六氟化硫氣體絕緣電氣設(shè)備故障診斷是電力系統(tǒng)的一項常規(guī)試驗，旨在通過檢測六氟化硫氣體中的特征氣體組分，判斷設(shè)備內(nèi)部絕緣缺陷類型、放電水平和絕緣材料老化程度。傳統(tǒng)的氣體分析方法主要有兩種，一種為傳感器方法，該方法傳感器需要定期校準，檢測準確度較差；另一種為實驗室氣相色譜法，該方法需要人工取氣、送樣至實驗室進行化學(xué)分析，耗時長，對于檢測人員的操作要求較高，無法實現(xiàn)在線監(jiān)測。
針對這種情況，國網(wǎng)山西電力從2022年3月份開始，便率先著手開展基于拉曼光譜的六氟化硫氣體分解特征組分檢測技術(shù)及應(yīng)用研究。專家們運用基于密度泛函理論，建模仿真研究六氟化硫氣體分解特征組分的拉曼光譜圖，設(shè)計氣體樣品池，搭建實驗平臺，測試六氟化硫氣體分解特征組分的拉曼光譜特性；研究六氟化硫氣體分解特征組分拉曼光譜檢測信號預(yù)處理方法及光譜信號增強技術(shù)；研究基于光譜數(shù)據(jù)擬合的拉曼光譜檢測譜峰特征參數(shù)提取技術(shù)，六氟化硫氣體分解特征組分拉曼光譜非線性效應(yīng)修正方法；研究六氟化硫氣體分解特征組分拉曼光譜檢測定性、定量分析方法；開展基于拉曼光譜的六氟化硫氣體分解特征組分現(xiàn)場檢測及應(yīng)用研究。經(jīng)過反復(fù)使用、改進和驗證，最終于當年9月成功推出具有國內(nèi)領(lǐng)先水平的新型六氟化硫分解氣體檢測裝置。
該裝置利用激光照射六氟化硫氣體樣品，形成拉曼散射光譜，自動比對標準氣體光譜，通過積分法獲取六氟化硫分解特征氣體濃度，精準研判GIS設(shè)備缺陷，相較于傳統(tǒng)檢測裝置，氣體檢測由小時級縮短至分鐘級，現(xiàn)場檢測質(zhì)效顯著提升。
此外，該裝置還具有其他多個顯著優(yōu)點：檢測過程不需要對氣體樣品進行預(yù)處理，也不需要消耗載氣；對混合氣體樣品可直接進行檢測，無需進行組分分離，檢測周期短；檢測穩(wěn)定性好，基本不受環(huán)境溫度的影響，設(shè)備可靠性高、維護量?。粰z測對激光波長沒有特殊要求，利用單一波長的激光就能同時激發(fā)出多氣體特征量的拉曼光譜從而進行混合氣體定性、定量分析，更適合于在線監(jiān)測及帶電檢測。
據(jù)悉，六氟化硫分解氣體檢測裝置自2022年應(yīng)用以來，已在國網(wǎng)山西電力22座110千伏及以上電壓等級變電站應(yīng)用，累計完成氣體檢測150次，發(fā)現(xiàn)消除設(shè)備缺陷5處，成效十分明顯。
未來，山西電力將在更多的變電站應(yīng)用該檢測裝置，積累更多的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，持續(xù)探索六氟化硫氣體分解特征組分的拉曼光譜檢測體系，為六氟化硫絕緣電氣設(shè)備運行狀態(tài)的在線監(jiān)測和故障的早期診斷提供實踐基礎(chǔ)。
