1?手持式X射線熒光光譜儀的檢測原理
X熒光光譜分析是用于高壓隔離開關觸頭表面金屬成分檢測的一種非常有效的分析方法，具有快速、分析元素多、分析濃度范圍寬、精度高、可同時進行多元素分析、無損檢測等優點，被廣泛應用于元素分析和化學分析領域]。其原理為：由激發源產生高能量X射線照射被測樣品，樣品表面元素內層電子被擊出后，軌道形成空穴，外層高能電子自發向內層空穴躍遷，同時輻射出特征二次X射線。每種元素都有各自固定的能量或波長特征譜線，具體與元素的原子序數有關。檢測器測量這些二次X射線的能量及數量或波長，光譜儀器軟件將收集到的信號轉換成樣品中各種元素的種類和含量。
手持式X熒光光譜儀
X熒光光譜儀通?？煞譃椴ㄩL色散型X熒光光譜儀和能量色散型X熒光光譜儀兩大類。波長色散型光譜儀一般采用X射線管作為激發源，由檢測器轉動的2θ角可以求出X射線的波長λ，從而確定元素成分，屬于臺式儀器。能量色散型光譜儀是利用熒光X射線具有不同能量的特點，將其分開并進行檢測，從而確定元素成分和含量，可以同時測定樣品中幾乎所有的元素，激發源使用的X射線管功率較低，且使用半導體探測器，避開了復雜的分光晶體結構，因此儀器工作穩定，體積小，便攜性高，價格也較低，能夠在數秒內準確、無損地獲得檢測結果，被廣泛應用于金屬材料中元素的精確定量分析。
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1?? ?高壓隔離開關觸頭的腐蝕故障
某110 kV變電站于1991年投運，當地大氣污穢等級為E級，大氣類型為工業污染。周邊潮濕多雨，化工、煤炭、玻璃等重工業污染企業密集，空氣中SO2、H2S等硫化物濃度較高，大氣的腐蝕性較強。2013年更換隔離開關觸頭，防腐措施為銅鍍銀。2017年站內巡檢發現某110 kV隔離開關觸頭腐蝕嚴重，動、靜觸頭接觸面大部分呈綠色，少部分呈黑色(見圖1)。紅外測溫發現該隔離開關觸頭存在過熱故障，若繼續運行，可能會造成隔離開關燒毀，甚至大面積停電等惡性事故，運維單位國網瀘州供電公司緊急安排停運該隔離開關，并與國網四川電科院聯合開展故障分析。
手持式光譜儀高壓隔離開關觸頭的腐蝕故障
目前市售手持式X熒光光譜分析儀基本都是能量色散型X射線光譜儀。圖3是目前四川電網基層供電公司使用的美國Olympus VANTA VCA手持式X熒光光譜儀，它不受分析樣品的大小、形狀、位置限制，無需拆卸隔離開關，可以攜帶至變電站現場，能夠分析Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Se, Zr, Nb, Mo, Pd, Ag, Cd, Sn, Sb, Hf, Ta, W, Re, Au, Pb, Bi等25種元素。
手持式X熒光光譜儀
鍍層化學成分分析
使用VANTA VCA手持式X射線熒光光譜儀對110 kV隔離開關觸頭不同顏色區域的鍍層和銅基體進行分析，結果見表1。銀白色區域中Ag、Cu和Sn的質量分數分別為91.48%、1.83%和5.71%。Cu是隔離開關觸頭的基體成分，查閱文獻[14]可知，該銀錫比例是第二相SnO2顆粒彌散分布于銀基質層中的Ag–SnO2金屬基復合材料，不符合DL/T 486-2010、DL/T 1424–2015和《國家電網有限公司十八項電網重大反事故措施(2018年修訂版)及編制說明》中隔離開關觸頭應鍍銀的要求。黑色區域的Ag含量低至75.33%，Cu含量和Sn含量則較高，這是因為Ag-SnO2鍍層中的Ag與空氣中的SO2、H2S等含硫化合物反應生成黑色的腐蝕產物β-Ag2S和Ag2SO3。隨著腐蝕反應的進行，Ag-SnO2鍍層表面逐漸由銀白色轉變為深灰色及黑色。綠色區域的Cu質量分數已升至82.31%，Sn的質量分數則與灰色區域相近，而Ag已檢測不到，表明Ag-SnO2鍍層中銀的腐蝕產物發黑并脫落后，鍍層中分散的SnO2無法保護銅基體，使得銅在潮濕環境下與空氣中的O2、CO2和H2O反應生成綠色的堿式碳酸銅Cu2(OH)2CO3(俗稱銅綠)。將綠色區域打磨后分析銅基體發現其中含99.72% Cu和0.15% Sn，說明該隔離開關觸頭的基體材質為純銅，檢出的少量錫來源于殘余的鍍層。
手持式X熒光光譜儀工作原理示意圖
?鍍層厚度檢測
使用創想儀器手持式X射線熒光光譜儀檢測110 kV隔離開關觸頭的鍍銀層厚度，結果顯示銀白色、黑色和綠色區域的鍍銀層厚度分別為23.953、16.885和0.000 μm。這說明隨腐蝕反應的進行，鍍層逐漸被消耗，直至完全損失。DL/T 486–2010、DL/T 1424–2015和《國家電網有限公司十八項電網重大反事故措施(2018年修訂版)及編制說明》中明確規定隔離開關觸頭的鍍銀層厚度不應小于20 μm。為節約成本，廠家最常用的造假手段就是用鍍錫代替或減少鍍銀量，這兩種手段都可直接通過鍍層測厚發現。但本次的造假是采用Ag-SnO2層代替Ag層，也是呈銀白色，并且鍍層厚度大于20 μm，僅通過顏色判斷和測厚均無法發現，隱蔽性較強。Ag-SnO2鍍層觸頭因為電導率較純銀低，主要用于繼電器、低壓開關等低壓電器。若用于高壓隔離開關，在大電流下很容易發熱，存在嚴重安全隱患。