六氟化硫—环氧树脂的热分解研究

深度挖掘SF₆分解产物携带电热腐蚀信息有助于提升GIS设备潜伏故障诊断精确度。研究六氟化硫—环氧树脂体系(SF₆-epoxy)热分解反应,阐明碳基特征分解产物与绝缘材料降解对应关系,可有效解决特征组分单一性与来源多样性之间矛盾。文中采用同步热重/差示扫描量技术系统测量了SF₆-epoxy热分解过程,表征了3个特征热解阶段的温度范围与放热量。在线气相色谱指认了9种碳基、硫氧分解产物。根据SF₆-epoxy体系热解的全景反应历程,CO₂可作为判定环氧树脂高温(>500℃)热腐蚀劣化的特征分解组分;CH₄可直接对应300～500℃发生的环氧绝缘材料的热降解劣化;SOF₂、H₂S和H₂可综合判定SF₆-epoxy体系的微水含量。     

Ag表面对SF6初级分解产物氧化反应的影响作用研究

运行经验显示SF₆在气体绝缘开关设备(GIS)中的热稳定性低于预期,GIS内部的金属表面可能对SF₆初级分解与次级反应具有显著的影响作用,但作用机理尚不明晰。该文基于密度泛函理论获得了O₂在Ag表面的解离-吸附构型,并建立了低氟硫化物与Ag表面O原子的反应模型,初步揭示了GIS过热故障状态下SF₆初级分解产物在Ag表面的氧化反应机理;基于过渡态理论和反应动力学理论,计算获取了界面反应的能垒和反应速率常数,并与气相反应对比,分别确定了三种低氟硫化物的氧化反应路径及其主要场所,并分析了Ag表面对反应的促进/抑制作用机制。结果显示,Ag表面可显著促进SOF₄与SOF₃的产生,但不利于SF₂的表面氧化反应。     

SF6及SF6故障分解气体与局部放电柔性特高频天线传感器基底相容性实验研究

采用柔性内置特高频(UHF)天线传感器是解决气体绝缘组合电器(GIS)内部潜伏性局部放电(PD)绝缘缺陷微弱高频电磁波信号感知的有效方法，而柔性UHF天线传感器基底材料和SF₆及其故障分解气体之间的相容是实现柔性UHF天线传感器内置于GIS的关键。基于此，该文通过搭建SF₆及其故障分解气体与PD柔性UHF天线传感器基底相容性实验平台，结合GIS实际运行环境温度，开展了多种常用PD柔性UHF天线传感器基底材料与SF₆及其故障分解气体相容性实验研究，利用傅里叶变换红外光谱仪、气相色谱质谱联用仪、扫描电镜、X射线光电子能谱仪分别从SF₆气体成分侧、柔性基底表面形貌及元素变化情况侧进行测试分析。实验发现，聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)三种常用PD柔性UHF天线传感器基底材料均不会对SF₆气体成分造成影响；常用的PI柔性UHF天线传感器基底会与SF₆故障分解气体中的SOF₂发生反应，导致SOF     

SF6气体绝缘设备局部放电分解特征组分三角形诊断法

以SF₆为绝缘介质的全封闭式组合电器(GIS)已广泛应用于电力系统。由于金属微粒、绝缘子缺陷等,可能引发设备发生局部放电,甚至造成停电事故。为及时、有效辨识设备内部局部放电故障类型,本文在积累的大量SF₆局部放电分解特征组分数据的基础上,提取出表征典型局部放电故障特征的分解特征组分,采用“故障数据分布密度”标准差最小化的原则来确定反映故障状态的主要特征量权重,最终建立了针对SF₆气体绝缘设备局部放电的三角形诊断法,实现了典型局部放电故障的诊断。通过已有实验和现场数据,对该方法的诊断准确性进行测试,结果表明该方法可以有效识别局部放电故障并精确区分其放电类型,诊断准确率可达90%。     

基于SnS2传感器的H2S和SO2F2气体检测性能研究

六氟化硫(SF₆)气体分解产物检测对于气体绝缘设备的故障评估和电力系统的安全监测具有重要意义。文中提出了一种基于SnS₂纳米材料气体传感器检测SF₆分解产物的方法，即采用水热法和丝网印刷法分别制备SnS₂纳米材料和气体传感器，通过实验研究了该传感器对SF₆分解产物H₂S和SO₂F₂气体的最佳工作温度、响应特性、灵敏度和长期稳定性。测试结果表明，SnS₂气体传感器在最佳工作温度200℃下，对两种SF₆分解气体产物的响应与其体积分数之间线性关系较好，线性相关系数均大于0.980，且稳定性较好。文中研究可为SnS₂基气敏传感器检测SF₆分解组分提供数据参考。     

SF6放电分解气体组分分析

SF₆气体是GIS中常用的绝缘介质,通过对其分解产物的类型和含量进行分析可以诊断设备内部是否存在故障。本文总结了SF₆放电分解气体组分成分,综述了气相色谱法、检测管法等气体组分分析方法,分析了SF₆放电分解气体组分分析技术的发展趋势。     

基于FTIR的C4F7N/CO2分解产物检测

对C4F7N/CO2分解特性展开研究可为C4F7N/CO2型电力设备的故障诊断提供重要技术参考.为模拟C4F7N/CO2型电力设备早期局部过热故障搭建了过热实验平台,利用FTIR技术搭建了红外检测平台.为提高红外定性分析C4F7N/CO2热分解产物的效率与准确率,采用傅里叶变换红外光谱仪与气相色谱—质谱仪对过热实验前后...     

