SF6六氟化硫傳感器解決方案

非易燃氣體六氟化硫（SF6）的主要應用領域是電氣高壓開關設備（GIS）、變壓器和電纜的絕緣。盡管六氟化硫無毒且不易燃，但其全球變暖潛勢比二氧化碳高出約24000倍（GWP=23900）。這使得它成為所有溫室氣體中強效的，這就是為什么它的使用受到嚴格的環(huán)境法規(guī)的約束。此外，六氟化硫無臭，比空氣重，因此在氣體絕緣開關設備的低洼地區(qū)發(fā)生SF6泄漏時，它會積聚起來。如果沒有使用SF6氣體傳感器進行可靠的SF6監(jiān)測，工人將有窒息的危險。

SF6是人類已知的強大的溫室氣體，其排放量近年來迅速上升，令人擔憂！ “1993年，SF6的世界產量為7000噸，預計到2010年將達到每年10000公噸。電氣行業(yè)大約使用了其中的80%。2002年，美國電力行業(yè)的SF6排放總量接近600公噸，相當于1410萬噸二氧化碳，占美國工業(yè)過程溫室氣體排放總量的5%”。 –大觀研究
“僅僅一公斤SF6就會使地球變暖，其程度與24名從倫敦飛往紐約的人返回地球的程度相同”。 –英國廣播公司新聞，環(huán)境記者馬特·麥格拉思

六氟化硫（SF6）是一種無毒無害的氣體，具有很強的惰性和穩(wěn)定性，廣泛應用于通過絕緣和滅弧保護電氣設備的電力系統(tǒng)，如高壓開關、環(huán)網柜和變壓器。此外，作為一種強大的溫室氣體，SF6的泄漏將對環(huán)境和氣候造成嚴重破壞，因為其溫室效應是二氧化碳的20000多倍。因此，實時監(jiān)測SF6氣體濃度是必要的。目前，監(jiān)測SF6氣體濃度和泄漏的常用方法包括熱導原理、密度法、質譜儀、磁力計、紫外探測器和紅外探測器非分散（NDIR）。

一、熱導法原理六氟化硫傳感器測量SF6氣體濃度

熱導原理SF6傳感器是經典的測量方式，近些年來由于非分散紅外（NDIR）技術的進步，MEMS原理測量SF6氣體濃度一度受到冷落和遺忘。但后來工程師發(fā)現非分散紅外（NDIR）方法測量六氟化硫純度有很大的缺陷，他們也逐步回到經典的熱導率的方法上。根據被測SF6氣體和背景氣體的熱導率數不同來計算其中SF6氣體組份的含量。當敏感元件吸附被測氣體時，熱導率發(fā)生變化，通過調理電路將熱導系數變化轉為電壓變化，據此可檢測氣體中濃度或含量。熱導法主要應用在高壓絕壓開關內的六氟化硫純度分析（90%-100%Vol.）。熱導式SF6純度傳感器具有精度高，重復好和波動性小受到市場應用廣泛歡迎，目前也重新贏得工程師的信賴。

熱導原理SF6傳感器顯著特點

1、低功耗，約0.15W
2、快速響應，約3秒(T90，@1.0L/min.)
2、無需加熱恒溫等待，即插即用。
3、外形尺寸小、重量輕
4、溫度和濕度補償
5、同時測量六氟化硫 (SF6)濃度、相對濕度（RH）和溫度三個參數
6、0.5~2.5VDC和5V TTL輸出
技術參數
1、技術原理：MEMS測量
2、被測氣體：六氟化硫（SF6）和相對濕度RH，兩組份或準三組分氣體
3、基本量程：0~100%Vol. (SF6 in N2)；相對濕度RH：0~100%RH
4、非線性：±1.0%FS
5、重復性：±1.0%FS
6、相對濕度測量精度：±3.0%RH
7、供電：5VDC
8、輸出： 0.5~2.5VDC和5V TTL電平
9、功耗：約150 mW
10、工作溫度范圍：-40~+85℃
11、氣路連接：接內徑4mm，外徑6mm的軟管
12、外形尺寸：75mm x 65mm x 25mm
13、耐壓：2.0 bar絕壓
14、重量：150g
三、工作速度
1、啟動時間：0.3s，無需加熱恒溫等待
2、響應時間(T90，@1.0L/min.)：約1s
3、數據更新：2 Hz

