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。     

特高压换流站设备SF6气体分解产物检测的应用

SF6分解产物检测作为对气体绝缘设备进行绝缘故障诊断和状态评估的重要手段之一,目前研究与应用大都集中在GIS和开关设备。在特高压换流站换流变压器阀侧套管、直流穿墙套管分解产物检测结果的基础上,分析了换流站设备SF6分解物主要组分的含量及规律,并通过实例提出生产现场开展SF6分解产物检测应综合实验室检测、电—声—气联合检测、电气试验和历史数据等手段与资料对异常检测结果进行系统化分析。     

SF6/N2混合气体绝缘特性的实验研究

目前绝大多数气体绝缘开关设备采用SF₆气体绝缘,SF₆泄漏导致严重的环保问题,人们迫切希望少采用或不采用SF₆气体,以降低对环境的污染。为此,试验研究SF₆和SF₆/N₂混合气体在不同混合比、不同压力以及在不同电场结构下的击穿特性,并与SF₆气体的绝缘性能进行比较,试验结果表明：在N₂中注入20%~30%的SF₆气体后,SF₆/N₂混合气体绝缘性能指标可以达到纯SF₆气体的80%左右,但若继续增加SF₆气体的配比,则其耐电强度上升的幅度明显变慢;此外,试验研究还发现,极不均匀电场会大大降低气体的耐击穿电压强度。试验研究证明了采用SF₆/N₂混合气体代替纯SF₆气体的技术方案的可行性。     

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/N2混合气体在126kV气体绝缘金属封闭开关设备中的应用

在役的大部分气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)使用绝缘性能较好的SF₆气体作为绝缘介质。为实现“双碳”目标,开展绝缘气体的替代研究以控制SF₆气体的使用与排放有助于提升电力设备的环境友好性。为实现SF₆/N₂混合气体在126kV GIS中的应用,首先确定126kV SF₆/N₂混合气体型GIS的基本参数,并通过建立各单元的有限元模型进行仿真计算,验证了设计的可行性。型式试验的顺利通过表明,在维持现有GIS结构的前提下,适当混合比及充气压力的SF₆/N₂混合气体能保证GIS的正常运行。     

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。     

SF6测试尾气回收箱设计与应用

SF₆由于其良好的灭弧、绝缘能力以及稳定的化学性质，而被广泛应用于断路器中，近年来的统计数据表明，SF₆断流器在市场上所占份额正在稳步增长。但SF₆同时也是一种温室气体，一旦SF₆大量排入空气将会对环境造成严重的污染，因此，为了保障SF₆断路器的正常运行，保证设备维护人员的安全，减少SF₆气体对大气的污染，研究开发出一种SF₆绿色回收装置就显得尤为重要。本文为实现在单次SF₆气体试验中，SF₆气体的再回收利用，研究设计了一SF₆新型气体绿色回收装置，该装置能够极大地提高SF₆气体利用率，可有效降低SF₆气体试验工作的废气排放量，还可以实现对SF₆回收装置的自给自足，为SF₆气体回收装置的应用提供了一种新的思路。     

500 kV SF6断路器复合绝缘套管绝缘介质液化电场研究

为研究复合绝缘子套管中的SF₆气体发生液化对套管内部电场分布的影响,采用电流场有限元法对内部电场进行了求解分析。基于某项目中复合套管参数建立了3D实体模型,假设在重要部位出现液滴进行工频瞬态电场计算,得出整体电场强度分布规律和液滴周围电场强度分布规律。研究发现,轴对称方法不再适用于SF₆液化情况的分析。结果表明,液滴会导致附近电场强度增大,且液滴介电常数越大电场强度越高,电场强度随液滴参数变化最大可能变为原场强的3倍,当液态SF₆的介电常数高且SF₆填充压力低,产生过电压时可能会形成击穿。另外,在地电位屏蔽上发生液化并引起放电的可能性最高,需要额外的加热措施或更换填充气体为SF₆-N₂气体。     

