參考資料來源于 ：中國SF6檢測專業(yè)資訊網(wǎng)。

SF6濕度測量露點(diǎn)的方法：

作為優(yōu)良的絕緣和滅弧介質(zhì)，六氟化硫（SF6）氣體在高壓電氣設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。為保證設(shè)備的安全運(yùn)行和工作人員的人身安全，按規(guī)定必須對SF6氣體中的雜質(zhì)含量進(jìn)行相應(yīng)的檢測，而濕度（或稱微量水分）測量就是其中最為重要的一項(xiàng)。由于濕度測量，特別是微量范圍內(nèi)的測量，受干擾因素較多，是世界公認(rèn)的難題，而SF6氣體的濕度測量更受到現(xiàn)場諸多條件的限制，常常難以得出準(zhǔn)確的結(jié)果。根據(jù)多年從事六氟化硫濕度測量以及與國內(nèi)同行交流合作中所積累的經(jīng)驗(yàn)寫成此文，以期對從事該項(xiàng)工作的監(jiān)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(jù)其工作原理的不同，通常有三種類型：電解式濕度儀、露點(diǎn)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(chǔ)為法拉第電解定律。當(dāng)被測氣體以一定流量流經(jīng)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(dāng)吸收和電解過程達(dá)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?dú)鈽又械暮俊?br> 在結(jié)構(gòu)上，電解式濕度儀增加了“旁通”氣路，用好旁通對快速準(zhǔn)確的測量是至關(guān)重要的。通常取樣口、接頭、管道內(nèi)壁都會吸附一定量水分，因此取樣時最先流出的部分氣體的含水量較高，這些水分如果全部進(jìn)入電解池，就會被吸濕性極強(qiáng)的P2O5膜吸收，而電解的速度是有限的，則會導(dǎo)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(jīng)電解池而被排掉，從而保護(hù)了電解池。在測試開始時，應(yīng)只保留很小的測試流量，開大旁通流量，待估計(jì)氣體濕度已穩(wěn)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(fā)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(dá)到規(guī)定的值，此時可減小甚至關(guān)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(zhǔn)確地得到測量結(jié)果，同時也節(jié)約了被測氣體。
1．2 露點(diǎn)儀
露點(diǎn)儀是最準(zhǔn)確的濕度測量儀器，但同時也是最“嬌貴”的儀器。通常使用的自動露點(diǎn)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(jié)果。
1．2．1 低濕測量
對于露點(diǎn)儀來說，越低的濕度越難以測量。一方面是因?yàn)闇y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(wěn)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(jié)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(dá)穩(wěn)定狀態(tài)而讀數(shù)，因而造成較大的測試誤差。遇到這種情況時應(yīng)注意分辨。以常用的DP9、DP19露點(diǎn)儀為例，在這種狀態(tài)下，其出露指示器的指針雖已到達(dá)綠區(qū)，但未過中線，和正常狀態(tài)下指針偏向左側(cè)的情況是有所不同的。另外，正常情況下露點(diǎn)儀的示值變化呈阻尼振蕩并最終穩(wěn)定的形式，仔細(xì)觀察測量過程中儀器讀數(shù)的變化也可正確區(qū)分不同的狀態(tài)。
某些露點(diǎn)儀增加了低濕測量時的快速穩(wěn)定裝置，例如DP19的“ORIS”裝置。其基本原理是當(dāng)鏡面溫度降到預(yù)先設(shè)定的值而尚未結(jié)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(jié)露，從而縮短建立平衡的時間。預(yù)設(shè)溫度可通過估計(jì)待測氣體的濕度來確定，對DP19通?？蛇x－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(chǎn)生震蕩，使測量失敗。此時，必須使該裝置退出運(yùn)行。
1．2．2 溫度的影響