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。     

基于同位素示踪法的微量O2对电弧放电下SF6分解产物影响的研究

SF₆气体绝缘开关设备电弧放电下O₂对SF₆分解产物具有显著影响,但其影响规律及相关作用机制目前尚不清楚。针对这一问题,文中利用¹⁸O₂作为示踪剂开展了电弧放电实验,利用GC-MS分析了放电过程中和放电后含¹⁸O同位素物质的变化规律,明确了电弧放电下SF₆分解产物的形成途径及¹⁸O₂对SF₆分解产物的影响,阐明了其深层化学反应机理。结果表明,电弧放电下O₂杂质会在不同程度上促进SOF₂、SO₂、SO₂F₂、CO₂的生成,其中O₂主要以分解后的O原子参与SOF₂、SO₂、CO₂的生成反应,以O₂分子和分解后的O原子共同参与SO     

SF6在故障温度为300~400℃时的分解特性研究

为了探索SF6绝缘气体在过热故障状态下的分解特性及其分解机制,完善利用SF6分解特性辨识SF6电气设备绝缘故障的方法,该文利用研制的SF6电气设备过热性故障模拟装置进行了系列探索性实验,对SF6过热分解组分采用气相色谱法(gas chromatograph,GC)和气相色谱?质谱联用法(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)进行定量检测,初步得到SF6在400℃以下的过热分解特性。在此基础上探索SF6的初始分解温度,研究了分解产物组成类型和不同温度下各自的形成规律,并选定了SF6在过热状态分解时所形成的主要特征分解组分,构建了特征分解组分与温度之间的关联图谱。结果表明：SF6大约在300℃时开始出现比较明显的分解,其主要分解产物有CO2、SO2F2、SOF2、SOF4、SO2、H2S,但不含CF4;温度的升高将加剧SF6气体的分解,促进各分解组分的形成,但对各分解产物的促进程度却因组分种类的不同而规律各异;SOF2和 SO2是 SF6在过热故障温度为300~400℃时的最主要分解特征产物,二者的产气速率图谱可有效表征SF6电气设备过热故障点处的温度,为下一步诊断SF6电气设备过热故障提供参考。     

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。     

GIS内部潜伏性故障案例分析

介绍了3起基于气态分解产物测试和局部放电测试发现的典型SF₆全封闭组合电器（GIS）内部潜伏性故障案例。这些案例各有特点：能检出气态分解产物但未检出局部放电信号;未检出气态分解产物但检出局部放电信号;检出气态分解产物的同时也检出局部放电信号。通过解体检查,均验证了设备存在缺陷。因此,气态分解产物和局部放电测试技术在GIS潜伏性故障诊断方面具有广阔的应用前景。     

悬浮电极缺陷不同局部放电强度下的C6F12O/CO2混合气体分解特性研究

C₆F₁₂O是一种具有潜力的SF₆替代气体，为了探究C₆F₁₂O/CO₂混合气体在悬浮电极缺陷不同局部放电强度下的分解特性，搭建了局部放电分解实验平台，在不同外施电压下对C₆F₁₂O/CO₂混合气体进行96 h局部放电分解实验，利用气相色谱法对分解组分进行定量分析，对分解组分含量、产气速率、特征气体比值与局部放电强度的关系分别进行了研究。结果表明：4种典型产物(CF₄、C₂F₆、C₃F₈、C₃F₇H)浓度、产气速率的变化规律上存在差异，可选择作为判断局部放电强度的特征组分；特征组分浓度关系为c(CF₄)>c(C₂F₆)≈c(C₃F₈     

GIS设备局部过热故障程度与SF_6分解的关联特性

为了获取不同过热温度下的SF_6分解组分特征信息,文中通过实验研究了故障温度为260~500℃之间的SF_6局部过热分解特性,通过对实验数据处理分析研究了不同过热故障严重程度与分解组分特征信息之间的关联特性。研究表明:随着过热温度的增加,总分解量CT、硫化物分解量CT_1、碳化物分解量CT_2都有增长趋势;各组分有效产气速率R_(RMS)都与过热温度具有极强的关联性,分解组分产气速率越高,表明SF_6电气设备过热故障越严重;特征比值C_(SO_2F_2+SOF_4)/lgC_(SOF_2+SO_2)及其有效值TCR_(RMS_1)(TCR_1)可作为衡量POF严重程度的特征指标,该比值越大,表明故障越严重;CT_2/lgCT_1或及其有效值TCR_(RMS_2)(TCR_2)可作为表征POF是否涉及到含碳金属构建劣化程度,该比值越大,表明金属劣化越严重。     

