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。     

GIS中局部放电与气体分解产物关系的试验

SF6分解气体检测法,因其不受电磁噪声和振动干扰,同时也适用于过热故障的检测等优点,成为对GIS设备进行局部放电检测诊断的重要手段,应用前景广阔。为填补现有文献中关于GIS设备局部放电与SF6分解产物关系的研究空白,在实验室建立了一套能够检测SF6分解气体产物的GIS局部放电研究平台,利用长期加压法研究了局部放电类型、放电严重程度以及气体压强对SF6气体分解产物体积分数的影响以及分解产物体积分数随时间的变化趋势。研究结果表明:在尖刺放电、悬浮放电、沿面放电3种类型中,GIS设备中均产生SOF2+SO2气体与HF气体,上述两种分解气体可作为检测GIS设备局部放电的特征气体;随着局部放电严重程度的加重,SOF2+SO2气体与HF气体体积分数增大,SF6气体分析法比较适用于检测较为严重的放电缺陷;随着SF6气体压强的增大,局部放电产生的SOF2+SO2气体和HF气体的产气速率有下降的趋势。     

GIS在局部放电下的SF_6气体分解产物实验研究

笔者使用自行设计126 kV交流工频电源和GIS局部放电实体实验平台以及气体分析检测系统,模拟对地放电故障状态,对局部放电引起的SF6分解物特征组份气体进行定性定量分析,用脉冲电流法对局部放电强度进行监视,得到局部放电引起SF6气体分解物特征组份及变化规律。研究表明:局部放电致使SF6气体发生分解,特征组分为SOF2、SO2、S2OF10,SOF2、SO2与局放持续时间、局放强度呈现正相关性,吸附剂对于SF6分解物检测有影响。     

冲击电压下SF_6棒-板间隙放电极性效应的反转现象

电压等级较高的系统中,由特快速暂态过电压(VFTO)引起的气体绝缘组合电器设备(GIS)绝缘事故日益严重。为给GIS绝缘结构的优化设计提供参考,研制了陡前沿冲击实验装置,并利用其研究了SF6棒–板间隙在VFTO和雷电冲击(LI)作用下的绝缘特性。结果表明稍不均匀和极不均匀电场下,SF6间隙放电均存在极性效应。稍不均匀电场下,正极性VFTO与雷电冲击50%放电电压均高于负极性。极不均匀电场中,随着气压增加雷电冲击下SF6放电出现了极性反转现象:气压较低时,负极性雷电冲击放电电压高于正极性;当气压高于某临界气压时,正极性雷电冲击放电电压高于负极性。出现极性反转的临界气压值与间隙电场不均匀系数相关,随电场不均匀度增加而减小。极不均匀场中,VFTO作用下,负极性50%放电电压较正极性高,但在较低气压时,会出现负极性VFTO放电电压低于正极性的现象。分析表明,极性效应反转是由不同极性电压下SF6间隙中空间电荷迁移和扩散的差异而形成的。     

硼掺杂单壁碳纳米管检测SF6气体局部放电仿真

气体绝缘组合电器（GIS）的局部放电检测和SF6气体局放分解组分分析,对GIS运行状态的诊断和评估有着重要的意义。为提高气体分解组分的检测灵敏度,在介绍了碳纳米管传感器检测SF。局放分解气体的原理后,应用材料科学模拟计算软件MS对硼掺杂单壁碳纳米管（B-SWNT）性质进行研究并对其检测SF6局部放电主要分解组分进行量子...     

GIS绝缘问题研究综述

气体绝缘组合电器(Gas Insulated Switchgear,GIS)在电力系统中占有重要地位,然而,GIS内部会出现由于绝缘缺陷引起的局部放电(Partial Discharge,PD),PD长时间发展会导致GIS绝缘损害,对PD进行检测显得尤为重要.对PD进行检测,主要是检测由其造成的二次物理现象,包括声、光、电磁波和气体分解产物等现象.目前,国内外学者对GIS绝缘缺陷检测技术进行了较为全面的研究,取得了大量的成果.对GIS局部放电检测技术以及SF6替代气体研究进行了较为详细的综述,主要包括GIS平台及典型绝缘缺陷的模拟、超高频电磁波传播特性、分解气体研究、模式识别和SF6替代气体的研究等,为后续GIS局部放电方面的研究提供了有价值的参考.     

