SF_6局部过热状态下涉及有机绝缘材料的分解产物生成特性

在局部过热性故障下,有机绝缘材料不仅会过热裂解并参与SF6分解组分的生成过程,而且会被HF和H2S等SF6分解组分腐蚀,致使SF6气体绝缘装备的主要绝缘介质SF6和有机绝缘材料的绝缘性能劣化,威胁装备的安全稳定运行。为此,开展了涉及有机绝缘材料的SF6过热分解实验,对分解组分检测方法进行改进,首次检测到CS2这一重要分解组分,获得了涉及有机绝缘材料时SF6局部过热分解特性以及有机绝缘材料所含元素种类和相对含量。研究表明:CS2、CO2、CF4、H2S、SO2F2、SOF2、SO2这7种分解组分生成反应以及反应的难易程度不同,致使各组分的初始生成温度、体积分数大小及增长规律不尽相同,各组分体积分数有φSO2φSOF2φCO2φCF4φSO2F2φCS2φH2S;不同局部过热温度下的有机绝缘材料裂解程度不同,HF、H2S对其腐蚀的强弱存在差异,致使其C、O、F、S元素的相对含量随局部过热温度升高呈现不同的变化规律。     

SF_6断路器内部悬浮电位放电产生的分解产物分析

在某断路器SF6分解产物检测时发现SO2气体体积分数异常,判断该断路器存在潜伏性缺陷。通过理论分析并对断路器进行解体检查,最终判断该断路器的潜伏性缺陷为悬浮电位放电故障。笔者分析了悬浮电位的形成过程及其对断路器的影响,分析了SF6气体在悬浮电位放电下的气体以及固体分解组分的生成机理。     

GIS内部缺陷局部放电下SF_6分解特性研究

为研究金属突出物缺陷下的局部放电(PD)与SF_6气体分解组分的关系,研究了110 k V GIS内部金属突出物缺陷下的局部放电,对比分析了两种不同放电量下SF_6的分解情况。选择SO_2F_2、SOF_2、CO_2、SO_2 4种组分作为特征气体,选择c(CO_2)/c(SO_2)、c(SOF_2)/c(SO_2F_2)、c(SOF_2+SO_2F_2)/c(SO_2+CO_2)3组比值来表征金属突出物缺陷下的放电特点。结果表明:GIS中各分解组分变化规律不同于理想试验罐体中得出的数据规律;在GIS中放电量较小的情况下,可以通过SOF_2、SO_2F_2的浓度变化来判断PD强弱;SF6分解特征组分比值c(SOF_2)/c(SO_2F_2)和c(SOF_2+SO_2F_2)/c(SO_2+CO_2)均可以判断GIS内PD的强度;而c(CO_2)/c(SO_2)分散性较大,不宜作为判断GIS内PD强度的特征量。     

振荡型雷电冲击电压下SF_6气体中悬浮电位缺陷的局部放电特性研究

为模拟悬浮电位缺陷,设计了一种悬浮电位缺陷模型,并通过构建可产生符合IEC 60060-3标准要求的振荡型雷电冲击电压试验平台及相应的局部放电检测系统,对GIS中最常见的悬浮电位缺陷在振荡型雷电冲击电压下的局部放电特性进行研究,分析最大放电幅值、放电次数等随外加电压增加的变化规律。结果表明:在振荡型雷电冲击电压作用下,悬浮电位放电发生在外施电压的下降沿和上升沿处,随着外加电压的增加,放电最大幅值和放电次数均增加,且放电次数的增加幅度大于放电幅值的增加幅度。     

