SF6六氟化硫传感器解决方案

SF6六氟化硫传感器解决方案

非易燃气体六氟化硫（SF6）的主要应用领域是电气高压开关设备（GIS）、变压器和电缆的绝缘。尽管六氟化硫无毒且不易燃，但其全球变暖潜势比二氧化碳高出约24000倍（GWP=23900）。这使得它成为所有温室气体中强效的，这就是为什么它的使用受到严格的环境法规的约束。此外，六氟化硫无臭，比空气重，因此在气体绝缘开关设备的低洼地区发生SF6泄漏时，它会积聚起来。如果没有使用SF6气体传感器进行可靠的SF6监测，工人将有窒息的危险。

SF6是人类已知的强大的温室气体，其排放量近年来迅速上升，令人担忧！ “1993年，SF6的世界产量为7000吨，预计到2010年将达到每年10000公吨。电气行业大约使用了其中的80%。2002年，美国电力行业的SF6排放总量接近600公吨，相当于1410万吨二氧化碳，占美国工业过程���室气体排放总量的5%”。 –大观研究
“仅仅一公斤SF6就会使地球变暖，其程度与24名从伦敦飞往纽约的人返回地球的程度相同”。 –英国广播公司新闻，环境记者马特·麦格拉思

六氟化硫（SF6）是一种无毒无害的气体，具有很强的惰性和稳定性，广泛应用于通过绝缘和灭弧保护电气设备的电力系统，如高压开关、环网柜和变压器。此外，作为一种强大的温室气体，SF6的泄漏将对环境和气候造成严重破坏，因为其温室效应是二氧化碳的20000多倍。因此，实时监测SF6气体浓度是必要的。目前，监测SF6气体浓度和泄漏的常用方法包括热导原理、密度法、质谱仪、磁力计、紫外探测器和红外探测器非分散（NDIR）。

一、热导法原理六氟化硫传感器测量SF6气体浓度

热导原理SF6传感器是经典的测量方式，近些年来由于非分散红外（NDIR）技术的进步，MEMS原理测量SF6气体浓度一度受到冷落和遗忘。但后来工程师发现非分散红外（NDIR）方法测量六氟化硫纯度有很大的缺陷，他们也逐步回到经典的热导率的方法上。根据被测SF6气体和背景气体的热导率数不同来计算其中SF6气体组份的含量。当敏感元件吸附被测气体时，热导率发生变化，通过调理电路将热导系数变化转为电压变化，据此可检测气体中浓度或含量。热导法主要应用在高压绝压开关内的六氟化硫纯度分析（90%-100%Vol.）。热导式SF6纯度传感器具有精度高，重复好和波动性小受到市场应用广泛欢迎，目前也重新赢得工程师的信赖。

热导原理SF6传感器显著特点

1、低功耗，约0.15W
2、快速响应，约3秒(T90，@1.0L/min.)
2、无需加热恒温等待，即插即用。
3、外形尺寸小、重量轻
4、温度和湿度补偿
5、同时测量六氟化硫 (SF6)浓度、相对湿度（RH）和温度三个参数
6、0.5~2.5VDC和5V TTL输出
技术参数
1、技术原理：MEMS测量
2、被测气体：六氟化硫（SF6）和相对湿度RH，两组份或准三组分气体
3、基本量程：0~100%Vol. (SF6 in N2)；相对湿度RH：0~100%RH
4、非线性：±1.0%FS
5、重复性：±1.0%FS
6、相对湿度测量精度：±3.0%RH
7、供电：5VDC
8、输出： 0.5~2.5VDC和5V TTL电平
9、功耗：约150 mW
10、工作温度范围：-40~+85℃
11、气路连接：接内径4mm，外径6mm的软管
12、外形尺寸：75mm x 65mm x 25mm
13、耐压：2.0 bar绝压
14、重量：150g
三、工作速度
1、启动时间：0.3s，无需加热恒温等待
2、响应时间(T90，@1.0L/min.)：约1s
3、数据更新：2 Hz

