SF_6分解组分的二维相关光谱红外检测识别

利用SF6局部放电分解组分的特点能够很好地监测GIS内部绝缘状态。为此,采用傅立叶变换红外吸收光谱法(FTIR)来对SF6分解组分进行检测,发现其自身的吸收峰多且强,淹没了一些重要分解组分的信息。针对该难点,提出用二维相关光谱技术来对光谱进行宏观放大,依据其选峰原则,成功分析出了CF4、SOF4两种组分,使红外检测SF6分解组分的种类增至:SOF2、SO2F2、SF4、SOF4、CO、SO2、CF4共7种,该方法能够准确了解SF6的分解情况,满足GIS在线监测的要求。     

SF6分解产物的红外光谱特性与放电趋势

SF6分解组分与GIS的绝缘缺陷密切相关,通过气体组分的监测可对GIS内绝缘状态做出评估。为此,利用傅立叶变换红外吸收光谱法(FTIR)和气相色谱法(GC)对SF6局部放电分解组分进行了检测分析,每12 h检测一次,共放电96 h。成功检测到了SOF2、SO2F2、SO2、SOF4、SF4等气体,且在不同的时段检测到了不同的组分种类和体积分数变化趋势,FTIR可检测的组分种类比GC多。利用各吸收峰的吸光度值做初步的定量分析,发现不同的放电时间有不同的气体组分和产气率,该方法能够实现GIS的在线监测。     

吸附剂对局部放电下SF_6分解特征组分的吸附研究

为了保障SF6绝缘气体的纯度,需要在SF6气体绝缘设备气室中配置一定量的吸附剂,一方面用于控制气室内的水分含量,另一方面用于吸附因各种原因产生的杂质气体。因而,吸附剂的存在会对局部放电下使SF6发生分解而产生的特征组分进行吸附,使得特征组分含量和变化规律发生改变。在利用特征组分诊断气体绝缘设备内部故障时,必须考虑这一重要影响因素。为此,该文在搭建的SF6气体局部放电分解试验平台上,利用针–板电极产生局部放电(partial discharge,PD)使SF6发生分解,采用气质联用仪定量测定放电室内特征组分的变化,获取不同吸附剂用量梯度下吸附特征组分的规律与特性。研究表明,无论有无放置吸附剂,在气室内都能检测到SOF4、SO2F2、SOF2和SO2等主要稳定特征组分,且随着吸附剂用量的增加,对特征组分的吸附率各不相同。     

SF6局部放电分解组分长光程红外检测

GIS内SF6局部放电分解组分情况与其绝缘状态有着密切联系,监测分解气体组分可诊断出GIS内部的绝缘缺陷。由于SF6分解产物浓度很低,为提高检测限,基于怀特池原理,利用三个凹面反射镜组成共轭系统来实现光路的多次反射,在有效地增加了光程长的同时尽量减少了光能损耗,设计了与傅里叶变换红外光谱仪匹配的20m光程长气体池。分别用长短光程气体池进行SF6局部放电分解组分的红外检测,对比分析发现,20m长光程气体池检测组分种类多,精度和信噪比高,设计的长光程气体池可以实现GIS内部SF6局部放电分解组分的定量研究。     

以SF_6为背景气体的SF_6气体分解特征组分标准物质研制

利用SF6分解组分对GIS绝缘状态进行诊断,必须解决SF6分解特征组分的定性和定量检测的关键技术难题,这直接关系到对设备故障性质和程度判断的准确性。文中采用称量法,研究以SF6为背景气的气体标准物质的制备过程与方法,成功研制了CO2/SF6、CF4/SF6、SOF2/SF6、SO2F2/SF64种标准气体物质,解决了SF6分解特征组分标准气体物质的存储问题,考察了4种气体标准物质的一致性、压力稳定性以及长期稳定性。结果表明:CO2/SF6、CF4/SF6、SOF2/SF6和SO2F2/SF6的标准不确定度均小于0.2%,4种标准气体物质一致性、6个月的长期稳定性和均匀性良好,标准气体扩展不确定度都小于3%,可用于SF6分解特征组分的定量分析。     

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。     

基于主成分回归分析的SF6分解组分红外光谱定量

SF6气体分解组分的定量分析对于气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)设备的在线监测与故障诊断具有重要的意义。基于朗伯比尔定律进行气体红外定量分析时存在吸收系数的难确定性和多组分检测的繁琐性问题,为解决此问题,采用了主成分回归分析的红外定量算法,并选取SO2F2、SOF2、SO23种分解组分及其特征吸收峰作为研究对象。该算法分别以光谱数据与气体体积分数作为输入和输出,建立了吸收光谱图与浓度信息的直接对应关系。试验配制了3种特征组分的含量样本,由训练样本获得光谱数据并依据算法建立了红外定量预测模型。通过比较主成分回归分析算法和拟合法的红外定量效果,表明了回归算法模型定量精度高于拟合法。检验样本和实测数据的预测结果都表明,该算法和预测模型具有很好的适用价值。     

