气体绝缘开关设备内部故障下的SF_6气体分解产物特性研究

气体绝缘开关设备长期运行出现电弧、局部放电和过热等内部故障,产生多种SF_6气体分解产物,影响设备安全运行,因此,有必要研究设备故障下的SF_6气体分解产物特性,及时判断设备故障类型。从理论上分析开关设备在电弧放电、局部放电和异常发热情形下的SF_6气体分解机理,并开展电弧、局部放电和过热下的分解产物试验研究,对不同故障下的分解产物分布进行统计,提出以特征组分含量比值为特征参量,得到各故障模式下的特征参量范围,建立分解产物与设备故障的关系,为运行开关设备内部故障类型判断提供依据。     

基于激光吸收谱的SF_6电气设备故障概率参数模型

电气设备安全是坚强智能电网稳定运行的基础之一。得益于SF_6气体优异的绝缘特性、SF_6电气设备在电力系统中得到广泛应用。SF_6气体成分检测技术的发展,为电力系统中GIS设备安全状态检测提供了重要方法。但是,SF_6气体成分检测结果与设备故障评价模型及其参数指标还有待深入研究。提出了一种基于参数估计的SF_6电气设备故障概率模型,充分利用高准确度的SF_6气体成分检测结果,根据开断电弧、局部放电和异常发热等情况下的SF_6分解产物的统计分析结果,运用矩估计算法得到设备故障概率函数的参数,以此建立SF_6电气设备的故障概率模型,为运行设备状态评价提供了有效依据。     

模拟SF_6环网柜气室局部放电分解特性研究

为了检测SF_6气体绝缘环网柜气室内部的局部放电故障,文中采用组分分析法研究SF_6局放放电的分解产物。通过针—板电极模拟SF_6气体绝缘环网柜气室金属突出物缺陷,实验研究了不同放电量的局部放电SF_6分解产物以及分解特性。通过施加4种电压等级来产生不同的放电强度,采集样气并用色谱质谱(GC/MS)检测分解组分。结果表明:在模拟气室中局部放电会使SF_6气体绝缘介质分解生成CO_2、SO_2F_2、SOF_2和SO_2等4种稳定组分。在相同放电强度下,这4种分解组分的体积分数随着时间不断增加,并呈现饱和的趋势;在相同放电时间内,4种分解组分体积分数随放电量增大而增加,并呈现不同的规律。根据以上研究建立了分解组分产气均方根速率与放电量之间的对应关系,即可根据SF_6气体分解特征组分的产气速率推断出气室中放电量的范围,为组分分析法应用于SF_6气体绝缘环网柜提供了依据。     

SF6气体分解产物检测技术及其应用的研究现状

SF_6充气类电气设备具有结构紧凑、电气性能稳定、灭弧能力强和运行安全可靠等优点,现已被广泛地应用于超特高压电力系统中。当SF_6充气类电气设备发生隐患或故障时,设备内部的局部放电或者过热使SF_6气体发生分解并生成多种分解产物。通过对反应生成的SF_6气体分解产物进行定性定量分析,可以推断出电气设备潜在的绝缘隐患或者故障,对保障设备和电网的稳定运行具有重要意义。着重介绍了7种常用的SF_6气体分解气体检测技术,主要包括了气相色谱法、质谱法、红外光谱法、电化学传感器法、气体检测管法、离子迁移谱法、碳纳米管传感器,分析各种检测方法的测试原理,并对比归纳不同检测技术的优缺点及应用场合。结果表明,基于不同检测技术的优缺点和应用场合,在实际应用中可选择多种方法联合检测,发挥不同检测方法的优势,以实现更加准确可靠对SF_6气体分解产物组分情况的定性定量分析。     