SF_6局部过热分解特征组分的微量O_2作用机制

在局部过热故障下,微量O_2直接参与SF6的分解过程,在利用特征组分诊断SF6气体绝缘设备过热性故障时必须考虑O_2的影响。为此,在已有的SF6局部过热分解模拟实验平台上,通过控制纯净SF6气体中的微量O_2体积分数进行SF6过热分解实验,得到了不同微量O_2体积分数对SF6主要过热分解特征产物的影响规律。研究表明:SOF4和SO_2F2的产气量均与O_2体积分数正相关,微量O_2可将SOF4转化为SO_2F2,使SO_2F2的产气量随着O_2体积分数的增加而呈指数增长。微量O_2与SF6初级分解产物的直接反应使得SO_2成为主要产物,F原子和O原子竞争中间分解产物,导致SO_2饱和,而SOF2的绝对产气量则出现先增后减的情况。微量O_2不仅影响了各分解产物的产气量,也使得SO_2和SO_2F2演变为SF6过热分解的主要产物,且微量O_2对SO_2F2的促进作用更显著。     

六氟化硫全封闭组合电器故障的快速定位

<正>使用六氟化硫(SF₆)的全封闭组合电器(GIS)发生内部故障时,故障位置难以快速准确定位。本文从SF₆气体的性质以及其在故障条件下的分解机理出发,分析检测SF₆分解物,以达到快速、准确为GIS内部故障实现定位的目的。1 SF₆气体的基本性质1.1 SF₆气体的特性SF₆气体在常温常压下为无色、无味、无毒的不可燃烧的气体,密度是6.16g/L,约为空气的5倍。因此,SF₆气体在空气中极易下沉,具有强烈的窒息性,其导热系数比空气小,是电气设备优良的冷却介质。     

SF6绝缘套管类设备中气体检测及运行维护

对SF₆绝缘套管类设备中气体进行检测分析有利于确保设备的安全运行。分析了SF₆绝缘套管类设备中典型放电性故障特征以及气体分解机理,并通过气体检测及现场实例分析,提出了对SF₆绝缘套管类设备的运行维护建议。     

高压电气设备绝缘气体分解产物光学检测技术研究综述

SF₆及其替代气体分解组分的检测是评估高压电气设备绝缘状态的重要手段。以SF₆分解组分为例进行文献调研，总结了不同工况下SF₆及其替代气体特征分解组分的浓度分布，据此提出组分检测量程、检测下限等方面的建议；综述了基于光学的各类SF₆及其替代气体分解产物的检测手段，包括发射光谱法、直接吸收光谱法和间接吸收光谱法。相较于传统检测方法，基于光学原理的检测手段往往能兼顾检测速度、检测精度和灵敏度要求，检测下限通常低至体积分数10^-6量级，具备高压电气设备在线监测的潜力。目前看来，单一检测方法难以实现SF₆及其替代气体分解产物的全组分检测，未来可考虑按照不同检测场景和需求形成光学检测为主、非光学检测为辅的在线集成检测系统。     

环保型气体绝缘介质C5F10O过热分解产物的生成过程分析

C_5F_(10)O气体绝缘介质具有优异的环保性能和绝缘性能,在C_5F_(10)O气体工程化应用时,不可避免地面临设备内部经常出现的局部过热性故障,在局部过热性故障的长期作用下,C_5F_(10)O自身是否还能继续保持稳定是决定其能否工程应用的一个重要因素。本文在已有的气体绝缘介质局部过热实验平台上进行C_5F_(10)O过热实验,通过GC-MS确定C_5F_(10)O在局部过热性故障状态下的分解产物,并根据质谱图确定其分子结构式,结合密度泛函理论计算和分析C_5F_(10)O的分解途径和各个分解产物的生成途径。结果表明:C_5F_(10)O/He混合气体在局部高温550℃下主要生成了CO、CO_2、CF_4、C_2F_6、C_3F_8、C_4F_(10)、C_2F_4、C_3F_6、C_3F_7H等化合物,其中CO和碳氟化合物主要来自于C_5F_(10)O的裂解和重组,CO_2主要由羰基CO·与氧气反应生成,C_3F_7H主要由七氟丙烷和水反应生成。     

c-C4F8及其与N2混合绝缘气体在典型故障时分解生成物的试验分析

氟碳气体由于其温室效益小,同时具有很高的耐电强度,是较好的替代SF6的气体。使用氟碳混合气体作为绝缘介质的气体绝缘开关和变压器,将成为一类新型的环境友好的输变电设备。因此用试验方法研究氟碳气体及其与N2的混合气体在局部过热、局部放电、火花放电及电弧放电等故障下的分解生成物,并对故障生成物的危害性进行了探讨。试验在自建的模型上进行,故障后的生成物使用气相色谱与质谱联用(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)的方法来检测。试验结果表明:可稳定存在的过热故障下主要生成物为C2F4、C3F6;纯气体放电性故障的主要生成物为CF4、C2F6、C2F4、C3F8、C3F6;混合气体放电性故障另外产生C3F6N2;故障分解生成物毒性很小。根据故障生成物的特点,提出可根据故障生成物组分来区分氟碳气体绝缘电气设备中的过热性故障与放电性故障。