雙光束非分光紅外線(NDIR)檢測技術。設有測量通道和參考通道,分別加裝不同波長的濾光片，使之獲得不同波長的紅外光，測量通道內波長位于10.55微米SF6的吸收峰上，參考通道則不在SF6的吸收范圍內（4.96微米）。檢測通過兩個通道的紅外光，并做對比調制，比值即表征了被測氣體中的SF6濃度。適合在線泄漏監(jiān)測（0-1500 ppm）和手持式定量SF6檢漏儀(0-50 ppm)。非分散紅外原理六氟化硫傳感器不能應用SF6純度測試（90%Vol.~100%Vol.）。

  由于黑體光源、熱釋電探測器和濾光片的技術發(fā)展，非分散紅外（NDIR）原理六氟化硫純度傳感器，因為新技術和低功耗一度受到追捧。應用工程師后來發(fā)現由于SF6純度傳感器在10.55um波長附近非常強，信號大。另外六氟化硫氣體測試的范圍在90~100%Vol.,輸出信號趨于飽和，在此范圍內傳感器讀數波動大，可達+/-1%;重復性差，無法滿足SF6氣體純度測試。近些年來，應用工程師也回歸到用經典的熱導式方法來測試SF6氣體純度。

非色散紅外（NDIR）氣體傳感器基于紅外吸收原理，使用紅外探測器和紅外光源進行 氣體檢測。高靈敏度、長期穩(wěn)定性、寬測量范圍和快速響應的優(yōu)越特性使其在工業(yè)領域得到了廣泛的應用。用于檢測SF6氣體泄漏的NDIR氣體傳感器可分為單通道和雙通道類型。與單通道氣體傳感器相比，雙通道傳感器提高了測量精度和抗干擾性。

三、DPT145多參數六氟化硫傳感器，露點壓力溫度傳感器
DMT145適用于六氟化硫傳感器測量SF6氣體露點、壓力和溫度在線測量。它還計算了其他四個值，包括SF6密度它特別適合集成到OEM系統(tǒng)中。為什么電力需要SF6六氟化硫純度傳感器和SF6分析儀： 由于SF6氣體的這些優(yōu)點，SF6斷路器完全取代了傳統(tǒng)的油開關。SF6電流互感器和電壓互感器也得到了迅速的推廣和應用。SF6設備體積小、可靠、穩(wěn)定。但SF6氣體泄漏是電力行業(yè)的重大事故之一。在正常情況下，大氣中的水分濃度是SF6氣室中的幾十倍。在南方相對濕度較高的地區(qū)，水的濃度差異可能達到數百倍。因此，內部和外部的巨大濃度差使得水一有機會就滲入SF6氣室，導致微水急劇上升。水分在電弧和高溫的作用下與SF6氣體發(fā)生反應。水分是腐蝕性和毒性的主要因素。 另外，因為SF6比空氣重。一旦發(fā)生泄漏，它基本上會流到底部。容易對工作人員造成各種傷害。SF6泄漏似乎是不可避免的。關鍵是如何在泄漏超過可接受的安 全水平時發(fā)出預警。因此，在電力行業(yè)中有許多參數需要圍繞SF6進行測試。純度檢測（檢測SF6氣體的密度變化，密度值以20時SF6氣體的壓力表示）、檢漏和分解檢測是主要的三個方向。SF6具有很強的紅外吸收特性。

DMT145技術數據
測量參數
露點：-60 ... +30 °℃(-76 ... +86°℉)
絕 對壓力：1.12巴（14.5…174磅/平方英寸）
溫度：-40 ... +80°C（-40…+176°F）
計算參數
壓力，歸一化為+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
水分體積，ppm：40 ... 40000 ppm
露點，轉換為大氣壓力：-65 ... +30 °℃ (-85 ... +86 °℉)

圖5。將DPT145露點壓力溫度傳感器直接安裝到主氣罐上（25.3–14.4.2010）。測量室中的氣體體積約為20ml

四、半導體法原理SF6傳感器

高溫半導體吸附極性分子(含有鹵素的分子容易具有較強的極性)后特性發(fā)生變化。半導體SF6傳感器缺點：需要加熱。對SF6完全不敏感(SF6不屬于鹵代烴，也不是極性分子，不會被吸附)，不適合在線實時監(jiān)測SF6氣體泄漏。