双光束非分光红外线(NDIR)检测技术。设有测量通道和参考通道,分别加装不同波长的滤光片，使之获得不同波长的红外光，测量通道内波长位于10.55微米SF6的吸收峰上，参考通道则不在SF6的吸收范围内（4.96微米）。检测通过两个通道的红外光，并做对比调制，比值即表征了被测气体中的SF6浓度。适合在线泄漏监测（0-1500 ppm）和手持式定量SF6检漏仪(0-50 ppm)。非分散红外原理六氟化硫传感器不能应用SF6纯度测试（90%Vol.~100%Vol.）。

  由于黑体光源、热释电探测器和滤光片的技术发展，非分散红外（NDIR）原理六氟化硫纯度传感器，因为新技术和低功耗一度受到追捧。应用工程师后来发现由于SF6纯度传感器在10.55um波长附近非常强，信号大。另外六氟化硫气体测试的范围在90~100%Vol.,输出信号趋于饱和，在此范围内传感器读数波动大，可达+/-1%;重复性差，无法满足SF6气体纯度测试。近些年来，应用工程师也回归到用经典的热导式方法来测试SF6气体纯度。

非色散红外（NDIR）气体传感器基于红外吸收原理，使用红外探测器和红外光源进行 气体检测。高灵敏度、长期稳定性、宽测量范围和快速响应的优越特性使其在工业领域得到了广泛的应用。用于检测SF6气体泄漏的NDIR气体传感器可分为单通道和双通道类型。与单通道气体传感器相比，双通道传感器提高了测量精度和抗干扰性。

三、DPT145多参数六氟化硫传感器，露点压力温度传感器
DMT145适用于六氟化硫传感器测量SF6气体露点、压力和温度在线测量。它还计算了其他四个值，包括SF6密度它特别适合集成到OEM系统中。为什么电力需要SF6六氟化硫纯度传感器和SF6分析仪： 由于SF6气体的这些优点，SF6断路器完全取代了传统的油开关。SF6电流互感器和电压互感器也得到了迅速的推广和应用。SF6设备体积小、可靠、稳定。但SF6气体泄漏是电力行业的重大事故之一。在正常情况下，大气中的水分浓度是SF6气室中的几十倍。在南方相对湿度较高的地区，水的浓度差异可能达到数百倍。因此，内部和外部的巨大浓度差使得水一有机会就渗入SF6气室，导致微水急剧上升。水分在电弧和高温的作用下与SF6气体发生反应。水分是腐蚀性和毒性的主要因素。 另外，因为SF6比空气重。一旦发生泄漏，它基本上会流到底部。容易对工作人员造成各种伤害。SF6泄漏似乎是不可避免的。关键是如何在泄漏超过可接受的安 全水平时发出预警。因此，在电力行业中有许多参数需要围绕SF6进行测试。纯度检测（检测SF6气体的密度变化，密度值以20时SF6气体的压力表示）、检漏和分解检测是主要的三个方向。SF6具有很强的红外吸收特性。

DMT145技术数据
测量参数
露点：-60 ... +30 °℃(-76 ... +86°℉)
绝 对压力：1.12巴（14.5…174磅/平方英寸）
温度：-40 ... +80°C（-40…+176°F）
计算参数
压力，归一化为+20°℃ (+68 °℉) ：1…12巴（14.5…174磅/平方英寸）
SF6或SF6/N2混合物密度：0 ... 100千克/立方米
水分体积，ppm：40 ... 40000 ppm
露点，转换为大气压力：-65 ... +30 °℃ (-85 ... +86 °℉)

图5。将DPT145露点压力温度传感器直接安装到主气罐上（25.3–14.4.2010）。测量室中的气体体积约为20ml

四、半导体法原理SF6传感器

高温半导体吸附极性分子(含有卤素的分子容易具有较强的极性)后特性发生变化。半导体SF6传感器缺点：需要加热。对SF6完全不敏感(SF6不属于卤代烃，也不是极性分子，不会被吸附)，不适合在线实时监测SF6气体泄漏。