SF6传感器测量原理

SF6传感器测量原理

六氟化硫（SF6, Sulfur Hexafluoride）是一种无色、无臭、无毒、不燃的稳定气体，化学式SF₆。它的分子量为146.07，在20℃和0.1 MPa时密度为6.1kg/m3，约为空气密度的5倍。六氟化硫在常温常压下为气态。六氟化硫SF6是强电负性气体，它的分子极易吸附自由电子而形成质量大的负离子，削弱气体中碰撞电离过程，因此其电气绝缘强度很高，在均匀电场中约为空气绝缘强度的2.5倍。SF6气体在t≈2000K时出现热分解高峰，因此在交流电弧电流过零时，SF6对弧道的冷却作用比空气强得多，其灭弧能力约为空气的100倍。由于SF6气体具有优良的灭弧性能和绝缘性能以及良好的化学稳定性，它从20世纪50年代末开始被用作高压断路器的灭弧介质。在超高压和特高压断路器中，SF6作为灭弧介质，已取代油，并已大量取代了压缩空气。

  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。

高压绝缘开关及监测系统经常使用的SF6传感器种类主要有：0-1500ppm扩散式传感器，主要用于监测高压开关的SF6气体泄漏；0-50ppm管道式传感器，用于手持式六氟化硫检漏仪，检测高压开关的组件泄漏；0-100Vol.管道式传感器，用于高压开关内的六氟化硫传感器纯度检测。下面就SF6传感器在高压绝缘开关中应用测量原理做简单介绍。

SF6传感器测量原理之二、非分散红外原理（NDIR）六氟化硫传感器

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。

SF6传感器测量原理之三、高频电流法原理SF6传感器

对稀薄气体进行高频电离时，电负性气体分子可以吸附电子转为大质量离子，其在电磁场中的速度远比电子慢，因而气体会表现出不同的电特性。缺点：装置复杂，工作稳定性不好，操作不算方便，每次使用前都需要标零，对多种其他气体也敏感。主要用途：用于检测微量世漏的定量检测仪器。
SF6传感器测量原理之四、高压击穿法原理六氟化硫传感器

SF6具有很强的灭弧性能。使用高电压击穿气体，当气体中含有SF6时，电弧电流和持续时间都有所变化。检测这种变化，可以探测出SF6气体浓度。使用寿命短。不便于做定量分析。适合做手持的检测定性式检测仪。
SF6传感器测量原理之五、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。缺点：需要加热。对SF6完全不敏感(SF 6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。