基于光声光谱技术的SF6分解组分的检测装置研制

采用了光声光谱技术对SO2气体进行检测,该技术有高灵敏度并且不消耗被检测的气体的优点,特别适用于对SO2气体的检测;基于光声光谱技术设计了一台用于检测SO2气体的试验装置,并且针对圆柱形光声腔存在的缺陷而采用了球形的光声腔。所设计的试验检测装置能够有效检测SO2,并为日后研制SO2光声光谱在线监测系统提供重要的技术支撑。     

SF6电力设备局部放电与分解气体组分关系的研究进展

介绍了SF6放电分解气体的基本原理,对目前几种检测SF6分解气体的方法进行对比分析,综述了不同缺陷条件下局部放电与SF6分解气体组分的关系。     

SF6局部放电分解组分长光程红外检测

GIS内SF6局部放电分解组分情况与其绝缘状态有着密切联系,监测分解气体组分可诊断出GIS内部的绝缘缺陷。由于SF6分解产物浓度很低,为提高检测限,基于怀特池原理,利用三个凹面反射镜组成共轭系统来实现光路的多次反射,在有效地增加了光程长的同时尽量减少了光能损耗,设计了与傅里叶变换红外光谱仪匹配的20m光程长气体池。分别用长短光程气体池进行SF6局部放电分解组分的红外检测,对比分析发现,20m长光程气体池检测组分种类多,精度和信噪比高,设计的长光程气体池可以实现GIS内部SF6局部放电分解组分的定量研究。     

SF6气体分解组分的多功能试验装置研制

GIS设备中局部放电(PD)的模式识别和放电量的定量检测是目前国内外研究的难点。为此,作者设计了一套用于SF6PD气体分解组分研究的多功能试验装置,重点介绍了装置的结构和主要部件的计算参数。初步试验研究表明:该装置能够产生PD并引起SF6分解,气体检测单元可有效检测SO2F2、SO2、CF4、空气、CO2等组分气体,检测结果与现有IEC和GB标准基本相符;能够在不同试验电压下,模拟各种PD,具有获取SF6气体分解组分、气敏传感器响应信号、微观放电图像、微观放电过程以及脉冲放电电流波形等多信息功能,从而为深入开展GISPD导致SF6分解组分的关联比对研究,最终为解决放电模式识别和放电量定量检测难题提供了综合试验研究手段。     

H2S及CO的近红外波段光声光谱检测技术

SF6常用于电力设备内部充当绝缘介质,在SF6绝缘设备内部出现过热或局部放电时,进一步反应后还会出现SO2、SOF2、SO2F2、H2S、CO等分解产物.本研究基于光声光谱检测技术对H2S、CO进行定量测量,从理论出发对影响光声信号的因素进行探讨,搭建光声光谱试验平台,根据气体的光声效应对气体进行光声光谱检测.通过选择合适的气体吸收谱线作为特征谱线进行检测,避免其他组分气体存在潜在的交叉干扰.根据HITRAN仿真结果,选定的H2S气体特征谱线为6 336.6 cm-1,CO气体特征谱线为6 380.3 cm-1.结果 表明:所测气体CO、H2S的气体浓度与净光声信号幅值之间的线性度非常高,即通过测量气体光声信号值可精确反演计算出气体浓度.在SF6作为背景气体情况下,CO检测下限为9.88×10-6,H2S检测下限为1.75×10-6.     

基于光声光谱技术的SF_6泄露检测技术

SF6气体作为一种优良的绝缘介质,广泛应用于高压电力设备中。然而,作为一种主要的温室效应气体,其泄露将给环境和维修人员构成不良影响。能够及时灵敏地检测到SF6气体的泄露情况成为电力系统的一个广泛需求。光声光谱技术作为近年来兴起的一项新型的微量气体检测技术,具有灵敏度好,选择性好,动态检测范围大等优点。笔者基于光声光谱技术的基本原理,利用SF6在10.6微米波长处的红外吸收峰值,构建出一套SF6泄露检测系统。同时通过实验室模拟配比不同浓度SF6和空气的混合气体,对系统性能进行验证,发现该系统最低可检测到0.01 ppm的SF6,而且具有较好的线性度和稳定性。     

以SF_6为背景气体的SF_6气体分解特征组分标准物质研制

利用SF6分解组分对GIS绝缘状态进行诊断,必须解决SF6分解特征组分的定性和定量检测的关键技术难题,这直接关系到对设备故障性质和程度判断的准确性。文中采用称量法,研究以SF6为背景气的气体标准物质的制备过程与方法,成功研制了CO2/SF6、CF4/SF6、SOF2/SF6、SO2F2/SF64种标准气体物质,解决了SF6分解特征组分标准气体物质的存储问题,考察了4种气体标准物质的一致性、压力稳定性以及长期稳定性。结果表明:CO2/SF6、CF4/SF6、SOF2/SF6和SO2F2/SF6的标准不确定度均小于0.2%,4种标准气体物质一致性、6个月的长期稳定性和均匀性良好,标准气体扩展不确定度都小于3%,可用于SF6分解特征组分的定量分析。     

