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。     

±800kV直流分压器典型绝缘故障的仿真分析与应对措施

直流分压器是换流站内的重要电压测量设备,其绝缘故障将直接影响直流输电系统的运行。针对两起±800 kV直流分压器的典型绝缘故障,结合设备解体情况,分析了直流分压器的绝缘结构,运用ANSYS有限元仿真软件,对不同运行工况下分压器的电位和电场分布进行了计算分析,明确了故障原因为:在恶劣的外绝缘运行环境下,分压器环氧筒外套绝缘电阻发生非线性下降,其与阻容分压单元轴向电阻的不匹配导致了分压器轴向电位差,进而引起环氧筒局部放电、沿面放电,以及阻容分压单元径向局部放电和SF_6气体间隙击穿。提出了改善分压器外绝缘电位分布、提高分压器内部局放及击穿阈值、开展针对性运行维护的应对措施。研究成果对于指导直流分压器的选型与运行维护,提高分压器运行的可靠性均具有重要意义。     

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。     

SF_6气体分解产物检测技术在开关类设备状态诊断中的应用

为了准确诊断SF_6开关类设备内部是否存在故障及故障的性质,研究SF_6电气设备在发生故障时,SF_6气体的分解原理及产物,以判断电气设备内部发生故障的类型。笔者通过全过程参与甘肃电网330 kV及以上开关类设备SF_6气体成分检测,分析了两起在检测过程中断路器的SF_6气体成分异常情况,通过解体,验证了设备存在缺陷或故障。因此,SF_6气体分解产物测试技术在开关类设备状态诊断方面具有广阔的应用前景。     

一起220 kV GIS母线支柱绝缘子故障定位与分析

针对一起220 kV母线支柱绝缘子内部放电击穿故障,进行了定位和故障原因分析。通过分析SF_6气体分解产物,确定了故障气室;通过绝缘子电气、机械、片析等试验分析,判断本次绝缘子运行中放电故障原因为绝缘子在运输或装配过程中产生应力集中缺陷,在长时间运行电压作用下微弱局部放电逐步累积使绝缘子缺陷扩大,最终导致放电击穿。对GIS设备运维检修工作提出建议,以避免此类事故再次发生。     

干式SF_6气体绝缘换流变压器阀侧套管电流致热型放电故障分析及现场修复

为分析和诊断两例±500k V干式SF_6气体绝缘换流变压器阀侧套管内部放电故障,对放电前后套管绝缘特征量和解体后内部特征进行了测试和检查;通过模拟故障套管运行环温和加载特征谐波电流损耗,对套管载流导电管和绝缘子外套温度分布规律进行有限元仿真计算;故障套管直流电阻值、SF_6分解物含量、温度计算结果、解体后内部过热和放电痕迹表明:伊敏、宝鸡换流站两例套管放电故障均由载流导电管铜铝过渡接触电阻异常发热,尼龙导向锥过热分解物污染套管SF_6/环氧树脂界面绝缘所致。依据IEC标准规定的套管热点温度要求和故障套管温度场计算结果,提出了绝缘子外套最热点温度与环境温度差为25℃的内部发热缺陷诊断准则,通过第3例同型号异常发热缺陷套管对诊断准则进行了验证。对75支同型号套管利用研制的缺陷套管现场修复装置在不移动换流变和不整体拔出缺陷套管的前提下完成了现场修复。研究结果可为SF_6气体绝缘高压套管内部发热缺陷诊断和处理提供方法和依据。     

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。     

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。     

负极性直流下基于SF6分解特性的局部放电故障状态评估

为了获取SF_6气体绝缘介质在不同程度负极性直流局部放电(partial discharge,PD)作用下的分解特性,并据此建立直流SF_6气体绝缘设备(gas-insulated equipment,GIE)内部PD故障状态评估方法。论文以直流GIE中最为常见的金属突出物绝缘缺陷为例,研究了缺陷从起始放电发展至临近击穿整个过程的PD特性,提取出能够表征PD发展阶段的7个特征参数,并运用模糊C均值聚类算法将PD故障状态划分为轻微PD、中等PD和严重PD 3个等级;然后,在这3种PD状态下进行了大量的SF_6分解实验,获取了不同PD状态下的SF_6分解特性。研究结果表明:SF_6组分体积分数比值c(CF_4)/c(CO_2)、c(SO_2)/c(SOF_2)和c(SO_2F_2)/c(SOF_2+SO_2)与PD故障状态之间均存在紧密的关联关系;最后,运用模糊综合评价理论建立了基于SF_6组分体积分数比值的PD故障状态评估模型。论文的研究工作可为将来利用SF_6分解特性对直流GIE进行绝缘状态综合评估和故障诊断奠定基础。     