由于露點(diǎn)儀是通過冷卻鏡面使水蒸氣凝露來測量氣體濕度的，環(huán)境溫度的高低必然影響到制冷的效果。對于大多數(shù)測量下限為－60℃的露點(diǎn)儀，如DP9、DP19，在炎熱的夏季環(huán)境溫度很高時測量濕度較低的氣體，有可能出現(xiàn)儀器的制冷量達(dá)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(jié)露。這種情況下，根據(jù)理論分析和DP系列說明書的推薦，可采用提高測量室內(nèi)的氣體壓力，從而升高露點(diǎn)，最后再進(jìn)行換算的方法。但實(shí)踐證明，該法并不總是可行，大多數(shù)情況下儀器示值反復(fù)振蕩，不能得到穩(wěn)定值。其原因可能是因?yàn)樯邏毫?，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(shí)踐中還發(fā)現(xiàn)，DP9、DP19露點(diǎn)儀在高溫下可能會發(fā)生失控的現(xiàn)象。其表現(xiàn)是測量過程中，儀器示值突然迅速上升，最終可能穩(wěn)定于一個明顯高于氣體真實(shí)露點(diǎn)的數(shù)值。若不了解這一點(diǎn)，則可能將該虛假讀數(shù)作為測量結(jié)果。例如，自貢電業(yè)局用DP19對一臺開關(guān)進(jìn)行測試時發(fā)現(xiàn)讀數(shù)為－20℃左右，與一周前的測試值約－40℃相差很大，經(jīng)現(xiàn)場察看儀器讀數(shù)變化情況，確認(rèn)是儀器失控所至。于是將儀器放在空調(diào)汽車內(nèi)重新測量，得到了正確的讀數(shù)。在露點(diǎn)儀受高溫影響無法正常工作的情況下，目前最好的辦法是避開高溫天氣，如趁早晚較涼爽時進(jìn)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(yīng)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(diǎn)，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(jié)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(diǎn)以后并不消失，從而對測量結(jié)果造成較大的負(fù)誤差。在一次典型的測量中，讀數(shù)偏低5℃左右。
1．2．4 鹽類的影響
必須小心不使鹽類進(jìn)入露點(diǎn)儀的取樣管和測量室，如海邊地區(qū)空氣中的鹽分、操作人員的汗水等。因?yàn)槊糠N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(tài)，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(guī)律變化的特性進(jìn)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(yīng)快，但其主要缺點(diǎn)是準(zhǔn)確度較差。由于其傳感器電參量和氣體濕度之間的關(guān)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(jīng)常標(biāo)定才能保證測量準(zhǔn)確。氧化鋁濕敏元件是非線性元件，需多點(diǎn)標(biāo)定才能保證在其測量范圍內(nèi)的每一段都具有相應(yīng)的準(zhǔn)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(diǎn)標(biāo)定。VAISALA最新的DMT242P儀器采用專利技術(shù)，在每次開機(jī)時通過加熱探頭改變相應(yīng)的飽和蒸氣壓的辦法來校正響應(yīng)曲線的截距，其穩(wěn)定性得到了很大的提高，但仍需定期用標(biāo)準(zhǔn)源校正其完整的響應(yīng)曲線。
2 環(huán)境條件
2．1 環(huán)境溫度
有關(guān)氣體濕度測試中的溫度修正問題，早在1990年國內(nèi)已經(jīng)提出并進(jìn)行過討論和研究。對同一密封完好的氣室的測試表明，當(dāng)環(huán)境溫度高時，所測得的氣體濕度相應(yīng)也較高；溫度低時，氣體濕度相應(yīng)也較低。造成這種現(xiàn)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(fā)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(jìn)入氣相，使氣體濕度增大。
為消除溫度的影響，有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的濕度指標(biāo)均指20℃時的值。為了數(shù)據(jù)的可比性，要求濕度測試也應(yīng)盡可能在20℃的條件下進(jìn)行。若測試環(huán)境溫度偏離20℃，就需要進(jìn)行修正。但目前并沒有通用的修正公式或曲線。通常認(rèn)為，溫度對氣體濕度的影響雖然其增減變化的趨勢是一致的，但具體數(shù)值因設(shè)備結(jié)構(gòu)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(shè)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(dāng)環(huán)境溫度超過20℃時，按每℃加－0．5℃露點(diǎn)校正；AL－STHOM公司和MG公司采用濕度———溫度控制曲線或關(guān)系曲線，如圖1、2所示。