羧基碳纳米管吸附SF6放电分解组分的仿真计算

通过SF6分解气体组分及组分含量检测,可以判断气体绝缘电器组合(gas insulated switchgear,GIS)内局部放电(partial discharge,PD)类型及发展程度,对GIS的故障诊断具有重要意义。提出利用羧基修饰碳纳米管(SWNT-COOH)提高碳管的灵敏度和选择性来检测GIS中的SF6分解组分。根据第一性原理,采用Materials Studio分子动力学仿真软件对羧基修饰的单壁碳纳米管吸附SF64种主要分解组分SO2、SO2F2、SOF2和CF4进行了详细的理论计算,分析吸附过程中吸附能、电荷转移量、作用距离、前线轨道和电子态密度的变化情况,结果显示SWNT-COOH对于4种气体检测的选择灵敏度为SO2>SOF2>SO2F2>CF4,可以利用羧基修饰碳纳米管制备气体传感器检测SF6局部放电分解组分。     

SF6气体绝缘设备的放电特性研究

随着SF6气体绝缘设备在系统中的广泛应用,对其绝缘状态的监测、检验以及相应的缺陷类型识别,成为当前亟待解决的问题.通过建立缺陷模型,对SF6气体在不同状态下放电特性进行试验分析,得到了不同缺陷情况下SF6绝缘设备的放电类型特征参数,和特征气体组分.结果表明:典型特征气体可作为实际检测的比对标准,也可作为SF6气体绝缘设备故障诊断专家系统的数据资料.     

基于悬臂梁增强型光声光谱的SF_6特征分解组分H_2S定量检测

H_2S作为SF_6分解产生的关键特征组分,能够有效反映SF_6气体绝缘电气设备内部绝缘故障的严重程度及故障是否涉及固体绝缘材料。采用新型硅微悬臂梁传声器与分布反馈式半导体激光器搭建了悬臂梁增强型光声光谱痕量气体检测系统,以H_2S气体v1+v2+v3泛频吸收谱带中心波数为6 336.62 cm-1的吸收谱线作为研究对象,仿真研究了H_2S气体的红外吸收特性,试验研究了H_2S气体悬臂梁增强型光声光谱响应特性,采用最小二乘回归分析了H_2S气体光声信号与其体积分数的关系。结果表明,在气体吸收未饱和的情况下,光声信号强度与H_2S体积分数之间存在良好的线性关系,系统对N2中痕量H_2S的检测下限为0.84×10-6,对SF_6中痕量H_2S的检测下限为1.75×10-6。研究结果为采用SF_6分解组分法判断设备内部绝缘故障类型和严重程度提供了有力的数据支持。     

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。     

SF_6气体分解产物检测技术及应用情况

介绍了7种SF6气体分解产物检测技术,包括气相色谱法(GC)、傅里叶变换红外分光光度计(FTIR)、色谱-质谱法(GC-MS)等,分析了各种气体检测技术的原理、优点和不足之处,得出在不同的试验目的和条件下,应选择合适的检测技术。     

SF6分解物检测在高压直流套管故障诊断中的应用

随着气体绝缘设备在电力系统中的广泛应用,SF₆分解物检测成为电力设备状态评估与故障诊断的有效方法。然而目前的研究大都集中于GIS（气体绝缘开关装置）,在换流站直流穿墙套管和换流变压器阀侧套管方面少有研究。为此,在介绍SF₆气体分解机理和分解物检测技术的基础上,并依据套管分解物检测结果,分析换流站套管SF₆分解物的组分含量及其生成规律。通过2个现场检测套管SF₆分解物异常实例,说明生产现场开展SF₆分解物检测时,应综合实验室检测、电-声-气联合检测及电气试验等手段,并结合历史数据与资料,对异常检测结果进行系统化分析。最后,讨论了SF₆分解物检测技术目前存在的主要问题。     

放电故障的SF6设备分解产物总量分析

从实际应用出发，运用不同的分析方法，结合理论推导计算，论述了SF6设备放电故障的分析判断方法。     

局部放电中的SF6分解产物及其影响因素研究

通过在110 kV GIS(气体全封闭组合电器)设备中模拟局部放电故障,研究了在局部放电作用下电极材料、放电强度、气体湿度和吸附剂对SF6分解产物中S02+SOF2和HF体积分数的影响及其变化规律.结果表明,电极材料、放电强度和吸附剂对SF6分解产物的生成有较大影响,而气体湿度对分解产物的生成影响不大.研究结果为通过S...     

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。