GIS局部放电在线检测技术分析

1GIS局部放电在线检测方法 以SF6作为绝缘介质的气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）的局部放电会在外壳上产生微弱的电流,使接地线上有高频放电脉冲流过;局部放电还会使通道气体压力骤增,在GIS内部气体中产生纵波或超声波,并在金属外壳上出现各种声波;局部放电还会导致SF6气体分解或发光,这些物理和化学变化特征,都可作为局部放电信号检测的对象。目前,国内外在线检测GIS局部放电的主要方法有以下几种：     

针-板缺陷模型下局部放电量与SF6分解组分的关联特性

为了定量判断气体绝缘组合开关电器(GIS)内金属突出物缺陷所产生局部放电(PD)的严重程度,在自建的SF6放电分解实验平台上,用针-板缺陷模型产生PD使SF6发生放电分解形成特征组分,分别在不同电压等级下进行96h实验,采用气相色谱法对分解组分进行定量测定,同时用50Ω无感电阻检测PD量大小,深入研究了PD量与SF6气体分解组分之间的关联特性,结果表明,针-板缺陷PD下SF6分解可产生CF4、CO2、SO2F2、SOF2等组分,SO2F2和SOF2的体积分数及产气速率与每秒平均放电量Qsec关联性良好,SO2F2和SOF2的体积分数及产气均方速率随Qsec增大而增加,而(SOF2+SO2F2)与(CO2+CF4)的体积分数比值随Qsec近似呈线性增长,CF4与CO2以及SOF2与SO2F2的体积分数比值可作为较大Qsec的辅助判据,因此,可以通过SF6气体组分定量分析来判断GIS设备内部PD的程度。     

冲击电压下SF6气体放电的驼峰现象及形成机理

高电压等级电力系统中,特快速暂态过电压（VFTO）引起的气体绝缘开关设备（GIS）绝缘事故日益严重。为确保GIS的安全运行,探究了冲击电压（包括VFTO和雷电冲击）下六氟化硫（SF6）气体放电的特性和机理,研制了陡波前冲击试验装置;固定电极间距,研究了电极半径对SF6间隙击穿特性的影响以及气压对缺陷支柱绝缘子击穿特性的影响;采用空间电荷模型对有无绝缘子存在时SF6气体＂驼峰＂现象的差异进行了解释。试验研究结果表明：冲击电压下,棒-板间隙击穿电压以及缺陷支柱绝缘子击穿电压均随气压的增加而先增大后减小,出现了明显的＂驼峰＂现象;＂驼峰＂对应的气压值为0.2~0.3 MPa之间;SF6气体间隙在VFTO下的＂驼峰＂现象比雷电冲击下更明显;VFTO下缺陷绝缘子的＂驼峰＂高度比棒-板间隙的＂驼峰＂高度更明显。分幅相机拍摄表明：在＂驼峰＂出现的气压值处,出现了密集的空间电荷层,阻碍了放电发展,放电通道出现明显的弯曲现象。依据流注先导击穿判据得到了50%击穿电压-气压（即U50%-p）图中的流注到达线和先导到达线,由此可得结论即采用先导击穿的微分电容判据可以对＂驼峰＂现象进行合理的解释。     

脉冲等离子体作用下SF6气体间隙的极限导通特性

为了探究脉冲等离子体作用下SF6气体间隙的极限触发特性,搭建了SF6气体开关间隙平台,设计实验研究了不同间隙距离、气压、触发能量下毛细管放电等离子体触发SF6气体间隙的最低工作系数和导通时延.实验结果表明,SF6气体开关最低工作系数随气体开关间隙增大而提高,随工作气压增高而提高,随触发能量的增大而降低,毛细管脉冲等离子体喷射触发技术能在5％的工作系数以下可靠触发导通工作气压为0.1～0.3 MPa,间隙距离不超过50 mm的SF6气体开关间隙,并给出了不同气压、间距条件下最低工作系数的经验公式.     

GIS中S_2OF_(10)作为局部放电特征气体的有效性分析

局部放电监测是实现气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)缺陷预警的重要依据和手段。DL/T639—1997《六氟化硫电气设备运行、试验及检修人员安全防护细则》等化学诊断法规程将S_2OF_(10)作为一种GIS局部放电特征气体列入常规检测范围。为探究S_2OF_(10)作为局部放电特征气体的有效性,在110k V GIS试验平台上设置典型放电模型,研究不同放电类型和放电程度下S_2OF_(10)随时间的变化规律,并通过B3P86/6-31G(d,p)量子化学计算揭示了S_2OF_(10)的生成机理。试验和理论计算均表明,S_2OF_(10)由自由基SF5、SF5O结合生成,放电状态下只有极少量的SF5、SF5O生成,且二者共存机会很小,GIS内不同放电类型和能量条件下,S_2OF_(10)均不会大量生成。结合对运行GIS放电气室气体组分分析结果,S_2OF_(10)不能作为一种有效的局部放电特征气体用于GIS潜伏性缺陷诊断。     

基于深度森林模型的GIS局部放电模式识别

气体绝缘组合开关电器(GIS)不同类型的局部放电(PD)对GIS绝缘造成的破坏程度不同,正确识别局部放电类型对于评价GIS绝缘状况非常重要.为简化特征提取过程、提高局部放电类型识别率,将深度森林算法引入GIS局部放电模式识别,提出一种应用于局放模式识别的深度森林模型.搭建252 kV GIS局部放电检测实验平台并设计典...     