固体绝缘沿面缺陷下的SF_6分解特性及机理

为了奠定气体产物检测法在固体绝缘沿面缺陷诊断中的应用基础,在实验室内的SF_6放电分解实验平台上探究了SF_6气体在固体绝缘沿面缺陷下的分解特性,同时利用量子化学计算方法对关键产物的生成路径进行了研究。结果显示,固体绝缘沿面缺陷下的特征产物主要包括SOF_2、SO2两种含硫含氧产物以及CO、CO_2、CF_4、CS_2等多种含碳产物。其中CO_2、CO、CS_2的体积分数在放电最后阶段分别从0.46×10~(-6)、4.22×10~(-6)、18.69×10~(-6)快速增长至2.05×10~(-6)、14.76×10~(-6)、27.77×10~(-6),可以认为其生成速率是判断缺陷严重程度的重要表征量。固体绝缘表面发生沿面放电时会发生复杂的反应,CF4主要通过碳氢化合物CH_x逐步与F、HF反应生成;CO来源于碳氢化合物的氧化脱氢反应;CO_2的生成则包括碳氟化合物氧化、CO氧化分解、碳氢化合物氧化脱氢等3个路径;CS_2可能经CH_x与S_2或H_2S反应生成。现场故障案例验证了该研究结论在实际生产应用中的实用价值。     

不同气压下SF_6的局部放电分解特性

为了获取不同气压下SF6的局部放电(PD)分解特性及其变化规律,在搭建的试验研究平台上,开展了不同气压下SF6的PD分解特性实验。实验中,采用气相色谱仪和气质联用仪对分解生成的特征组分进行了定量测定。根据实验结果,分析了特征组分的变化规律及气压变化造成的影响。实验结果表明:随着气压的增加,特征组分CO2、SO2、SOF2的生成速率会明显减小,且SOF2的变化最为显著,但特征组分SO2F2的生成速率仅略微降低,进而对诊断故障的特征比值φ(SOF2+SO2)/φ(SO2F2)有较大的影响。为此,提出一种影响不明显的特征比值φ(SO2F2+SOF2+SO2)/φ(CO2)作为故障诊断的新特征量。     

基于SAW-RFID的SF_6分解特性研究

为提高分解特征组分在故障诊断中的准确性,需对影响分解特征组分的SF_6气体湿度进行在线监测。现有湿度在线监测技术存在耗气量大、实现困难且复杂成本高等不足,提出了一种基于声表面波射频识别(SAW-RFID)的SF_6气体湿度在线监测方法。首先对该SAW-RFID湿度传感器芯片进行了中心频率测试和性能测试,再利用该湿度传感器监测用针-板放电模型模拟金属突出物绝缘缺陷所产生的局部放电(PD)下SF_6气体的湿度,在不同湿度下定量测定了SO_2F_2和SOF_2的累积体积分数。实验结果表明,SAW-RFID湿度传感器的性能满足要求,精度高、误差小;SO_2F_2与SOF_2的累积体积分数随湿度增加变大,与放电时间呈正相关;相对产气速率在前期与湿度负相关,在后期与湿度无关且趋同。     

基于红外检测法针板缺陷下的SF_6分解情况研究

利用自行设计的GIS缺陷模拟装置研究针板缺陷下的SF6分解情况,脉冲电流法配合PDcheck绝缘状态在线诊断系统监测局部放电电流。对样气进行红外检测,提取典型分解产物特征,并对比分析不同充装气压、施加电压下的SF6分解情况。典型分解产物为SOF4、SO2F2、CO2,其体积分数均随加压时间延长呈增大趋势。其中SOF4饱和时间较短,SO2F2体积分数一直呈近线形增长,而CO2在加压一段时间后呈近线形增长。不同气压下的分解情况有其共通性,不同处在于,低气压相同加压时间下SOF4和SO2F2的体积分数较高气压下高,但CO2体积分数较低,可能与绝缘材料参与反应速率较慢有关。SO2F2反应气体分解灵敏度较其他两种产物高。对比不同试验条件下PRPD(局部放电相位分布)谱图,发现其图形特征有明显区别。     

