基于紫外吸收光谱与最小二乘法的SO2、H2S与CS2混合气体定量检测

SO_2、CS_2和H_2S作为绝缘气体SF_6的重要分解气体,它们的种类和含量对SF_6气体绝缘设备的诊断具有重要意义。文中提出了一种紫外吸收光谱法和最小二乘拟合联用的方法用于SF_6分解气体的3组分混合气体定量检测。在实验过程中,发现较高体积分数的SO_2和CS_2对较低体积分数H_2S的体积分数计算存在干扰并且干扰的程度大小与两种气体的体积分数呈正相关。因此,文中获得了干扰气体体积分数较高时H_2S体积分数计算的修正公式,可以实现3种气体的准确定量检测,SO_2和H_2S检测范围为1～10μL/L(part permillion),CS_2为30～300μg/m L(part per billion)。文中提供了一种简便高效的检测方法,方便集成于检测设备中,为SF_6绝缘设备在线监测提供了技术支撑。     

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。     

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。     

气压对SF_6局部过热分解的影响特性

为获取气压对SF_6局部过热分解的影响特性,通过实验研究了故障温度为400℃、气压为0.2~0.5 MPa的SF_6局部过热分解特性,并结合粒子反应碰撞理论分析了气体压强对SF_6分解特征组分生成过程的影响作用机制及影响规律。研究结果表明:随着气压的增加,单位体积内的各种分子的有效碰撞频次增加,进而提高了生成CO_2、SO_2F_2、SOF_2、H_2S和SO_2的化学反应的速率,使得各特征分解组分的摩尔浓度均随着气压的升高而增长;气压的升高对不同分解组分有不同程度的促进作用,其中对SO_2F_2生成的促进作用最为显著;气压对特征组分的有效产气速率的影响规律明显,同时,SO_2F_2/SOF_2和SO_2F_2/(SO_2+SOF_2)两组有效特征组分比值均与气压呈正线性相关。以上研究结果可为将来采用SF_6气体组分分析法(DCA)对SF_6气体绝缘装备进行绝缘状态监测提供支撑。     

SF_6分解气体快速检测装置

<正>SF_6高压电器设备在运行中,会由于放电等原因而使SF_6气体不断分解。这些分解产物中最主要的有HF和SO_2,使用检测管对这两种产物进行分析检测,可了解高压电器设备在运行过程中所处的状态和可能的潜在事故的发生,保证设备的正常运行和人身安全。 SF_6分解气体快速检测装置在国外,如日本、海国、加拿大、法国和美国等国家使用十分普遍。我国于1994年已研制成功,并在北京、大连、天津和上海等地使用。该装置取得了很好的效果。其基本原理是:通过检测装置从高压电器设备中采取一定体积的SF_6气体,分别通过SO_2、HF检测管,这些分解产物会在检测管中起化学反应、并改变颜色。可根据变色柱的长短,定量的读出SF_6气体中SO_2和HF的浓度。     

基于第一性原理的SnO2(101)表面对SF6分解气体气敏性能研究

通过检测SF_6典型分解气体可以诊断出SF_6气体绝缘设备早期绝缘故障。二氧化锡(SnO_2)是应用广泛的气敏材料,文中采用第一性原理计算并分析了SF_6分解气体在SnO_2(101)表面的吸附情况,研究SnO_2(101)表面对SF_6分解气体的气敏性能。通过理论计算,获得了H_2S、SF_6、SO_2、SOF_2和SO_2F_2气体分子在SnO_2(101)表面吸附的吸附能、吸附构型、电荷转移、差分电荷密度、态密度、势能图与功函数等表征吸附特性的参量。分析计算结果发现,SnO_2(101)对H_2S和SO_2有很好的选择性和敏感性,有望成为检测SF_6分解气体的传感器材料。     