SF6放电分解机理及其在故障分析领域的研究进展

SF_6因其性能优异而广泛应用于电力工业,当电气设备出现放电故障或过热故障时,SF_6气体将不可避免地发生分解。研究SF_6分解机理,掌握SF_6分解特性,以期提高设备的运维水平。文中从SF_6分子解离、特征产物生成路径等方面,总结了SF_6气体放电分解机理的相关研究进展,鉴于定性检测方法的局限性,指出结合DFT、ReaxFF等研究方法可厘清SF_6的复杂分解过程;重点介绍了开展气体分解特性研究的基本测量与分析方法,包括:气相色谱质谱法、红外吸收光谱法及气敏传感器法等,其中气敏传感器因具备小型化、强响应等优势,是未来SF_6气体绝缘装备内置传感、在线监测的重要发展方向;介绍了SF_6分解特性研究由定性评判发展到定量分析的历程,总结了基于分解特性分析的气体绝缘设备故障诊断研究进展,其中以特征气体浓度比值法、产物分析与传统局放检测结合的方法最具代表性,但这些方法尚需完善,需要提出量化标准以在电力系统装备运维中推广应用。     

基于氧同位素示踪法的火花放电中O_2对SF_6分解气体形成的影响

六氟化硫气体(SF_6)因其良好的绝缘和灭弧性能,广泛应用于气体绝缘电气设备中。当SF_6气体绝缘电气设备发生放电故障时,SF_6气体将分解为低氟硫化物,这些低氟硫化物与混入SF_6气体中的杂质如水、氧气等进一步发生反应,产生具有剧毒强腐蚀性的SF_6分解衍生物。作为主要的气体衍生物,SO_2F_2、SOF_2、SO_2等氟氧化物是基于分解气体法的故障识别与诊断的标志产物。为此,文中提出了一种基于氧同位素示踪的SF_6分解气体分析方法。在一系列火花放电实验的基础上,通过注入不同含量的同位素氧气18O_2,分析火花放电中微量氧气对主要氟氧化物含量及其比值变化规律的影响,进而解释火花放电下主要氟氧化物的成因机制。     

基于参数估计的SF_6电气设备故障概率模型

电气设备安全是坚强智能电网稳定运行的基础之一。得益于SF_6气体优异的绝缘特性,SF_6电气设备在电力系统中得到广泛应用。SF_6气体成份检测技术的发展,为电力系统中GIS设备安全状态检测提供了重要方法。但是,SF_6气体成分检测结果与设备故障评价模型及其参数指标还有待深入研究。本文提出了一种基于参数估计的SF_6电气设备故障概率模型,充分利用高精度的SF_6气体成分检测结果,根据开断电弧、局放和异常发热等情况下的SF_6分解产物的统计分析结果,运用矩估计算法得到设备故障概率函数的参数,以此建立SF_6电气设备的故障概率模型,为运行设备状态评价提供了有效依据。     

环氧树脂组成物

本发明是关于新的环氧树脂组成物,涉及到环氧树脂、固化剂、无机填料及乙酰丙酮盐等成分。树脂成型物具有优异的机械、电气和耐热性能,而且能够耐受SF_6在放电时分解的气体的腐蚀作用。 SF_6气体有着优异的电气绝缘和灭弧性能,在150℃以下化学性能稳定,还有不燃的特点,因此多用于互感器、变压器、绝缘套管、隔离开关、断路器、避雷器或母线等电气设备。然而,SF_6气体在150℃以上的高温下,特别是在电弧放电或电晕放电时,要分解成一部分有腐蚀性的气体,有水分存在将进一步促进SF_6的分解反应,生成活泼的     

SF_6电气设备绝缘故障诊断用SO_2、H_2S气体传感器研究进展

在SF_6电气设备中,不同类型绝缘故障会导致SF6产生不同的分解产物,这些产物在体积分数、生成速率等方面有明显差异。这其中,SO_2和H_2S作为故障类型的典型气体标志物,通过对其体积分数及体积分数变化进行检测和监测便能够判断出绝缘故障的类型与严重程度。文中主要对高灵敏SO_2和H_2S气体传感器的最新研究进展进行了综述分析,包括材料选择、工作温度优化及选择灵敏度提高等关键因素;并对目前研究存在的问题进行了评论分析。最后,文章指出了SF_6电气设备绝缘故障检测用SO_2和H_2S气体传感器需要解决的问题和未来研究发展的方向。     

