾露點儀的測定。通常，對開關的測試不需考慮蒸氣雜質的干擾，但在對六氟化硫變壓器和互感器進行濕度測試時，則必須認真考慮這種可能性。由于變壓器和互感器內部有機絕緣材料較多，部分設備在制造過程中可能線圈的干燥固化時間不足，導致用于線圈絕緣漆的某些有機溶劑揮發到SF6氣體中形成可結露的蒸氣，從而干擾露點儀的測試。此時，必須換用電解式或阻容式濕度儀，才能得到正確的濕度測試結果。
廣東電力試驗研究所對荷城變電站110kVGIS的互感器氣室進行濕度測量的部分結果。
產品簡介
ZSQC-60 SF6抽真空充氣裝置主要用于瓷柱式SF6斷路器、互感器及其它SF6電器的安裝、運行、維護時抽真空、真空度測定等。ZSQC-60 是一種緊湊的SF6氣體充氣抽氣裝置，整個充氣和抽真空裝置裝在一個非常堅固的金屬車架上，即使在碎石路面也能行走自如。整個SF6氣體充氣和抽真空裝置包括：真空泵、指針式真空表、調節閥、輸氣管以及維護SF6斷路器的必須的閥門和儀表控制部件。SF6氣體抽真空及回充裝置主要應用于各供電公司、送變電工程公司、發電廠、超高壓輸變電站、SF6電器開關制造廠等部門，作為GCBP、GCBT、GIS等SF6電器產品在安裝、調式、檢修時使用的輔助設備。利用本裝置對上述電器產品進行抽真空、回充SF6氣體操作，同時本裝置亦可用作其它部門抽真空和回充氣體的設備。
產品別名
SF6抽真空充氣裝置 ，六氟化硫抽真空充氣裝置
產品特點
1、快速抽氣
2、調壓充氣
3、結構堅固
4、高精度熱偶真空計
5、式真空度顯示（可按用戶要求配置其它真空表）；
6、配有各類進口、國產SF6電器設備連接接頭 （選配）；
7、根據用戶設置的時間或真空度，自動抽真空（選配）；
8、多種保護功能，有效保證真空泵安全運行；
9、維護方便，裝置都采用了性能優良的部件，長時間使用也無需維修。
產品參數
真空泵速率（L/s）：15
極限真空（pa）：≤6*10-2
抽真空時間（s）：（2）30L，（4）60L，（12）180L，（20）300L，（40）600L，（80）1200L
外型：90cm×65cm×100cm（長×寬×高）
重量：250Kg 左右
工作電壓：380~460V 50Hz交流電
噪音水平：<78dB（A）
主要元件
1、真空泵*額定速率54m3/h，zui終真空度<0.06pa1
2、管道長度5m/3m 1
3、球閥、電磁閥DDC真空電磁閥2
4、真空表麥氏真空計1
5、連接插件可選配各種類型的電器設備接口1
