六氟化硫（SF6）气体具有优异的绝缘和灭弧性能，被广泛应用于气体绝缘金属封闭开关设备（gas insulated switchgear, GIS）、互感器、套管等电气设备中。SF6气体化学性质稳定，但在放电或过热条件下会发生解离；在没有其他杂质存在时，解离的SF6会迅速复合还原为SF6气体。

但在实际使用中，SF6气体中难免会混有少量水分和氧气等杂质，解离的SF6与这些杂质组分进一步反应，生成多种毒性大且腐蚀性强的分解产物（SO2F2、SOF2、SO2、H2S等）。

这些分解产物存在于电气设备中，会进一步加速设备故障发展、危害检修人员的安全。因此，分析SF6分解产物的组成和含量，是做好电气设备故障诊断和运行维护工作的一项重要内容。

近年来，SF6气体分解产物检测技术不断发展，检测灵敏度逐步提高、检测组分种类不断拓展，检测方法由传统的检测管法发展为传感器法、气相色谱法、光声光谱法等。检测方式也由离线检测发展为带电检测、状态检测。

然而，SF6气体分解产物检测技术仍然面临挑战，部分SF6分解产物化学性质活泼，与设备内部材料和吸附剂相互作用而迅速消耗。为了及时检测分解产物，研究者开发了可自动完成气体取样、回充等过程的取样装置。

但是，该装置存在气缸活塞等运动部件，且管路复杂、接口多，由于安装不良、运行中振动松动或分解气体的强腐蚀性，长期运行后一些部件和密封材料劣化，进而影响密封导致气体泄漏，严重时将影响一次设备的安全运行。因此亟需适用于监测仪器的SF6泄漏检测技术方案。

国网安徽省电力有限公司电力科学研究院、国家电网有限公司六氟化硫气体特性分析与净化处理技术实验室的研究人员针对光声光谱在线监测仪器气体泄漏异常问题，提出气体泄漏检测方法，并研究气体泄漏检测传感器对仪器内部气体泄漏的响应特性，以及传感器最佳布设方式，为光声光谱在线监测仪器的研发提供基础。

图1a-b 红外吸收SF6传感器

图1c 红外吸收SF6传感器

图2 SF6传感器及模拟泄漏点

研究人员最后得出的结果如下：

1）SF6气体泄漏检测方法中，传统的负电晕法存在传感器寿命短的问题；新型的激光红外成像法设备体积较大、价格昂贵，通常用于一次设备气体泄漏检测；红外吸收法可实现小型化、价格低、与控制电路接口简单、易于监测仪器集成、寿命可达6年，适合用于检测设备内部气体泄漏。

2）采用基于非分光差分红外吸收的SF6检测传感器，可以检测监测仪器内部的气体泄漏，且响应较快。传感器对不同泄漏点、不同泄漏速度的泄漏故障都有响应；泄漏速度增大，传感器检测结果增大；同一传感器随着泄漏时间增加，响应值变大，泄漏初期气体浓度急速上升，后期会趋于稳定；传感器进气口朝向对传感器响应值影响很大，侧向放置时传感器响应更灵敏。

3）综合考虑各方面因素，为实现监测仪器内部气体泄漏故障检测，布置两个SF6传感器是最佳选择，一个布置在检测仪器底部，另一个布置在检测模块安装层，传感器进气口侧放；若只能装设一个传感器，则应装设在检测仪器底部。

4）目前泄漏检测传感器响应速度、灵敏度仍相对较差，在分解气体在线监测仪器的开发中应尽量减少管路接头和运动部件，以减少泄漏。监测仪器与主设备的连接部分不应有运动部件，且接头和运动部件应集中布置在监测仪器内部以便于检测。

本文编自2021年第10期《电气技术》，论文标题为“基于红外吸收原理的SF6气体泄漏检测技术应用研究”，作者为马凤翔、袁小芳 等。