利用SF_6分解产物及气相色谱分析断路器故障

目前SF_6气体分解物检测在电气设备故障分析中应用比较广泛,而由于新气中含有一定量的CF4含量,所以分析重点一般集中于H_2S、SO_2、HF、SO_2F_2等几种特征气体组分含量。本文将SF_6分解物测试与气相色谱分析相结合的方法应用于一起110kV SF_6气体断路器的故障诊断,结果表明除了对SF_6气体中SO_2、H_2S及HF等特征气体测试外,增加对CF_4含量组分的分析,可判断SF_6断路器内部固体绝缘情况,可确诊传统电气手段、单一分析分解产物不能发现的设备缺陷,确保设备安全运行。     

SF_6气体检测设备性能评估技术应用研究

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。目前对于SF_6分解物检测仪器的校准检定尚缺乏相应的手段和设备。针对SF_6分解产物测试仪校验技术的应用展开研究,建立了一套SF_6气体检测设备性能评估系统,利用已知配比的标准气体对分解产物测试仪进行校验。采用该方法开展了东北地区SF_6分解产物测试仪的全性能自动化检测与评估,并针对检测仪的不足提出相应的整改建议。     

高压SF_6开关设备气体分解物浓度在线监测装置研制

高压SF_6断路器气体分解产物体积分数是SF_6断路器内部放电模式和放电能量的重要判据。为了通过SF_6气体分解产物实现SF_6断路器的运行状态在线监测,文中研制了一种基于碳纳米材料的电离式碳纳米管传感器和一套用于检测传感器输出微电流的检测装置。笔者以SF_6气体重要的分解产物之一SOF_2作为被测气体进行实验测试,结果表明,电离式碳纳米管传感器输出电流与SOF_2气体体积分数成单值关系,其电流大小能够反映出SOF_2气体体积分数;文中开发的微电流检测装置能够完成传感器输出的纳安级微弱电流的检测,具有较高的检测精度。该检测装置可用于实时监测SF_6气体分解生成的SOF_2气体体积分数,为研究SF_6断路器内部放电和实现SF_6气体分解物在线监测提供了可能。     

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。     

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。     

基于红外吸收光谱法检测SF_6分解气体的仿真与实验研究

为研究红外吸收光谱法在SF_6分解气体检测分析中的应用,通过仿真计算得到了SF_6特征分解气体的红外吸收特征光谱,并确定了3种目标检测气体(CO、SO2、H2S)的红外特征频谱;依据红外光谱检测原理,设计了基于FTIR的SF_6分解气体检测系统,使用该检测系统对实验样气进行测试实验。结果表明:基于FTIR的SF_6分解气体检测系统能够有效地对目标检测气体进行定性及定量分析,可应用于SF_6分解气体的在线监测。     

SF_6分解产物测试在高压直流套管状态诊断与分析中的应用

文中完善了带电状态下的SF_6气体监测手段,在设备带电状态下开展SF_6气体的现场分解物测试,并结合离线气相色谱检测手段对SF_6高压直流套管开展长期的运行监测。在电气试验未发现套管缺陷的情况下,文中通过SF_6气体分解物监测手段及时地发现了内部缺陷并发出预警。套管在更换后返厂解体,发现套管内表面分布有大量固体粉末并存在明显的高温过热痕迹,验证了SF_6分解产物监测手段在设备状态诊断中的有效性及可靠性。     

基于电化学传感器的SF_6分解产物检测系统研究

介绍了电气设备SF_6气体放电分解产物的影响因素,重点分析了SF_6气体分解物常用检测方法的优缺点,提出适应于现场检测的电化学传感器数据新型处理分析方法,研究SF_6分解产物综合检测系统,通过微积分分析技术、动态载气误差修正、抗交叉干扰设计、空气洁净单元及动态温度校正补偿技术的联合运用,提高了系统的响应时间、测量准确度以及数据的准确性,在实际现场检测中产生了良好的应用效果。     

