在高压开关、GIS(气体绝缘组合电器)等电力设备中,六氟化硫(SF₆)气体既是绝缘介质,也是灭弧介质。气体的微水含量和密度直接关系到设备的绝缘性能和运行安全。传统的定期离线检测方式存在滞后性。SF6微水密度传感器实现了对SF₆气体关键参数的在线监测,为设备状态评估和状态检修提供了重要依据。
🔬工作原理
微水测量:基于高分子薄膜电容或石英晶体振荡原理。水分子会吸附在敏感膜上,改变其介电常数或振荡频率,通过测量这种变化即可计算出微水含量(露点)。
密度测量:基于压力-温度补偿法。通过测量SF₆气体的压力和温度,并结合理想气体状态方程,计算出气体的密度。当密度低于设定值时,发出补气或报警信号。
现代传感器通常采用一体化设计,内置微处理器进行数据补偿和校准,并通过4–20mA、RS485等接口输出标准信号,支持远程监控。
系统构成与通信方式
SF6微水密度传感器通常不是单独工作,而是作为在线监测系统的一部分。
1.系统组成
现场传感器:安装于GIS、断路器等设备的气室,负责采集数据。
监测主机/IED:为传感器供电,汇集数据,执行本地报警、数据记录和通信转发。
后台系统:运行监控软件,实现数据显示、趋势分析、报表生成和远程报警。
2.通信组网
有线通信:主流采用RS485总线,支持ModbusRTU协议,便于“手拉手”方式组网,抗干扰能力强。系统可接入IEC61850网络。
无线通信:新型传感器支持WAPI、LoRa、4G/5G等无线技术,无需布线,电池供电可长达5年以上,适用于分散或改造项目。
🎯主要应用场景
SF6微水密度传感器主要应用于高压电气设备:
GIS(气体绝缘组合电器):实时监测气室内部的微水含量和气体密度,防止因绝缘下降导致设备故障。
高压断路器:监测灭弧室SF₆气体的状态,确保其在开断故障电流时的可靠灭弧能力。
SF₆气体绝缘变压器:监测变压器内部SF₆气体的微水和密度,保障设备安全运行。
SF₆气体回收与处理装置:在气体回收、净化、充放过程中,实时监测气体质量,保证操作安全。