SF_6断路器用绝缘材料的选择

这里介绍的是电力研究所(EPRI)负责的“单压力SF_6断路器的研究计划制造的SF_6断路器使用的绝缘材料的评定方法和结果。鉴于所研究的断路器的遮断电流和接通电流的额定值高,选择的绝缘材料是放在135℃下,压力为500磅/英寸~2的飞电弧SF_6气体环境中试验的。最终选择的材料在300小时的曝露试验期间內,证明没有可测量的泄漏电流,并且材料表面都经得起大于85千伏/时的电场强度。因式,这些试验证明,用在未来的要求具有高性能和更低成本的开关设备方面,SF_6是一种耐高温和高压力的有竞争力的绝缘介质。     

不同气压下两种缺陷的SF_6负极性直流局部放电分解特性

为了探究不同气压下自由金属微粒与金属突出物在引起负极性直流局部放电(PD)导致SF_6特征组分的差异,在搭建SF_6直流局部放电分解实验平台的基础上,开展了不同气压下SF_6 PD分解特性实验研究,获取了SF_6分解特征组分随压强的变化规律。研究表明:在2种缺陷下,SF_6会发生分解生成SO_2F_2、SOF_2、CO_2、SO_2 4种稳定的分解产物,金属突出物缺陷下各分解组分生成量浓度随着气压的增加而逐渐减少,并呈现不同的变化趋势。自由金属微粒缺陷下,SOF_2、CO_2和SO_2随着气压的增加几乎不变,SO_2F_2随着气压的增加而快速减少。有效量浓度比值c(SO_2F_2)/c(SOF_2+SO_2)随气压的增加逐渐减少,在对GIS进行故障诊断时,需要对气压造成的影响进行校正;c(CO_2)/c(SO_2F_2+SOF_2+SO_2)随气压逐渐增加,并在0.3 MPa后达到稳定,对气压处于0.3~0.4 MPa的气体绝缘设备进行故障诊断时,可以不考虑气压对c(CO_2)/c(SO_2F_2+SOF_2+SO_2)的影响。     

SF_6分解特性及分解产物检测方法研究进展

SF6气体绝缘设备在电网中得到广泛应用,SF6气体分解产物检测技术已成为设备状态检测的有效手段。结合国内外研究成果,回顾了SF6气体分解机理研究的发展过程及研究现状,分析了缺陷类型、放电能量、电极材料、水分含量、氧气含量和吸附剂等影响SF6气体分解的因素,并介绍了检测管法、核磁共振法、红外吸收光谱法、化学传感器法、气相色谱法及气–质联用法、光声光谱法等多种检测SF6分解产物组分的方法。最后,对SF6分解产物组分分析的研究前景进行了展望。     

SF_6放电等离子体分解特性的研究

SF_6放电分解涉及复杂的物理化学过程,电弧能量是其重要的影响因素之一。文中考虑电弧能量对等离子体温度的作用,对Saha(电离)方程和Guldberg-Wagge(解离)方程进行修正,建立SF_6放电分解数学模型,对SF_6气体分解物组分及含量进行计算,得到各粒子组分及含量随温度变化的动态过程;计算了0.6 MPa下等离子体内部各组分粒子数密度;计算了压强0.1~0.6 MPa、温度300~41 300 K条件下等离子体内部电子数密度;搭建了光谱实验平台,实验获得了压强为0.1~0.4 MPa下电子密度等微观参量,对理论计算结果验证。研究结果表明:SF_6气体在电子温度小于1 000 K时开始逐渐分解,不同温度下所发生的化学反应不尽相同;电子数密度理论计算结果与实验测量结果相吻合,验证了该计算方法的可行性与准确性。     