电弧作用下SF_6分解固体产物的实验研究

SF_6气体绝缘电气设备发生电弧性放电故障后,设备内部故障处会产生大量的SF_6分解固体产物。为了研究查明SF_6分解固体产物对于SF_6绝缘电气设备工作运行的影响,开展电弧作用下SF_6分解固体产物的实验研究是必要的。文中研究了SF_6气体在不同金属电极、不同压强情况下SF_6分解固体产物的生成特性,明确了SF_6气体在不同金属电极反应生成的固体产物的组成成分,定量分析了SF_6分解固体产物质量和放电能量的关系。     

一起800kV断路器合闸后接地故障原因分析

针对S变电站运行过程中发生的一起800 kV SF_6断路器接地故障,通过现场二次保护动作、故障录波图中电压与电流变化趋势以及SF_6分解产物等分析,确定了故障断路器间隔。通过返厂解体,发现了设备内部放电过程中受损部件以及相应的放电轨迹。基于故障后气室材料特性分析、合闸电阻堆热容量分析、设备放电轨迹分析,确认放电原因为罐体内部异物。通过断路器合闸过程中的粒子飞行轨迹分析、罐体内异物电场仿真、电阻堆气隙内电场仿真,给出了2种异物来源,并提出了相应的异物解决措施,以避免同类接地故障的发生。     

高压直流输电直流分压器内部故障分析及反措

高压直流输电工程中的直流分压器是极母线、中性母线电压的核心测量设备,直流电压的正确测量是保证直流控制保护系统正确控制保护行为的关键。实际运行经验表明,直流分压器内部绝缘闪络导致其内部分压、均压的阻容值发生变化,此时分压器电压传递函数发生突变,二次侧感受到的电压发生畸变,从而可能导致直流控制保护误动作。结合现场实测波形,通过PSCAD/EMTDC仿真分析定性确定了直流分压器内部不同故障点所引起的电压变化规律,在总结故障成因的基础上提出了相关反措建议。     

252 kV GIS盆式绝缘子沿面缺陷下SF6分解产物变化规律研究

为了模拟运行工况GIS绝缘子沿面缺陷下的潜伏性和突发性故障,分析实际运行设备中SF_6气体的分解特性,搭建了252 kV真型GIS故障仿真实验平台,并在此基础上构建了SF_6气体分解产物检测系统。对盆式绝缘子发生局部放电和闪络情况下SF_6分解产物的连续变化进行监测。结果表明:在GIS盆式绝缘子沿面缺陷的短时连续监测过程中,并未发现含硫分解产物的产生。CO_2、CF_4含量在局部放电时均未有明显变化,且在发生多次闪络击穿后,两者的含量增加了7～10倍,可将其作为绝缘子沿面突发性故障的判断依据。在局部放电产生后,C_2F_6含量明显增加,但受放电强度的影响较小,而停止放电后其含量迅速降低,可以将其作为绝缘子沿面潜伏性故障的判断依据。CO含量在放电过程中变化较大,没有明显规律,可以将其作为绝缘子沿面放电缺陷的辅助判据。     

复奉特高压直流分压器二次电压异常原因分析

根据向—上工程复、奉两站特高压直流分压器二次侧电压异常跳变多发生在阴雨、雾霾天气的特征,文中从直流分压器的工作原理、内部电阻发热、外部电场畸变等方面对故障原因进行了分析。分析结果表明由直流分压器内、外电压差过大产生的径向放电而引起的分压器高压臂阻容元件短路是导致分压器二次侧电压跳变的原因。表面上污秽和潮湿环境下,直流分压器绝缘子外表面电场强度发生了强烈的畸变是产生径向放电的直接原因;实际上现有直流分压器在结构设计上存在缺陷使得直流分压器内部发热严重,在温度场垂直方向上呈现上高下低的梯度分布才是分压器出现故障的根本原因。电场作用下,正是由于这种温度梯度的分布与绝缘子表面积污相互耦合才使得分压器在内、外电压在径向方向上电压存在极大的差异,进而引发径向放电。为避免类似故障的产生,应高度重视现有直流分压器这种结构设计上的缺陷。在今后直流分压器的设计中,需对直流分压器结构进行优化或加强散热措施,最大限度地减小直流分压器内部垂直方向上的温度梯度。     