环保绝缘气体C5F10O分解及复原性能研究现状及展望

针对SF₆绝缘气体介质在电工装备领域实际应用展开论述,介绍SF₆在电力工业中的发展历程和重要地位,通过大量文献解读,从多角度分析阐述环保绝缘气体的国内外研究现状,以新型环保气体绝缘介质中具有较大工程应用潜力的C₅F₁₀O为例,比较与SF₆的主要分解及复原反应的解离能、吉布斯自由能、反应速率常数和平衡常数等重要参数。可以看到,以C₅F₁₀O为代表的新型绝缘气体,虽然同时具有优良的绝缘性能和环保特性,但因其自身分子结构的不对称性导致其在灭弧能力和自复原性等方面的性能与SF₆气体存在差异,适合于温、热带和低海拔等地理环境下的中低压开关柜及较低电压等级的GIL、GIS和GIT等设备中应用。因此,现阶段C₅F₁₀O及其他环保气体还不具备完全替代SF₆气体应用于开关电器的能力。最后,分析环保绝缘气体研发过程中面临的工程问题及未来发展方向,对今后的研究重点进行展...     

SF6电气设备的SO2在线监测装置研究

在线监测SO₂的含量及其趋势变化,对SF₆电气设备的故障预警和故障分析具有极其重要的意义。基于紫外荧光法的SO₂在线监测装置,设计了SO₂紫外荧光检测光路系统、检测电路及软件、在线无损气体采样系统。其中,在线无损气体采样系统不仅能自动采样,还能回收气体,避免待测气体的损耗、泄漏和污染,并支持多种分解气体的同时在线检测。实验测试及现场运行结果表明,该装置完全满足电力设备中SO₂的在线监测需求。     

SF6电流互感器绝缘缺陷的放电及气体分解特性

选取铝筒均压型和电容屏均压型的500 kV SF₆电流互感器（CT）试品,研究了绝缘子沿面缺陷和复合缺陷下的放电及气体分解特性,并分析了缺陷类型、放电路径长度和采气位置对该特性的影响。发现相位分辨率的脉冲序列（PRPD）谱图是气体分解特性研究的良好辅助手段,改良设计的采气口检测结果更准确。绝缘介质缺陷的典型特征是含C物质（CF₄、CS₂）的生成。绝缘子沿面缺陷下SO₂含量高于SO₂F₂,S₂OF₁₀的含量增长率较低,且放电路径长度会影响典型产物的种类。复合缺陷下SO₂F₂和SO₂的含量增长率较高,S₂OF₁₀的含量增长率相对低。     

六氟化硫生物毒性智能化检测系统的研究

六氟化硫（SF₆）气体在生产过程中可能残留一些有毒物质,生物毒性是SF₆气体新气验收全分析的一项重要指标。传统的检测方法耗时较长,且需要专人值守,为满足电力建设快速发展对提升SF₆气体生物毒性检测效率的需求,研制出一套SF₆生物毒性智能化检测系统,其应用了多通道流量控制保护、气体快速平衡、远程视频监控等多项技术。对系统中各主要模块功能及效果予以介绍,实验结果表明：所研制的SF₆生物毒性智能化检测系统各项功能均实现了设计目标,可有效提高试验工作效率,保护试验环境,保障设备用气质量,且无需专人值守,有推广应用价值。     

SF6气体密度继电器在极端温度下的性能校验

SF₆气体密度继电器用于监测SF₆气体绝缘电气设备中SF₆气体密度的变化,其性能直接影响电气设备的安全运行。工程中发现,在极端气候条件下SF₆气体密度继电器的温度补偿性能会变差,出现较大误差,因此,SF₆气体密度继电器在极端温度下的性能检验非常必要。介绍一套可在极端温度下对SF₆气体密度继电器进行校验的装置以及针对华北地区的低温校验方法;在试验的基础上提出,在低温情况下应优先选用双金属补偿型密度继电器,而不选用标准腔补偿型密度继电器。通过极端温度时的性能校验,确保SF₆气体密度继电器动作的可靠性和准确性,保证电网安全运行。     

SF6/N2流注放电仿真及协同效应研究

建立反映气体放电过程中粒子运动特性的二维流体模型,采用有限元和通量校正传输法对该模型进行数值求解,计算了50%SF₆+50%N₂在均匀电场下的放电规律,模拟了流注发展过程中粒子密度的分布情况,分析放电过程中带电粒子对均匀电场的影响。搭建气体放电实验平台,测量平板电极下绝缘间隙5 mm时SF₆/N₂混合气体的击穿电压,将SF₆/N₂击穿电压的实测值与折算值进行对比,研究不同混合比、气体压强对SF₆/N₂协同效应的影响。结果表明：随着流注向阳极运动,放电间隙内的电子数密度不断增大;在放电初始阶段,空间电荷对电场的影响很小,随着电荷数量不断增加,空间电场产生明显畸变现象。SF₆/N₂混合气体击穿电压的实验测量值大于折算值,且SF₆含量越高,实测值和折算值越接近。可以看出,SF₆/N₂的协同效应在含有少量SF₆时较明显,而当SF₆含量较高时,混合气体的协同效应减弱。     