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。     

气压对SF6正极性直流局部放电分解特性的影响及作用机制

为了研究不同GIS内部气压对SF_6正极性直流PD分解组分的影响,本文对SF_6正极性直流局部放电分解组分的影响机制进行了分析,搭建了正极性直流PD实验平台,研究不同气压下SF_6正极性直流PD分解组分的含量及生成速率。结果表明:在不同的气压条件下,4种特征分解组分(CF_4、SO_2F_2、SOF_2和SO_2)的生成量和生成速率存在明显的差异,其中SO_2F_2和SOF_2的含量最大,SO_2含量较少,CF_4含量最少。在保持气室体积和外部温度不变的情况下,SF_6初级分解产物SF_5、SF_4、SF_2等的生成量与气压大小成反比,使得在5组实验气压下,气压值越大,4种特征分解组分的生成量越少。     

SF_6分解物检测仪器的性能评估

分解物检测法广泛应用于SF_6断路器、气体绝缘全封闭组合电器(GIS)等电气设备的状态评估和故障诊断中。但是,目前电力行业用SF_6分解物检测仪器缺少统一的校验标准,难以判断检测结果的准确性。对此,以3台不同使用年限的SF_6分解物检测仪为研究对象,探究了可以有效评估分解物检测仪测量性能的试验方法。之后利用已知体积分数的SO_2、H_2S和CO标准气体,采用该方法检测了内蒙古电网内多台SF_6分解物检测仪,根据试验结果划分了各检测仪的性能等级,并针对检测仪的不足提出了相应的整改建议。     

不同背景气体对SF6分解产物检测结果影响的研究

为了探索混合气体中SF_6分解产物的检测技术,了解不同背景气体对SF_6分解产物检测结果的影响,文中对比研究了CF_4/SF_6、N_2/SF_6等不同混合气体与纯SF_6为背景气体条件下,SO_2、H_2S、CO等SF_6分解产物检测结果的差异,研究表明,不同背景气体对SF_6分解产物的检测结果影响不同,文中通过分析拟合得出了CF_4/SF_6、N_2/SF_6混合气体对SF_6分解产物的检测结果的影响系数,并建立了几种CF_4/SF_6、N_2/SF_6混合气体为背景气体与纯SF_6为背景气体条件下SF_6分解产物转换的数学模型。     

运行与检修问答?

<正> [问]SF_6气体中的水分会带来那些危害?[答]水分的危害最主要的是在电弧作用下SF_6气体产生的反应.在电弧或电晕的作用下,SF_6气体将被分解为SF_4,SO_2F_2(氟化硫酰),SOF_2(氟化亚硫酰),HF(氢氟酸)和SO_2等有害物质.生成物HF是所有酸中腐蚀性最强的.SO_2遇水会生成亚硫酸H_2SO_2,它也是一种腐蚀件物质.由此看来如果SF_6气体中含有水分,不仅会降低设备的绝缘强度而且危害人体健康.另外SF_6气体中混杂的水分通常以水蒸汽形式存在,在较低温度下,水蒸汽可能凝结成露附着在零件表面,如附着在绝缘件表面就可能产生沿面放电.实际上SF_6开关设备的内绝缘事故主要是由SF_6气体中水分凝露造成的.     

SF_6电气设备早期故障检测技术及应用

介绍通过检测SF_6电气设备中SO_2和H_2S气体含量,快速诊断设备内部故障技术的基本原理和分析判断设备内部故障的基本思路。通过现场应用实例证明该技术的有效性,并提出了SF_6分解产物参考指标和检测周期。     