SF_6气体带电检测方法的研究

在运行状态下,对SF_6电气设备中SF_6气体分解物、纯度、湿度进行现场检测,在运行电压下对设备状态进行有效监测,能准确地反映设备的客观状态,及时发现设备缺陷,消除隐患,极大地提高电网的安全运行水平。文中对某变电站断路器中SF_6分解物进行测量,并对SF_6杂质产生原因进行分析,为完善SF_6的测量提供参考。     

SF_6气体中含水量问题的研究

介绍了电器设备中SF_6气体含水量与环境温度的关系以及含水量和电器设备的材质对电弧分解物成分的影响,提出了SF_6气体标准和GIS标准中SF_6气体的允许的含水量应规定相应温度值的建议、从测得的电弧分解物的量值来判断累计开断电流值的方法以及减少SF_6气体含水量的措施。     

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。     

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。     

SF_6设备放电分解物氦离子色谱检测方法及其应用

正SF_6气体具有良好的绝缘性、优异的灭弧性和化学稳定性,广泛用于电力系统。SF_6气体分解物检测方法已成为SF_6设备潜伏性故障早期判断的有效手段。现场运行表明,对于绝缘物沿面缺陷、设备内部导体间连接缺陷、异常发热、灭弧室内零部件的异常烧蚀、断路器开断能力下降等潜伏性故障诊断,该检测方法     

开断电弧下混合绝缘气体(SF_6+CF_4)分解特性试验研究

在高纬度低温地区,由于SF_6气体出现液化,可能导致SF_6开关设备发生绝缘击穿或开断失败等事故,由此该类地区大多采用混合气体(SF_6+CF_4)开关设备。气体分解产物检测是目前设备故障定位和缺陷诊断的重要手段。为此试验以40.5 k V混合气体断路器为试品,开展混合气体(SF_6+CF_4)不同燃弧能量下的气体分解产物试验,通过与纯SF_6气体的比较分析,探讨混合气体(SF_6+CF_4)的分解特性。研究表明:开断电弧下,SF_6+CF_4混合气体的主要分解产物为CO、CO_2、SO_2、SOF_2;分解产物各组分含量均随着燃弧能量的增加而增加;在相同的燃弧能量下,SF_6+CF_4混合气体比纯SF_6气体产生更多的碳氧化合物(CO+CO_2),而硫化物(SOF_2+SO_2)的生产量较少。     

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。     

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。     

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。     

SF_6设备检测用小型尾气回收装置研制及应用

现场预防性试验和检查性试验中,SF_6设备检测尾气总量较大,进行尾气回收但不影响仪器检测的准确性是个难题。根据差压传感器测量大气与缓存气室压差,通过微控制单元控制缓存气室保持在限值压力范围。尾气回收装置控制部分以DSP核心控制芯片为核心,下位机控制板通过DSP程序进行装置的控制,人机交互界面设计美观实用,且对压力传感器进行了校准,线性度良好。保证在回收SF_6检测尾气的同时,不影响SF_6气体检测数据的准确性,且容量大,可多次回收检测用尾气,该装置可在现场与多种SF_6气体检测仪器配套使用,包含SF_6气体分解物检测仪、SF_6纯度检测仪和SF_6露点检测仪(SF_6湿度检测仪)。现场应用验证了该装置的可靠性,环保效益突出。     

电化学方法在六氟化硫气体分解产物检测的偏差性研究

比较了各类方法及其数据传感器的选型,介绍了电化学方法的应用情况,结合现场实际分析了电化学方法的影响因素,基于检测数据研究了电化学法在SF_6气体分解产物检测中的数据偏差并得出了修正曲线。在综合比较应用效果及适用范围上,得到了三类主要检测方法的量化评价,认为电化学法检测技术宜作为电气设备SF_6气体分解物检测首选,气相色谱法作为参考。