放电条件下SF_6气体分解产物变化情况的研究

对SF6气体分解产物的组成及其体积分数进行测定和分析研究与SF6电气设备安全运行密切相关。笔者建立了SF6电气设备模拟放电试验方法,使用气相色谱法、离子色谱法及检测管法对不同模拟放电条件下SF6气体分解产物的生成过程、相对体积分数关系等方面进行研究,寻找表征不同放电故障类型的特征气体,从而得到SF6气体分解产物的变化情况与SF6电气设备故障之间的内在联系。该项研究提出对SF6气体分解产物定量检测以评判电气设备内部状态的理论与方法,对实现SF6电气设备由于放电引起的突发性故障的早期诊断和预测有着重大意义。     

GIS设备局部火花放电故障SF6分解特性

为了更好地利用分解组分分析(DCA)法诊断SF_6气体绝缘设备绝缘故障,在搭建的火花放电实验平台上,开展了不同放电频率和不同火花放电能量作用下的SF_6气体分解实验研究,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对火花放电作用下SF_6分解生成的特征产物进行定量检测。结果表明:在火花放电作用下,SF_6的主要分解产物有SOF_2、SO_2F_2、SOF_4、SO_2和CF_4,其生成量均随火花放电频率的增加而上升。随着单次火花放电能量的上升,不同分解产物的生成趋势各异,其中SOF_2与CF_4的生成量不断上升并趋于饱和,而SO_2F_2的生成量不断下降并趋于稳定,SOF_4的生成量呈线性上升趋势,火花放电能量对SO_2的生成量没有显著影响。     

变电检修中SF6防毒面具的规范使用

SF6气体具有优异的绝缘和灭弧性能，广泛应用于高压设备中。纯净的SF6气体是无色、无味、无毒的。但是，SF6在电气设备中经电晕、火花及电弧放电作用，会产生多种有毒、腐蚀性气体及固体分解产物。     

固体绝缘沿面缺陷下的SF_6分解特性及机理

为了奠定气体产物检测法在固体绝缘沿面缺陷诊断中的应用基础,在实验室内的SF_6放电分解实验平台上探究了SF_6气体在固体绝缘沿面缺陷下的分解特性,同时利用量子化学计算方法对关键产物的生成路径进行了研究。结果显示,固体绝缘沿面缺陷下的特征产物主要包括SOF_2、SO2两种含硫含氧产物以及CO、CO_2、CF_4、CS_2等多种含碳产物。其中CO_2、CO、CS_2的体积分数在放电最后阶段分别从0.46×10~(-6)、4.22×10~(-6)、18.69×10~(-6)快速增长至2.05×10~(-6)、14.76×10~(-6)、27.77×10~(-6),可以认为其生成速率是判断缺陷严重程度的重要表征量。固体绝缘表面发生沿面放电时会发生复杂的反应,CF4主要通过碳氢化合物CH_x逐步与F、HF反应生成;CO来源于碳氢化合物的氧化脱氢反应;CO_2的生成则包括碳氟化合物氧化、CO氧化分解、碳氢化合物氧化脱氢等3个路径;CS_2可能经CH_x与S_2或H_2S反应生成。现场故障案例验证了该研究结论在实际生产应用中的实用价值。     

SF_6气体分解产物检测技术在开关类设备状态诊断中的应用

为了准确诊断SF_6开关类设备内部是否存在故障及故障的性质,研究SF_6电气设备在发生故障时,SF_6气体的分解原理及产物,以判断电气设备内部发生故障的类型。笔者通过全过程参与甘肃电网330 kV及以上开关类设备SF_6气体成分检测,分析了两起在检测过程中断路器的SF_6气体成分异常情况,通过解体,验证了设备存在缺陷或故障。因此,SF_6气体分解产物测试技术在开关类设备状态诊断方面具有广阔的应用前景。     

基于氧同位素示踪法的电晕放电中H_2O和O_2对SF_6分解气体形成的影响

SF_6气体绝缘电气设备发生放电故障时,SF_6气体将分解为低氟硫化物,并进一步与H_2O、O_2等杂质反应,生成SO_2F_2、SOF_2和SO_2等气体。作为SF_6气体放电的特征产物,H_2O和O_2直接参与SO_2F_2的生成过程,因此SO_2F_2的含量与H_2O和O_2密切相关。为此,本文在工频电晕放电实验基础上,基于氧同位素示踪法,通过注入不同含量的同位素H_218O和18O_2,分析了微量H_2O和O_2对SO_2F_2的三种同位素化合物S16O_2F_2、S18O16OF_2和S18O_2F_2之间含量比值变化规律的影响,在此基础上进一步解释了SO_2F_2的形成机制。     