國內(nèi)電力行業(yè)有關(guān)單位對此問題也進(jìn)行了大量研究，并提出了一些修正方法。例如，山東電力試驗(yàn)研究所推導(dǎo)出下列公式：

式中x1———測試溫度下的濕度，μL／L；
x2———修正至20℃時的濕度， μL／L；
ps1———測試溫度下的飽和水蒸氣壓，Pa；
ps2———20℃時的飽和水蒸氣壓，Pa；
T1———測試溫度，K；
T2———20℃，293K。
湖北超高壓局對平頂山開關(guān)廠生產(chǎn)的FA4－550斷路器進(jìn)行了研究，提出了分段修正的辦法：在20℃以上，其修正方法和ABB法相同。湖南電力試驗(yàn)研究所則提出了LW7－220型斷路器的濕度———溫度修正曲線，如圖3。

表1是以滅弧室氣體濕度的交接驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（150μL／L，20℃）為例，對幾種不同的修正方法作的比較。從中可看出不同來源、針對不同廠家和類型設(shè)備的各種修正方法，其修正程度有相近之處，也有差異很大的地方。

2．2 環(huán)境濕度
SF6濕度測試是在封閉條件下進(jìn)行的，理論上環(huán)境濕度不影響測試結(jié)果。但環(huán)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(tǒng)的密封也要求得更為嚴(yán)格。通常不應(yīng)在環(huán)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(yán)格檢查取樣管道的密封情況。
3 被測設(shè)備
被測設(shè)備本身的狀況也是必須加以考慮的因素之一。由于被測設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，由設(shè)備內(nèi)取 出的SF6氣體會受到設(shè)備的影響，其性質(zhì)不同于實(shí)驗(yàn)室發(fā)生源所產(chǎn)生的潔凈、穩(wěn)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(shè)備內(nèi)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(nèi)的氣體濕度較低。因此，從設(shè)備內(nèi)取出的氣流，其濕度呈現(xiàn)逐漸下降并趨于穩(wěn)定的變化趨勢。某些類型的設(shè)備，由于取樣管道較長，致使氣體濕度下降緩慢，甚至出現(xiàn)暫時的穩(wěn)定，若把此時的儀器示值當(dāng)作設(shè)備內(nèi)氣體的真實(shí)濕度，顯然是不適當(dāng)?shù)摹Ｒ驗(yàn)樵O(shè)備本體內(nèi)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(shù)據(jù)。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(shè)備結(jié)構(gòu)而定。例如，平頂山的開關(guān)，取樣要經(jīng)過密度繼電器，受到密度繼電器內(nèi)受潮元件的影響，須經(jīng)一段干燥時間才能得到穩(wěn)定值；ALSTHOM的開關(guān)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(guān)，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(jīng)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，直到完全干燥為止。因此，儀器讀數(shù)也是不斷下降并逐漸穩(wěn)定，通常需要經(jīng)過較長的時間。
3．2 粉塵等固體雜質(zhì)
電氣設(shè)備，尤其是運(yùn)行時間較長的開關(guān)設(shè)備內(nèi)的SF6氣體，往往帶有粉塵等固體雜質(zhì)。
這主要是由于SF6在電弧作用下和金屬反應(yīng)生成氟化物粉末和設(shè)備內(nèi)吸附劑粉末散逸造成。若這些粉塵進(jìn)入測試儀器，會造成測試誤差，嚴(yán)重的甚至?xí)p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(diǎn)儀，粉塵會影響光電系統(tǒng)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(jìn)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(jié)過濾器，可將5μm以上的顆粒狀雜質(zhì)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(zhì)
露點(diǎn)儀測試的是所有能在鏡面上冷凝的物質(zhì)，而不僅僅是水分。如果氣體中以蒸氣形式存在的雜質(zhì)（如烴類）會先于水蒸氣而結(jié)露，或者氣體中含有能與水共同在鏡面上凝結(jié)的物質(zhì)（如甲醇），則會嚴(yán)重干擾露點(diǎn)儀的測定。通常，對開關(guān)的測試不需考慮蒸氣雜質(zhì)的干擾，但在對六氟化硫變壓器和互感器進(jìn)行濕度測試時，則必須認(rèn)真考慮這種可能性。由于變壓器和互感器內(nèi)部有機(jī)絕緣材料較多，部分設(shè)備在制造過程中可能線圈的干燥固化時間不足，導(dǎo)致用于線圈絕緣漆的某些有機(jī)溶劑揮發(fā)到SF6氣體中形成可結(jié)露的蒸氣，從而干擾露點(diǎn)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(jié)果。
表2是廣東電力試驗(yàn)研究所對荷城變電站110kVGIS的互感器氣室進(jìn)行濕度測量的部分結(jié)果。

通過S4000露點(diǎn)儀的鏡面狀態(tài)觀察鏡發(fā)現(xiàn)該氣體凝結(jié)時的形態(tài)與水分凝結(jié)時的形態(tài)有較大的差異（水分結(jié)露時為珠狀，結(jié)霜時為冰花狀），而且相對阻容式儀器的結(jié)果偏高許多，因此判斷該氣室的SF6氣體中含有機(jī)蒸氣，測試結(jié)果應(yīng)以阻容式儀器為準(zhǔn)。
氣室中存在有機(jī)蒸氣，該類物質(zhì)是否影響六氟化硫氣體的絕緣水平，是否對六氟化硫的穩(wěn)定性有破環(huán)作用，以及如何定性定量檢測，是否應(yīng)該制訂相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)加以規(guī)范，這些問題都有待研究。但對于單純的濕度測量來說，必須充分考慮到這種影響，才能得出正確的結(jié)論。

參考文獻(xiàn)

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