SF?氣體是高壓電氣設備(如 GIS、斷路器)的 “血液”,其絕緣和滅弧性能卓越,但對水分極為敏感。水分超標會帶來災難性后果:
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絕緣劣化:在電弧高溫下,水分與 SF?分解物反應生成氫氟酸、硫酸等強腐蝕性物質,嚴重腐蝕金屬和絕緣件,導致絕緣強度永久性下降。
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設備腐蝕:上述酸類會侵蝕設備內部,破壞密封和機械結構。
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凝露風險:低溫時,過量水分可能凝結成液態水或冰,附著在絕緣表面,極易引發沿面閃絡,造成接地或短路爆炸。
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影響滅弧:改變氣體介質特性,降低開關的開斷能力。
因此,國際和國內標準對 SF?氣體中的水分含量有著嚴苛到 “ppm 級”(百萬分之一)的限制。
SF?微水儀的核心技術主要有以下幾種:
這是經典的絕對測量法。氣體流過涂有五氧化二磷的電解池,水分被完全吸收并電解,電解電流與水分含量嚴格成正比。其最大優點是精度高、無需校準,但響應較慢,且不適合測量高濕度氣體,電解池也怕污染。常用于實驗室基準分析。
這是目前現場測試最主流、最常用的技術。它利用一個特制的聚合物薄膜電容傳感器,當氣體中的水分子被薄膜吸收后,會改變其介電常數,從而引起電容值的變化。此法響應速度極快、靈敏度高、抗干擾強、體積小巧便攜,非常適合現場快速檢測。缺點是需定期校準。
這是國際公認的基準方法。原理是讓氣體流經一個可冷卻的鏡面,當鏡面溫度降到使水蒸氣結露(或凝霜)時,通過光電檢測確定該溫度,即為露點溫度。其精度最高,可直接溯源,但設備昂貴、操作復雜、維護要求高,主要用于實驗室或作為高級校準設備。
利用吸濕性涂層覆蓋的石英晶體,水分子吸附導致晶體質量增加,振蕩頻率下降。此法對極低濕度測量非常靈敏,但傳感器非常脆弱,易受污染,多用于半導體等特殊工業領域。
小結:對于電力行業現場工作,阻容法儀器憑借其出色的綜合性,已成為絕對的首選。
一臺典型的現場用微水儀通常包括:
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核心:傳感器單元(如阻容傳感器)。
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命脈:氣路系統,包括進氣 / 出氣快接接頭、流量調節閥和流量計、過濾油污和顆粒的過濾器、壓力表。
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大腦:控制顯示單元,帶有微處理器、屏幕和按鍵,用于設置、計算和顯示結果。
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輔助:部分儀器內置微型泵,用于自動采樣和吹掃。還具備數據存儲和導出功能。
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測量范圍:通常覆蓋 0 至 2000 ppm?(體積比百萬分之一),或對應的露點溫度范圍(如 - 80℃ ~ +20℃)。
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精度:通常表示為滿量程的百分比(如 ±2% FS)或絕對誤差(如 ±1.0 ppm)。
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響應時間:指讀數達到真實值 90% 所需的時間,好的現場儀器能在幾分鐘內穩定。
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顯示單位:最常用的是 ppm? 和 露點溫度(℃),兩者可根據公式換算。
測試必須依據規程,主要標準有:
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新氣標準:GB/T 12022 規定,新 SF?氣體水分含量不得高于 5ppm?。
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運行中氣體標準:DL/T 596《預防性試驗規程》是主要依據。它根據設備類型區分,例如:斷路器室等有電弧的隔室要求更嚴(如≤300 ppm?),而母線筒等無電弧隔室要求稍寬(如≤500 ppm?)。實際執行時必須查閱最新有效版本。