气体绝缘开关设备中SF_6气体分解产物检测与设备故障诊断的研究进展

气体绝缘设备中SF6气体分解产物检测为设备故障诊断提供了有效依据,笔者对SF6气体分解产物的检测技术、试验研究、数据建模及其在设备故障诊断应用等方面的国内外研究现状进行了综述,概要总结了国家电网公司近年来在SF6气体分解产物研究方面取得的新进展,提出了SF6气体分解产物相关方面仍需进一步研究的内容,结合设备状态评价的需求,以期得到设备故障诊断的SF6气体分解产物判据,直接指导气体绝缘设备的运行管理。     

不同原理的SF6混合气体密度监测技术差异分析

SF_6或SF_6/N2混合绝缘气体的密度直接决定着气体的绝缘性能,因此对气体密度的监测尤为重要。SF_6混合绝缘气体被认为是短期内最具发展前景的SF_6替代介质,国家电网公司目前正大力推广GIS母线用SF_6/N_2混合绝缘气体的应用。由于SF_6混合绝缘气体具有新的特性,原有的SF_6气体密度继电器无法反映设备内SF_6混合绝缘气体密度,为此,亟需开发SF_6混合绝缘气体的密度监测装置。文章对比分析了两种不同原理的SF_6/N_2混合绝缘气体密度监测技术,并探讨了具备混合比监测功能的SF_6/N_2混合绝缘气体密度监测技术。     

混合气体绝缘设备充、补气技术研究

混合绝缘气体充气、补气是混合气体绝缘设备运维的重要环节。现有的分压充、补气方法,难以精确控制气体混合比例,不能满足混合气体绝缘设备大规模推广的技术要求。为此结合SF_6气体现场充、补气技术经验,提出以动态配气原理为基础的SF_6、N_2等组分精确加压配气技术方案,研制新型混合气体加压配气补气装置,装置能够实现SF_6气体与N_2等两组分混合绝缘气体的现场连续精确配制,气体混合比例范围0%～100%可调,配气误差小于1%,满足不同设备精确配比加压充补气要求。同时提出混合绝缘气体现场补气比例的计算公式,可根据混合气体绝缘设备实际比例,获得合适的补气浓度。     

SF_6/N_2混合气体温度与压力特性的计算及相关试验

使用SF_6/N_2混合气体代替纯SF_6气体作为GIS母线气室的绝缘介质,是一种大幅降低SF_6气体使用量的新型技术。文中对该混合气体的温度和压力特性开展了研究,利用道尔顿分压定律、贝蒂—布里奇曼方程、理想气体状态方程对SF_6/N_2混合气体状态方程进行了推导,开展了混合气体温度压力试验,对SF_6占体积比30%±2%的SF_6/N_2混合气体的试验测量数据和理论计算数据进行了对比分析,确定了该方程在工程应用上的有效性。根据研究绘制了混合气体温度压力特性曲线,为相关GIS设备以及气体监测仪表仪器的设计研发提供了依据。     

一种测量真空开关灭弧室真空度的新方法

提出了一种无需施加磁场、利用发射电流衰减速度测量真空开关灭弧室真空度的新方法。首先利用500μA发射电流对触头表面轰击,除去触头表面上多余的分子吸附层。然后利用35μA发射电流与触头间残余气体分子的碰撞电离,形成离子流。离子流又撞击触头表面,被表面捕获,形成新增吸附层。这些新增吸附层的存在会增大触头材料逸出功,导致发射电流的衰减。真空度不同,发射电流的衰减速度就不同,故在发射电流衰减量一定的条件下,通过检测发射电流衰减时间就可以测量灭弧室内的真空度。文中通过理论分析,给出了发射电流衰减时间与真空度的关系并进行了实验验证。     

基于SF6气体分解产物检测的气体绝缘开关设备状态监测

分析了SF6气体分解产物检测方法,开展了气体绝缘开关设备(GIS)设备分解产物带电检测,对检测结果进行了统计分析,得到了不同类型设备中的分解产物特性。统计分析结果表明,正常运行设备均未检测到SO2和H2S组分,50%以上的设备检测到CO组分但含量不超过20μL/L,互感器检测到CO组分概率稍高且含量较大。对检测到SO2组分的设备气室进行了跟踪检测,结合设备运行工况,对设备状态进行了综合判断,通过解体检查验证了SF6气体分解产物检测措施及状态监测结果的有效性。     

悬浮放电下微氧及气压对C4F7N/CO2/O2混合气体分解特性的影响

随着"碳达峰、碳中和"目标的提出,SF6替代型环保C4F7N/CO2混合气体得到了广泛关注.为探究不同微氧和气压下C4F7N/CO2/O2混合气体悬浮放电分解特性,开展了一系列气体分解实验,利用色谱质谱联用仪和脉冲氦离子化检测器色谱仪对分解产物进行了定性和定量分析.结果 表明:在氧气体积分数为0％～10％和气压为0.25～0.65 MPa时,C4F7N/CO2/O2混合气体主要分解产物为CF4、C2F6、C3F6、C3F8、CNCN和CF3CN;随着氧气体积分数的增加,主要分解产物生成量的变化趋势均呈"U"型,氧气体积分数为4％时对气体分解的抑制效应最为明显;C4F7N/CO2/O2混合气体分解产物生成量与气压呈负相关,C3F6和C3F8等大分子相较如CF4、C2F6等小分子在高气压下更难产生;不含氧气时C3F6/C3F8体积比值和0.25 MPa下C2F6/C3F6体积比值基本保持不变,适合作为这两类工况的悬浮放电特征量,在对悬浮放电进行类型识别时,必须考虑氧气体积分数和气压的影响并进行校正.     

瞬态过电压波形的滤波、重建与拟合

在测量电力系统瞬态过电压时,分压器的响应特性、测量和采样中产生的误差及各种背景噪声的干扰,很容易导致实际测量得到的波形产生畸变,从而影响对波形的观察与分析。为此,提出了一套解决上述问题的方案:先通过对实际测得的波形进行离散Gabor滤波,去除采样误差与背景噪声引入的畸变;再经过Wiener反卷积,消除分压器响应特性引入的畸变,从而较好地还原原波形;最后通过该方案中的波形拟合功能,更直观地得到各种参数,从而更便于分析。对IEC1083-2TDG(Test Data Generator)所产生的波形进行的测试结果证实,该方案具有上述功能,并具有相当的准确性与稳定性。     

SF6气体分解产物检测技术及其在GIS设备故障诊断中的应用

通过检测GIS设备中SF6气体分解产物对设备内部绝缘进行故障诊断和状态评估,具有抗干扰能力强、灵敏度高等特点,正在被应用于设备现场检测分析.笔者分析了SF6分解产物不同检测方法的特点,选用适合现场检测的方法和仪器,对耐压试验后的设备进行气体成分分析,根据SF6分解产物的组分及体积分数进行设备的状态评价和故障诊断.     

应用SF6气体分解产物的高压开关设备故障诊断

全封闭式组合电器（gas insulated switchgear,GIS）、SF6断路器等高压开关设备广泛应用于110kV及以上电压等级的电网中,设备故障诊断及状态判断是亟待解决的关键问题。分析SF6开关设备发生放电、过热等故障产生的气体分解产物,提出不同故障类型的分解产物特征气体,比较设备故障诊断现有判据,提出开关...