SF_6气体分解物检测技术应用现状和发展

电力系统通常通过检测SF_6气体分解物来判断设备是否存在故障,由于分解物的成分复杂、组分含量不稳定、含量又极低,而且大部分与SF_6的性质相似,导致测量难度很大。鉴于目前广泛应用的检测方法各有优劣,文章提出了一种基于红外原理的SF_6气体分解物检测技术。     

分压器内部积水故障诊断

通过直流滤波器场专用分压器测试直流系统调试过程中的过电压,以校核一次设备的绝缘配合,在直流系统调试过程中发挥重要作用。介绍了"两渡"直流输电工程系统调试过程中一起分压器内部积水受潮测试故障,利用电阻测量法对分压器故障进行分析,诊断出故障点位于低压臂。现场解体证实低压臂存在严重积水,紧急处理后分压器正常运行。     

高压电容器内部放电电阻的测量方法探讨

为及时发现高压电容器内部放电电阻故障,提高设备运行可靠性,探讨了高压电容器内部放电电阻的测试方法。提出了采用电子绝缘电阻测试仪测量高压电容器内部放电电阻的测试方法,并通过实例证明了该方法的可行性。通过与自放电法对比发现,新方法测试时间短、试验仪器小巧轻便,是现场进行高压电容器内部放电电阻故障检测的有效手段。     

GIS典型放电条件下SF_(6)气体分解产物与故障能量和故障类型对应关系研究

通过研究在GIS内部金属突出物、自由导电微粒、绝缘子表面污秽和绝缘子外气隙四种典型局部放电故障模型下SF_(6)气体分解产物与故障能量、故障类型三者间的关系。提出利用SO_(2)F_(2)、SOF_(2)、SO_(2)、CF_(4)、CO_(2)5种SF_(6)气体分解的典型特征故障气体的种类、比值判断GIS故障类型的方法,提出利用有效产气速率R_(RMS)与每秒平均放电量Q_(SEC)关系来判断放电程度及故障类型的方法。4种故障缺陷模型下,SOF_(2)都是检测到的主要分解产物。在相同放电电压下,4种故障缺陷模型中生成的气体总量顺序是,金属突出物>绝缘子表面污秽>自由导电颗粒>绝缘子外气隙,产生气体总量大小与施加电压大小成正比。相同故障能量下,金属突出物各特征气体产生的速率最快。CO_(2)和CF_(4)气体的占比大小可以反应故障是否涉及固体绝缘介质。     

一起 252 kV GIS 盆式绝缘子放电故障分析

对一起252 kV GIS盆式绝缘子在送电过程中以及在修复后的耐压试验过程中沿面闪络放电故障进行了分析,结合故障录波、SF_6气体分解产物检测等技术手段确定了故障气室位置,解体分析了盆式绝缘子沿面放电故障原因和发展过程,提出金属嵌件与环氧树脂结合处工艺处理不良以及基建安装时绝缘子表面清理不彻底是导致放电的主要原因,最后提出了GIS设备在设计、安装调试等方面的几点建议。     

运行中SF_6全封闭组合电器的故障检测

介绍深圳供电局几起典型的全封闭组合电器(GIS)放电故障。经试验分析和检查发现,故障是由于安装质量不良或疏忽引起的。指出局部放电测试技术和SF6分解产物检测技术的联合使用是运行中GIS故障检测的有效手段。提出GIS设备巡视及试验的建议:运行人员在日常巡视过程中应高度重视运行设备的异响状况;超声波及特高频局部放电测试各具优缺点,应结合使用;SF6气体成分分析应简易法先行,再结合色谱法和质谱法做进一步判断。这些建议对SF6全封闭组合电器的安全运行和监督有较强的实用价值。