环氧树脂在SF_6/N_2混合气体下的热分解

为得到环氧树脂在SF_6/N_2混合气体下的热分解机理以及主要失重区间的特征分解组分判断标准,采用同步热分析仪与气相色谱质谱仪联用的方法研究了环氧树脂在SF_6/N_2气氛下的热分解特性,检测了特征分解组分体积分数,并得到了其随温度变化规律,提出了判断环氧树脂表面发生局部过热性故障的方法。TG曲线表明:环氧树脂的主要失重区间并不受实验气体种类的影响,分解区间为330～470℃。DSC曲线表明:环氧树脂在SF_6/N_2氛围下的分解是一个复杂的化学过程;随着混合气体中N_2比例的增加,体系的热稳定性下降,SF_6的分解加剧。选择CO_2、SO_2、H_2S、SOF_2、CF_4作为特征组分进行检测。环氧树脂存在条件下,不同SF_6比例混合气体的特征组分产气速率和起始体积分数不同,产气温度相同。选择H_2S、CF_4作为判断环氧树脂表面POF温度的特征组分并建立了数学模型。     

SF_6分解产物检测在GIS故障诊断中的应用

介绍了一例110 kV GIS设备发生故障跳闸之后,检测人员通过对SF_6气体分解产物中的SO_2+SOF_2,H_2S,CO等成分含量的检测,快速地查找到故障点所在的气室位置。通过对SF_6气体分解产物形成机理的分析和研究,得出运用SF_6气体分解产物成分检测技术,不仅可以诊断设备故障的位置,也可以成为检测设备状态的一种有效手段,利用这一技术为设备的故障诊断和状态检修提供有力的科学支撑。     

气体传感器检测SF_6断路器中分解物SO_2异常分析和探讨

在预防性试验中发现同批次多台SO_2含量超过应注意值的GL312型SF_6断路器,多种检测手段分析表明,JH4000A型的SO_2电化学气体传感器将S_2OF_(10)组分误报为SO_2,排除了该批次GL312型断路器因整体工艺缺陷导致出现故障分解物SO_2的情况。督促厂家优化选型,提高了仪器检测的准确性,为设备故障诊断及其运行管理提供正确依据。     

过热点温度与SF_6气体分解产物变化关系试验研究

笔者将一台离线的SF_6变压器外壳作为试验容器,对变压器内SF_6气体进行局部加热试验,全程对气体分解产物进行跟踪检测,将模拟过热点温度下的检测结果进行分析研究,找出SF_6气体过热点温度与气体分解产物的变化关系,得出了SF_6气体在加热温度不断升高的过程中顺序产生HF、SOF_2、SO_2、SO_2F_2的结论,同时确定了上述各分解气体在加热过程中出现的温度区间,旨在给有效评估SF_6设备状态、对设备内部故障性质进行判断提供参考。     

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。     

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。     

悬浮缺陷模型局部放电发展过程中分解产物的特征

悬浮放电是GIS的典型缺陷之一。通过对GIS设备局部放电的检测和分析,可实现设备状态评估和故障诊断。文中利用脉冲电流法和分解物检测法,研究了间断恒压法下GIS悬浮缺陷模型局部放电发展过程及其分解产物的特征,并在局部放电已产生分解物的前提下,探究了各分解气体的扩散特征。实验结果表明:局部放电放电特征量不因外施电压间断而发生改变;局部放电发展中SF_6气体水分体积分数呈增长趋势,仅用SF_6气体微水含量偏高来推测GIS设备受潮存在一定局限;若分解物检测试验中只检测到SO_2气体,则GIS设备可能存在放电程度较严重的悬浮放电缺陷,因此SO_2气体可用于判断悬浮放电发生与否;CO气体扩散速度较快,可作为判断设备故障严重程度的特征气体。     

252kV及以上断路器短路试验中SF6气体分解产物特性研究

以SF_6气体为灭弧介质的高压交流断路器广泛应用于我国220 kV及以上电力系统中,开断短路电流后,灭弧室内SF_6会分解产生SO_2、CF_4、CS_2、SOF_2等气体,对断路器的开断性能产生影响。文中对多台高压交流断路器开展短路开断试验,对断路器内部气体进行检测,研究了不同电压等级断路器及不同短路试验方式与SF_6气体分解产物之间的关系。