【科普】什么是六氟化硫（SF6）傳感器？

 六氟化硫氣體是法國兩位化學家Moissan和Lebeau于1900年合成的人造惰性氣體，化學式為SF6，是一種無色、無臭、不燃的穩定氣體，六氟化硫分子結構呈八面體排布，鍵合距離小、鍵合能高，因此其穩定性很高，在溫度不超過180℃時，它與電氣結構材料的相容性和氮氣相似。

六氟化硫（SF6）氣體有毒嗎？

純凈的六氟化硫氣體是無毒的，但因為其特殊的保存方法，如果泄露會與其他物質產生化學反應，從而變成有害氣體。在大電流開斷時，由于強烈的電弧放電會產生一些含硫的低氟化物，這些物質反應能力較強，當有水和氧氣時又會與電極材料、水分進一步反應，從而分解產生有毒或劇毒氣體。這些有毒氣體主要損害人體的呼吸系統，中毒后會出現類似于感冒、皮膚過敏、嘔吐、疲憊等不良反應，吸入80%六氟化硫+20%的氧氣的混合氣體幾分鐘后，人體會出現四肢麻木，甚至窒息死亡 。

所以在使用六氟化硫氣體時，應特別注意對六氟化硫的檢測和防范。目前，我們一般采用六氟化硫傳感器來監測六氟化硫的濃度。

六氟化硫（SF6）傳感器檢測原理

六氟化硫傳感器是專為監測六氟化硫而設計的傳感器，可以有效監測六氟化硫的濃度，并在超過限值時及時報警，提醒人們免受傷害。基于監測原理的不同，六氟化硫傳感器分為八種。

1、高頻電離法

采用高頻電離法監測時，SF6氣體分子可以吸附電子轉為大質量電子，其在電磁場中的速度遠比電子慢，因而氣體會表現出不同的電特性。

優點：檢測下限較低，小于100ppb的SF6濃度也可以被檢測出來，不會造成中毒現象

缺點：裝置復雜，工作穩定性較差，操作不方便，每次使用前都需要標定，對其他電負性氣體也很敏感。

2、激光光聲法

激光光聲法使用波長等于SF6氣體吸收峰的激光照射被測氣體，當被測氣體中含有SF6時，會吸收激光能量并發熱膨脹，產生聲波。測量聲波強度即可獲得被測氣體中SF6的含量。

優點：檢測下限較低，可達1~10ppb

缺點：裝置復雜，價格較昂貴，有一定的誤報概率，檢測取樣多，響應速度慢

3、超聲波法

SF6氣體分子量較大，當氣體中含有SF6時，平均分子量變大，其中聲速相應降低，測量氣體中的聲速，可以獲得其中的SF6含量。

優點：工作較穩定，裝置簡單，價格低廉

缺點：分辨率低，檢測下限較高（通常在數百ppm以上），受溫濕度影響大，受其他氣體干擾大。

4、激光光譜法

激光光譜法利用SF6對10.6微米激光的強吸收，測得吸收池中氣體的SF6濃度

優點：精度高

缺點：價格昂貴，工作不穩定

5、紅外光譜法

紅外光譜法采用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，分別家裝不同波長的遮光片，使之獲得不同波長的紅外光，測量通道內波長位于SF6的吸收峰上，參考通道則不在SF6的吸收范圍內。檢測通過兩個通道的紅外光，并做對比，比值即表征了被測氣體中的SF6濃度。

優點：可以獲得真實的SF6濃度值，裝置較簡單，體積小，精度高，工作穩定，壽命長，漂移小，不中毒

缺點：檢測下限高于ECD法、高頻電離法和激光光聲法，每年需要對傳感器進行標定，價格適中

6、高壓擊穿法

SF6具有很強的滅弧性能，使用高電壓擊穿氣體，當氣體中含有SF6時，電弧電流和持續時間都有所變化，檢測這種變化，可以探測出SF6氣體濃度。

優點：裝置簡單小巧，也較為靈敏

缺點：使用壽命短，不便于做定量檢測

7、電子俘獲法（ECD法）

載氣在輻射源的作用下電離，SF6等電負性分子俘獲電子成為負離子，負離子進入電場，因質量不同，電場下速度不同，在窄脈沖電場下不同質量的電負性氣體分子產生不同的電流峰。以此可以分辨出多種不同分子量的電負性氣體。

優點：對SF6的檢測下限值極低，可達ppt級別

缺點：裝置帶有放射源和高壓載氣瓶，價格昂貴。線性范圍小，SF6濃度稍大即飽和，且有長期拖尾（類似中毒）。

8、負離子捕獲法

利用帶電的吸嘴（電極）吸氣，氣體中的SF6由于有強烈的電負性，經過吸嘴時會被吸附帶電，產生電流，測量電流可以獲得SF6濃度。

優點：裝置較簡單，操作方便

缺點：裝置通常需要配氣泵，測下限在零點幾ppm級別，遠不如激光光聲、子俘獲等方法，壽命短、反應慢。

六氟化硫傳感器的應用

六氟化硫傳感器主要檢測環境空氣中SF6氣體含量，當環境中SF6氣體含量超標時，能進行實時報警，可以廣泛應用于電廠、變電站的高壓開關配電室以及高壓開關生產車間環境中監測六氟化硫氣體濃度，因此，國家也出臺了相應的行業標準，如《高壓組合電器配電室六氟化硫環境監測系統》機械行業標準。