两种吸附剂对SF6分解特征组分吸附的实验与分析

研究吸附剂对在局部放电下SF6分解组分的影响是探究利用分解组分诊断 SF6电气设备内部早期绝缘缺陷的重要内容。为此,在建立的特定吸附实验研究平台上,选用SF6电气设备中最常用的活性氧化铝和kdhF-03型分子筛吸附剂,对局部放电(partial discharge,PD)下产生的4种SF6稳定分解特征组分(CF4、CO2、SO2F2和SOF2)进行吸收特性研究,利用气相色谱仪和质谱联用仪定时检测气室内气体残余量,结合吸附量和等温吸附线对吸附机制和作用过程进行了深入分析。结果表明：两种吸附剂几乎不吸附 CF4,对CO2略有吸附,但对SO2F2和SOF2有较强的吸附能力,吸附量由多到少依次为SOF2>SO2F2>CO2>CF4。因此,在利用特征组分含量及变化规律辨识 SF6气体绝缘设备的绝缘缺陷时,必须考虑吸附剂的影响。实验也发现选用SOF2+SO2整体作为辨识 SF6设备内部绝缘缺陷的一种特征组分更有效。     

一种用于GIS局部放电信号在线监测的数据融合管理系统

气体绝缘组合电器(GIS)特高频局部放电信号为上升沿和脉宽均为纳秒级的陡脉冲信号,它是表征设备绝缘状态的重要特征量。为在线实时监测和信号处理,提出一种基于LabVIEW的文件数据融合管理的方法,将文件管理和数据库管理的优势相融合,构成一种适合陡脉冲信号数据存储的文件数据融合管理系统。介绍了GIS在线监测系统后,叙述了数据管理的要求、常用方法,数据融合管理系统的数据库操作、陡脉冲局部放电波形数据的保存、数据库信息查询等关键技术。实践表明,所构建的文件数据融合管理系统能有效地管理大量的陡脉冲局部放电监测数据。     

环保型绝缘介质C_5F_(10)O放电分解特性

近期,CnF_2nO类物质得到了替代气体研究领域的关注,尤其是C_5F_(10)O和C_6F_(12)O,两者均具有极低的温室效应潜能指数(global warming potential,GWP)且绝缘特性优异。由于其出色的绝缘表现,国内外科研机构和公司开始关注该物质及其混合气体,目前针对其放电分解特性的研究较少。该文基于密度泛函理论从微观层面对C_5F_(10)O的稳定性及可能的分解路径展开分析,首先计算得到C_5F_(10)O的电离能等参数,并基于前线分子轨道理论确定分子结构中可能发生反应的位置。其次,分析C_5F_(10)O可能的分解途径、分解产物的形成机制并计算得到相应的能量变化。最后,利用气体绝缘试验平台对C_5F_(10)O/N2混合气体进行击穿测试,基于气相色谱质谱联用仪对击穿前后气室内气体组分进行分析,探讨分解产物的绝缘性能及放电过程中各类粒子的动态平衡过程。研究结果表明,C_5F_(10)O放电分解形成CF3CO·、C3F7·或C3F7CO·、CF3·自由基的过程最容易发生,各类自由基进一步反应将生成CF_4、C_2F_6、C_3F_8、C_3F_6、C_4F_(10)、C_5F_(12)、C_6F_(14),上述产物均具有较强的绝缘性能,且C_5F_(10)O分子与自由基间存在动态平衡过程,两者共同保障了体系的绝缘性能。试验发现随着击穿次数的增加,C_5F_(10)O各分解产物含量增加,其中CF_4、C_2F_6、C_4F_(10)的增长率高于C_3F_8、C_6F_(14),自由基更易于复合形成小分子产物。相关结论对进一步探究C_5F_(10)O混合气体的绝缘特性及协同效应等课题提供一定理论依据,同时为CnF_2nO类新型环保型介质研究提供一些借鉴。     

GIS局部放电检测的微带贴片天线研究

本文结合实际气体绝缘组合电器（GIS）结构、运行特点，设计了用于GIS局部放电检测的外置超高频微带贴片天线（MPA）传感器，该传感器安装在GIS盆式绝缘子处，接收盆式绝缘子处泄漏的电磁波，并对周围空间电磁干扰抑制；在选择天线基板的材料、厚度、形状，以及附加阻抗匹配网络等方面进行了频带展宽。计算和实测表明，天线的有效工作频带展宽为340～440MHz，中心频率为390MHz，相对带宽25．6％，达到宽频带天线范围，并且最大辐射和接收方向上的增益达到了5．38。实验室GIS模拟装置测量表明该天线传感器性能良好，具有较高灵敏度，可用于GIS局部放电在线监测。     