Comparison of SF6/N2 and SF6/CO2 gas mixtures as alternatives to SF6 gas

The interest in SF₆ gas mixtures has been re-ignited in recent years by the issue of the greenhouse effect of the SF₆ gas, and most research work is now focused on a SF₆/N₂ gas mixture, which is suitable for application in electrical apparatus with slightly non-uniform fields. This paper presents a comparison of SF₆/N₂ and SF₆/CO₂ gas mixtures with a viewpoint of their possible applications to gas-insulated transformers, where both highly non-uniform field problems and partial discharges in gas/film insulation are inevitable. It is shown that in this case the dielectric strength of SF₆/CO₂ is superior to that of SF₆/N ₂ with a minor disadvantage related to the gas decomposition in SF₆/CO₂. However, this may not be a problem for the SF₆/CO₂ gas mixture to be used in gas-insulated transformers, where internal breakdown is not allowed     

Analysis of PD-generated SF/sub 6/ decomposition gases adsorbed on carbon nanotubes

Chemical byproducts analysis has been recognized as a powerful diagnosis method for SF₆ gas-insulated switchgear (GIS). The authors have previously demonstrated that a carbon nanotube (CNT) gas sensor could detect partial discharge (PD) generated in SF₆ gas. However, PD-generated decomposition gas species, which were responsible for the CNT gas sensor response, have not been identified yet. In this paper, two kinds of experiments were conducted in order to identify the responsible decomposition gas species. At first, the decomposition gas molecules adsorbed on CNTs were analyzed by Fourier transformation infrared (FTIR) spectroscopy. FTIR absorbance was observed around 735 cm^-1 after CNTs were exposed to PD generated in SF₆. In the second experiment, the CNT gas sensor responses to typical SF₆ decomposition products (HF and SF₄) were examined. The CNT gas sensor responded to these gases in the same way as to PD generated in SF₆. SF₄ response was larger than HF response. Based on these results, SF ₄ and SOF₂ emerged as candidates for the responsible decomposition gases. Electrochemical interactions between adsorbed gas molecules and CNT were discussed based on theoretical predictions of molecular orbital calculations. The calculation results suggested that both of SOF₂ and SF₄ could increase the CNT gas sensor conductance     

SF6气体泄漏光学检测图像特征提取方法研究

为便于对SF₆气体泄漏光学成像检测信息的系统化和规范化管理,采用Matrix Laboratory（矩阵实验室,简称Matlab）工具开发了1套SF₆气体泄漏光学成像检测综合管理系统。该系统采用图像增强、小波阈值去噪、帧间差分等图像特征提取方法,实现了气体泄漏运动轨迹直观显示、泄漏源定位和泄漏量初判,实现了由人工识别到自动识别的转变,提高了诊断精度及自动化程度。该系统可作为SF₆充气设备绝缘状况的辅助评估、设备故障诊断的技术参考,经现场实际应用反映良好。     

Spark decomposition of SF6: chemical and biologicalstudies

Because electric arcs, sparks or corona can decompose SF₆ insulators into byproducts having chemical properties different from SF₆, environmental concerns arise regarding inadvertent human exposures to electrically decomposed SF₆. Biological assays using mammalian cell culture systems have revealed that SF₆ , spark-decomposed under specific experimental conditions, can produce cell death. Chemical analysis of spark-decomposed SF₆ has identified the major decomposition pathways and byproducts. Biological testing of individual byproduct mixtures has indicated that these major decomposition products may not account for the majority of the cell-killing effects seen in the assays. Further experiments have suggested that S₂F₁₀ may be produced and accumulate under the specific decomposition conditions and that this compound may be a major contributor to the observed cell lethality. It is concluded that testing of samples from commercial facilities and assays of decomposed gas after ameliorative treatments would both be appropriate investigations