国内文摘与专利

正基于SF_6分解产物融合判断的GIS绝缘劣化趋势划分/王先培;肖伟;胡明字;等/高电压技术,2016(6)为实现用SF_6气体分解产物来诊断和砰估气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)绝缘状态,必须寻找出恰当的特征参量,建立气体分解组分与GIS绝缘劣化的判断法则。为此构建了SF_6气体放电分解平台,做针-板缺陷下长期持续性放电分解实验以模拟GIS绝缘劣化全过程。选取SO_2F_2、SOF_2、SO_2、     

微量水分对SF6局部过热分解特征组分生成的作用机制

SF_6气体绝缘设备在运行过程中,其内部不可避免地会存在接触不良、磁饱和、磁短路等缺陷,或出现过载故障,可能导致SF_6气体绝缘设备出现局部过热性故障(POF)。在POF作用下,SF_6分解特性与设备中微量的H_2O含量关系极为密切。本文依据微量H_2O对各分解特征组分的生成影响机制,进一步研究了微量H_2O与表征POF故障属性的特征量之间的内在联系。结果表明:微量H_2O对各分解产物特征的生成量有不同程度的影响,但微量H_2O与生成各特征组分的中间产物作用的速率具有明显差异,导致了不同分解特征组分生成量与微量H_2O含量的内在关系区别显著。     

交流电晕放电下SF_6气体分解物的光谱检测

随着GIS等SF6气体绝缘设备的大规模使用,探索SF6气体的分解机理对延长设备寿命并确保其安全运行有重要的理论指导和现实意义。探讨GIS中典型放电性故障特征及相应的SF6气体分解产物和分解机理,给出了不同放电类型故障相关试验结果,并对最常见的电晕放电故障给出了放电量与分解产物的关系。在此基础上,设计了满足试验要求的气体放电装置,放电量检测单元和SF6气体分解产物检测系统,研究了交流电晕放电下主要气体分解产物及其增长规律,探讨了主要气体分解产物的生成机理。通过与已有文献比较,验证了试验结果的准确性。     

基于CRDS的SF_6电气设备分解产物检测技术

针对现有SF_6分解产物检测方法如检测管法、气相色谱法、质谱法以及电化学法等存在信号交叉干扰、精度不高、难以实现在线监测的缺点,提出了基于光腔衰荡光谱(cavity ring-down spectroscopy,CRDS)的SF_6电气设备分解产物检测技术。通过给出SF_6电气设备内部故障时SF_6分解产物的产生机理,分析了SF_6绝缘电气设备特征分解产物,结合CRDS技术原理,进行了特征分解产物的吸收谱线研究,选择了SF_6特征分解产物吸收谱线。此外,采用模块化设计方法,设计了基于CRDS技术的SF_6电气设备分解产物在线监测系统,分析了系统设计中的关键技术,包括光腔匹配技术和抗干扰技术,以提高检测精确度和可靠性。     

基于气体分解产物检测技术发现的SF6电气设备放电缺陷分析

SF_6电气设备中常采用的气体分解产物检测是一种比较重要的带电检测技术手段,可以提前发现设备内部的早期故障和事故隐患并及时处理,这种检测技术也得到业界越来越多的关注和认同。文中首先依据大量的文献研究,详细阐述了SF_6气体及各种固体绝缘材料在放电或高温过热等异常情况下裂解机理及各种气体分解物(SO_2,SOF_2,HF,CF_4,H_2S,CO等)的形成过程;再根据几起现场实际案例的统计分析,发现检测电气设备中的气体组分种类和体积分数可以对设备的运行状况进行有效地评估;最后,通过解体后电气设备内部情况验证该检测技术的可行性。气体分解产物检测技术能够有效地分析出电气设备的实际情况,对今后实现电气设备的状态检修和管理维护有重要的参考价值。