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。     

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...     

GIS绝缘缺陷局部放电的联合检测研究

建立了GIS（Gas Insulator Switchgear气体绝缘体全封闭组合电器）局部放电模型,通过在GIS腔体盘式绝缘子上制作人工气泡模型,运用脉冲电流和气相色谱分析检测两种方法对GIS内局放进行了检测。获得了绝缘缺陷局部放电的分布图谱和局部放电时SF6气体分解组分。最后,通过曲线拟合研究了绝缘气泡缺陷下SF6放电各分解组分的变化规律。     

稍不均匀电场中SF6气体的低温放电特性研究

为掌握SF6气体的低温放电特性,保证低温环境下SF6气体设备的运行可靠性.文中开展了-50℃至20℃温度范围内,半球头棒板电极下SF6气体的工频击穿试验.同时测量了降温过程中SF6气体的气压随温度的变化.获得了稍不均匀电场中绝对气压0.7 MPa和0.5 MPa的SF6气体的放电电压随温度的变化规律.发现当温度从20℃...     

气体分解产物和局部放电测试技术在SF_6电气设备状态诊断中的应用

主要介绍了SF6气体分解产物、局部放电测试这2种检测技术在SF6电气设备状态诊断中的几起成功应用的案例。这些案例各有特点:SF6气体分解产物异常但不存在局部放电信号;SF6气体分解产物正常但存在局部放电信号;SF6气体分解产物异常且存在局部放电信号;SF6气体分解产物异常但无法采用局部放电测试技术进行检测。通过解体,均验证了设备存在缺陷。因此,SF6气体分解产物、局部放电测试技术在SF6电气设备潜伏性故障诊断方面具有广阔的应用前景。     

SF_6分解组分的红外光谱定量测定

SF6发生局部放电时会生成一定的稳定特征分解组分,利用这些特征组分可以监测GIS内部绝缘状态。分别采用SF6气体与高纯氮气作为红外检测背景气体获取SF6分解组分的光谱图进行了比较,选取SF6作为红外检测背景气体。测量了SOF2、SO2F2、SO2、CO标准气体的红外吸收光谱图,选取了其最优吸收峰,计算了最优峰处的吸光系数。对局部放电试验装置进行了放电量标定,在5个局部放电量下进行多组红外检测,结果表明存在临界放电量,不同放电时间和放电量下各组分产气率不同。SOF2、SO2F2的产气率随放电量及放电时间变化较有规律,可以用产气率反演局部放电程度;SO2和CO产气率变化复杂,但其变化趋势同样可以用于表征内部绝缘状态。     

C_4F_8/N_2混合气体局部放电特性实验研究

由于SF6气体的温室效应,减少或杜绝SF6气体的使用已成为共识。从局部放电(partial discharge,PD)性能的角度探讨了用C4F8/N2混合气体代替SF6气体用于气体绝缘设备的可行性。通过试验测量C4F8/N2混合气体在不同气压、不同混合比、不同电极距离情形下的局部放电起始电压,得到了这3种因素对混合气体局部放电性能的影响,并与纯SF6气体的局部放电起始电压做了对比。结果表明:纯C4F8气体的局部放电起始电压是纯SF6气体的1.3倍左右;C4F8气体与N2气体具有协同效应,协同系数在0.45左右;C4F8/N2混合气体的局部放电能力与同混合比的SF6/N2混合气体的相似。因此,综合考虑液化温度、环境影响、局部放电性能后,C4F8气体含量在10%～20%的C4F8/N2混合气体有可能替代SF6气体用于气体绝缘设备。     

交流电晕放电下SF_6气体分解物的光谱检测

随着GIS等SF6气体绝缘设备的大规模使用,探索SF6气体的分解机理对延长设备寿命并确保其安全运行有重要的理论指导和现实意义。探讨GIS中典型放电性故障特征及相应的SF6气体分解产物和分解机理,给出了不同放电类型故障相关试验结果,并对最常见的电晕放电故障给出了放电量与分解产物的关系。在此基础上,设计了满足试验要求的气体放电装置,放电量检测单元和SF6气体分解产物检测系统,研究了交流电晕放电下主要气体分解产物及其增长规律,探讨了主要气体分解产物的生成机理。通过与已有文献比较,验证了试验结果的准确性。