山西电力研发新型六氟化硫分解气体检测装置

近日，在国家电网山西电力公司500kV福瑞变电站，山西电力科学院技术人员正在应用新开发的基于拉曼光谱的六氟化硫分解气体检测装置进行现场检测。短短几分钟，他们就轻松完成了所有的工作。
六氟化硫气体绝缘电气设备故障诊断是电力系统的常规试验，旨在通过检测六氟化硫气体中的特征气体成分来判断设备内部绝缘缺陷的类型、放电水平和绝缘材料的老化程度。传统的气体分析方法主要有两种，一种是传感器方法，传感器需要定期校准，检测准确性差；另一种是实验室气相色谱法，需要人工取气和送样到实验室进行化学分析，耗时长，对检测人员的操作要求高，无法实现在线监测。
针对这种情况，自2022年3月以来，国家电网山西电力率先开展了基于拉曼光谱的六氟化硫气体分解特性组分检测技术和应用研究。专家运用密度泛函理论，模拟六氟化硫气体分解特性组分的拉曼光谱图，设计气体样品池，搭建实验平台，测试六氟化硫气体分解特性组分的拉曼光谱特性；研究了六氟化硫气体分解特性组分的拉曼光谱检测信号预处理方法和光谱信号增强技术；研究了基于光谱数据拟合的拉曼光谱检测光谱峰值特性参数提取技术、六氟化硫气体分解特性组分的拉曼光谱非线性效应修正方法；研究了六氟化硫气体分解特性组分的拉曼光谱检测定性和定量分析方法；开展了基于拉曼光谱的六氟化硫气体分解特性组分的现场检测和应用研究。经过反复使用、改进和验证，当年9月成功推出了具有国内领先水平的新型六氟化硫气体检测装置。
该装置采用激光照射六氟化硫气体样品，形成拉曼散射光谱，自动比较标准气体光谱，通过积分法获得六氟化硫分解气体浓度，准确判断GIS设备缺陷，与传统检测装置相比，气体检测从小时级缩短到分钟级，现场检测质量和效率显著提高。
此外，该装置还有许多其他显著的优点：检测过程不需要气体样品预处理，也不需要气体消耗；混合气体样品可直接检测，无组分分离，检测周期短；检测稳定性好，基本不受环境温度影响，设备可靠性高，维护小；激光波长检测无特殊要求，单波长激光可激发多气体特征的拉曼光谱，更适合在线监测和带电检测。
据悉，自2022年六氟化硫分解气体检测装置应用以来，已应用于山西国家电网22座110kV及以上电压等级变电站。气体检测已完成150次，发现消除了5个设备缺陷，效果非常明显。
未来，山西电力将在更多变电站应用检测装置，积累更多现场数据，继续探索六氟化硫气体分解特性的拉曼光谱检测系统，为六氟化硫绝缘电气设备运行状态的在线监测和故障早期诊断提供实践基础。