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。     

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。     

H_2O对局部放电下SF_6分解生成特征组分的影响

为建立基于SF6分解特征组分原理的电气设备在线监测与故障诊断理论和方法,用针-板放电模型模拟了金属突出物绝缘缺陷产生局部放电(PD),使含不同微量H2O的SF6/H2O混合气体发生分解,定量测定了CF4、CO2、SO2F2和SOF2 4种特征分解组分的体积分数,得到了各特征组分体积分数、相对产气速率和能量特征比值φ(SOF)2/φ(SO2F2)随微量H2O体积分数φ(H2O)的变化规律,初步了研究φ(H2O)对各特征组分生成规律的影响机制。结果显示,φ(H2O)的增加会抑制CF4的生成,而对CO2的绝对产量和相对产气率的影响均无明显规律;SO2F2和SOF2的累积体积分数均与φ(H2O)正相关,并大致呈线性增长趋势;此外,在放电初期,SO2F2与SOF2的相对产气率均大致随着φ(H2O)的增大而减小,但在放电稳定期,却独立于φ(H2O)且趋于相同;φ(H2O)对特征组分产量比值φ(SOF)2/φ(SO2F2)也有显著的影响。实验结果为提出准确的基于SF6分解特征组分原理的在线监测与故障诊断方法提供参考。     

SF_6及SF_6混合气体火花放电生成物分析

采用质谱分析和红外光谱吸收分析的方法,分析了SF_6以及SF_6/N_2,SF_6/空气混合气体火花放电前后的成分,测得了放电后生成的物质,并讨论了放电生成物形成的理机。     

SF_6／Ar和SF_6／Kr的绝缘特性及分析

本文在Ｅ／Ｐ值为１５．０～９４．０ｋＶ／（ｍｍ·ＭＰａ）范围内，采用稳态汤逊法（ＳＳＴ）测量了ＳＦ６／Ａｒ和ＳＦ６／Ｋｒｊ昆合气体的电子崩电流，用最小二乘法求出了α／Ｐ、／Ｐ、／Ｐ与Ｅ／Ｐ的关系，还求出了各混合比下的ＳＦ６／Ａｆ和ＳＦ６／Ｋｒ的临界耐电强度值（Ｅ／Ｐ）ｌｉｍ，并分析了两种混合气体的绝缘特性。     

微氧对SF6局部放电分解特征组份的影响

由于O2影响了SF6气体分解组分的最终生成物及体积分数,所以通过检测气体绝缘设备内部气体分解组分的体积分数及其变化规律来进行故障诊断时,要考虑这一重要因素.为此利用已搭建好的SF6气体局部放电分解实验装置,在相同的实验条件下,针对含不同O2体积分数的SF6/O2混合气体进行96 h局部放电分解实验,结合气相色谱分析技术,研究O2对SF6局部放电分解组份的影响.实验结果表明:无论是否注入O2,均会产生CF4、CO2、SOF2和SOF2;O2增加会抑制CF4的产生,对CO2的产生影响不大;O2增加对SO2F2和SOF2的产生有促进作用,但对SOF2的促进作用强于SO2F2;在同一个放电时间下,随着O2体积分数的增长SO2F2与SOF2的体积分数比(SO2F2)/(SOF2)逐渐减小并趋于稳定,无论是否注入O2,随着放电时间的增长,这一比值也逐渐减小并趋于稳定.     

应用光声技术的SF6分解组分检测装置研制

为了对局部放电下SF6分解组分进行实时在线检测,研制出一套基于光声技术的SF6分解组分检测的光声装置,详细介绍了装置的工作原理和硬件构成,根据被测气体的光谱特性,选择了合适的红外光源和窄带滤光片,用模拟电场的仿真手段,设计出了该装置的关键部件光声池,并利用声传输线理论优化了光声池的结构参数。经过性能分析与测试表明,光声...     

机加工电极表面粗糙度对SF_6击穿强度的影响

本文利用小面积机加工电极,在放电老练前后对各种粗糙度的电极进行冲击放电电压试.电极老练后,表面粗糙度Rmax和SF_6气压P变化时都取得了与Pedersen理论曲线一致的实验结果,从而首次以实际机加工电极证实了Pedersen有关粗糙度理论的正确性,并对以往大面积机加工电极实验结果偏离Pedersen理论曲线之原因作了解释.     

SF_6-CO_2混合气体火花放电分解产物的气相色谱分析

采用气相色谱仪,利用热导检测器(TCD)与火焰光度检测器(FPD)串联检测法。定性和定量地分析了SF_6以及SF_6-空气、SF_6-CO_2、SF_6-N_2混合气体火花放电后的分解产物,并讨论了放电分解产物的形成机理。     

SF_6开关室环境中SF_6及氧气含量在线监测的应用研究

通过对电力系统用户对SF6实际需求的分析和了解国内外对SF6相关研究的最新进展,在分析了当前行业上已有的SF6浓度和氧气含量在线监测的原理及功能的基础上,着重介绍了基于数字式的实用化室内SF6气体设备(尤其是GIS设备)状态监测的解决方案,增加了室内气体的温度和湿度检测,实现了对SF6气体状态的综合在线监测,并提出了对SF6气体设备安全运行的进一步设想。     

放电故障的SF_6设备分解产物总量分析

从实际应用出发,运用不同的分析方法,结合理论推导计算,论述了SF6设备放电故障的分析判断方法。