H_2O对尖端放电缺陷下SF_6分解产物含量的影响

为了研究现场工况GIS(气体绝缘金属封闭开关)运行过程中水分对尖端放电缺陷下SF_6气体分解产物的影响,在252 k V真型GIS故障仿真实验平台基础上构建了SF_6气体分解产物检测系统,通过短时连续局部放电实验,得到GIS腔室内部在尖端放电缺陷下CO,CO_2,CF_4,C_2F_6等SF_6分解产物随微水含量的变化规律。结果表明:在现场工况尖端放电缺陷短时连续监测下,随着放电时间的增加,在高微水情况下φ(CO_2)明显高于低微水情况,而φ(C_2F_6)受水分影响较小,整体增加范围在700×10~(-6)～1 000×10~(-6),可以用这2种产物来表征GIS内部尖端放电缺陷的产生;φ(CO)与φ(CF_4)在不同微水含量条件下,随放电时间的增加波动较大,并无明显变化规律,可以作为尖端放电缺陷的辅助判据。     

陶瓷材料在SF_6分解物中的特性变化

<正> 用于SF_6开关的绝缘材料,常选用具有优良电绝缘性、机械强度、耐热性等特性的陶瓷材料。但是,SF_6气体在电弧的作用下,有微量的、性质活泼的SF_4分解物产     

电压形式对SF_6分解特性的影响研究

为了研究电压形式对SF_6气体放电分解特性的影响,搭建了SF_6气体分解实验平台,对比研究了SOF_2、SO_2F_2、SO_2等3种含氟含硫气体在正负极性直流及交流电压下的生成情况。结果表明:正极性电压下的平均局部放电量和最大放电量明显大于负极性电压;电荷分布随电压极性变化,正极性电压下的SF_6分解率高于负极性电压;受到峰值电压、极性反转、电荷分布等的影响,交流电压下的SF_6分解率高于正极性直流电压。     

SF_6高压电器用新型环氧浇注绝缘材料

前言根据国民经济和电力行业迅速发展的需要,在“六五”期间,我国先后引进法国MG公司,日本三菱电机公司、日立公司,瑞士BBC公司,西德Hedrich公司及法国Alstom公司500kV系列SF_6高压电器制造技术和设备。国外高压电器设备所用高压绝缘子、     

气压对SF_6局部过热分解的影响特性

为获取气压对SF_6局部过热分解的影响特性,通过实验研究了故障温度为400℃、气压为0.2~0.5 MPa的SF_6局部过热分解特性,并结合粒子反应碰撞理论分析了气体压强对SF_6分解特征组分生成过程的影响作用机制及影响规律。研究结果表明:随着气压的增加,单位体积内的各种分子的有效碰撞频次增加,进而提高了生成CO_2、SO_2F_2、SOF_2、H_2S和SO_2的化学反应的速率,使得各特征分解组分的摩尔浓度均随着气压的升高而增长;气压的升高对不同分解组分有不同程度的促进作用,其中对SO_2F_2生成的促进作用最为显著;气压对特征组分的有效产气速率的影响规律明显,同时,SO_2F_2/SOF_2和SO_2F_2/(SO_2+SOF_2)两组有效特征组分比值均与气压呈正线性相关。以上研究结果可为将来采用SF_6气体组分分析法(DCA)对SF_6气体绝缘装备进行绝缘状态监测提供支撑。     

SF_6气体中金属导体悬浮电位放电的多光谱特征研究

为了对SF_6气体中金属导体悬浮电位放电强度进行评估,搭建了一套全光谱波段下的光学检测系统,在紫外光、可见光及近红外光下采集金属导体悬浮电位放电产生的光脉冲信号及光子数目,进而提取出金属悬浮电位放电强度的光信号表征参数,并探讨了气体压强、光测距离对光学特征参数的影响。结果表明:随外施电压的升高,可见光和近红外光下检测到的放电重复率和单位时间辐射光子数均增大;相同条件下,在0.2～0.5 MPa内,随着气体压强的升高,可见光和近红外光下的放电平均光脉冲幅值和单位时间辐射光子数均减小;随着光测距离的增大,可见光和近红外光下的放电平均光脉冲幅值和单位时间辐射光子数也减小。因此,可利用可见光和近红外光下检测到的放电重复率及单位时间辐射光子数对放电强度进行评估。     

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。     

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。