电极表面粗糙程度对环保型绝缘气体C6F12O/CO2工频击穿电压的影响

由于电力工业排放SF_6的温室效应已不容忽视,环保型绝缘气体C_6F_(12)O在中低压开关柜中具有替代SF_6的潜力。为了探索设备内金属导体表面粗糙程度对C_6F_(12)O/CO_2气体工频击穿电压的影响规律,通过实验对比研究不同气压、不同体积分数的C_6F_(12)O/CO_2与SF_6和CO_2在不同电极表面粗糙程度时的工频击穿特性,以探究C_6F_(12)O/CO_2混合气体绝缘特性对金属表面粗糙程度和气压的协同敏感度。结果表明:C_6F_(12)O/CO_2混合气体的绝缘强度与金属电极表面粗糙程度关系较大,但相比于SF_6,其对金属电极表面粗糙程度的敏感度更小;金属电极表面粗糙程度对C_6F_(12)O/CO_2混合气体工频击穿电压的影响随着气压的增大而不断增强。     

基于Hankel矩阵的复小波–奇异值分解法提取局部放电特征信息

气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)在产生局部放电(partial discharge,PD)时,会向外辐射特高频(ultra-high frequency,UHF)电磁信号,有效提取UHF PD信号的特征信息可实现GIS的在线监测与故障诊断。针对UHF PD信号经过复小波变换后,层间奇异信息分布和层内奇异信息复杂度的差异性,采用二元树复小波变换(combined dual-tree complex wavelet transform,DT-CWT)和奇异值分解(singular value decomposition,SVD)相结合的信号处理方法,提取了UHF PD信号的特征信息。采用Birge-Massart阈值策略对DT-CWT分解后的复小波系数模值序列进行压缩,并构造复合矩阵,分析复合矩阵的奇异熵和复小波分解层数的关系,提出一种求解复小波最优分解层数的算法;利用最优分解层数下的压缩后的各高频系数模值序列构造Hankel矩阵,提取各Hankel矩阵的最大奇异值和奇异熵作为PD辨识的特征参量。结果表明:该特征可以有效识别4种典型绝缘缺陷,且识别率都到达了92%及以上。     

用谐波小波包变换法提取GIS局部放电信号多尺度特征参数

超高频(UHF)法在GIS局部放电(PD)检测中已得到了广泛应用,UHF PD信号的特征提取对准确识别GIS内部绝缘缺陷类型和指导检修工作具有重要意义,但目前仍然缺乏有效的特征提取方法。为此,本文利用谐波小波具有严格盒形频谱的优点,提出一种提取UHF PD特征信息的谐波小波包变换(HWPT)方法,对实验室获取的4种典型放电模型产生的UHF PD信号,采用HWPT进行多尺度分解,以克服实小波包分解子带间存在频谱混叠和能量泄漏的缺陷,利用UHF PD信号在不同尺度能量和复杂度的差异,提取多尺度能量和多尺度样本熵参数作为模式识别的特征量,更加精确地描述了UHF PD信号的时频域信息。最后利用支持向量机分类识别的结果表明,该方法可以取得比实小波包更好的识别效果,多尺度能量和多尺度样本熵特征参数均能有效识别4种绝缘缺陷。     

SF_6局部过热状态下涉及有机绝缘材料的分解产物生成特性

在局部过热性故障下,有机绝缘材料不仅会过热裂解并参与SF6分解组分的生成过程,而且会被HF和H2S等SF6分解组分腐蚀,致使SF6气体绝缘装备的主要绝缘介质SF6和有机绝缘材料的绝缘性能劣化,威胁装备的安全稳定运行。为此,开展了涉及有机绝缘材料的SF6过热分解实验,对分解组分检测方法进行改进,首次检测到CS2这一重要分解组分,获得了涉及有机绝缘材料时SF6局部过热分解特性以及有机绝缘材料所含元素种类和相对含量。研究表明:CS2、CO2、CF4、H2S、SO2F2、SOF2、SO2这7种分解组分生成反应以及反应的难易程度不同,致使各组分的初始生成温度、体积分数大小及增长规律不尽相同,各组分体积分数有φSO2φSOF2φCO2φCF4φSO2F2φCS2φH2S;不同局部过热温度下的有机绝缘材料裂解程度不同,HF、H2S对其腐蚀的强弱存在差异,致使其C、O、F、S元素的相对含量随局部过热温度升高呈现不同的变化规律。