SF6氣體產物檢測

1、主要內容主要內容一、開展SF6氣體分解產物檢測的意義二、 SF6氣體分解產物檢測方法比較三、 SF6電氣設備內部故障 四、 SF6電氣設備內部故障存在的可能部位五、SF6氣體分解產物檢測存在的問題開展開展SF6氣體分解產物檢測的意義氣體分解產物檢測的意義 以SF6氣體作絕緣介質的電氣設備稱為SF6電氣設備，其包括斷路器、變壓器、互感器、避雷器、電容器、隔離刀閘、接地刀閘、套管和母線等 。廣泛的應用于電網中，據不完全統(tǒng)計，全國SF6電氣設備達數十萬臺，已成為電力系統(tǒng)的主要設備 。 一旦SF6電氣設備內部出現(xiàn)某種缺陷，極易發(fā)生設備故障。 故障的檢測和修復工作比較麻煩。 SF6電氣設備內部故障以絕緣

2、性故障為多，而且后果嚴重。 SF6氣體在放電和過熱作用下存在分解現(xiàn)象，通過檢測SF6氣體分解產物的含量診斷設備內部是否存在故障。 分解產物的檢測方法比較分解產物的檢測方法比較 目前SF6電氣設備分解產物的檢測方法有電化學法、化學比色法、色譜法、電離法、動態(tài)離子法和紅外法。幾種檢測方法比較如下： 分解產物的檢測方法比較分解產物的檢測方法比較1、動態(tài)離子法（如德國動態(tài)離子檢測儀）1）穩(wěn)定性差，穩(wěn)定時間長。每次開機20分鐘后要用純凈的SF6氣體進行標定，合格后才能將被測氣體引入進行檢測。2）靈敏度低。由于穩(wěn)定性差，本底噪聲大，其最小檢知量為15 l/L。3）耗氣量大。每次檢測用氣10002000 毫

3、升，不利環(huán)保。4）儀器笨重，主機近15公斤，難以攜帶。2、電離法（如DPD SF6分解產物檢測儀）1）穩(wěn)定性較差，檢測器較易污染。2）靈敏度較低，其最小檢知量為1 l/L。3）耗氣量較大，每次檢測用氣約600 毫升。分解產物的檢測方法比較分解產物的檢測方法比較3、紅外法1）穩(wěn)定性較好，但穩(wěn)定時間較長。一般開機20分鐘后才能進行標定，合格后才能進行測試。2）維護工作較麻煩，一般每年需要更新載氣和標氣。3）靈敏度較高。對大多數分解產物的最小檢知量可達1 l/L。 4）儀器重，附件較多，只能在試驗室使用。分解產物的檢測方法比較分解產物的檢測方法比較4、色譜法1）穩(wěn)定性較好，但穩(wěn)定時間較長。一般開機2

4、0分鐘后才能進行標定，合格后才能進行測試。2）維護較麻煩，一般每年需要更換載氣，二二年更換色譜柱。3）靈敏度較高。對大多數分解產物的最小檢知量可達1 l/L。 分解產物的檢測方法比較分解產物的檢測方法比較 雖然色譜法和紅外法的穩(wěn)定性和靈敏度都較好，但由于以下三個原因，其不適用于SF6電氣設備分解物的現(xiàn)場檢測。1）設備內部早期故障的范圍很小，內部溫差流動很微弱；2）SF6氣體密度大，在溫度為20和101.3 kPa壓力下的密度 6.16 g/L（約為空氣的5倍），氣體流動性很差；3）從設備本體至排氣口一般用23分管，長度約23米（不少GIS 上層氣室連管長度達46米）；以2分管為例，其相連管內的

5、體積近50毫升，從排氣口流出少量氣體進行測試時，對于無故障的設備而言，可以反映內部SF6氣體雜質的濃度；當設備內部絕緣隱患時，故障產生的分解產物難以擴散到排氣連接管，從排氣口流出幾十毫升氣體進行測試時，難以反映內部分解產物的真實濃度，難以檢出潛伏性故障，造成誤判斷。 分解產物的檢測方法比較分解產物的檢測方法比較5、化學比色法1）穩(wěn)定性較好。在使用有效期內，吸收分解產物后吸附劑的顏色變化較穩(wěn)定。2）靈敏度較低。大多數分解物的最小檢知量小于1 l/L。3）耗氣量較大。每支檢測管用氣約200 毫升，多支檢測管的耗氣量很大，不利環(huán)保。分解產物的檢測方法比較分解產物的檢測方法比較6、電化學法電化學法1）

6、隨著電化學傳感器技術的發(fā)展，其靈敏度、穩(wěn)定性和使用壽命都有了很大的提高，從而為SF6電氣設備分解物的現(xiàn)場檢測創(chuàng)造了基本條件。2）反應速度快、使用壽命長、耗氣量少 。 目前很多生產廠家號稱： SO2、H2S和HF傳感器的最小檢知量為0.1 l/L，CO為0.5 l/L； 溫度變化在2040時，最大零位漂移SO2+SOF2、H2S、HF0.2l/L， CO1.0l/L； 使用壽命SO2、H2S和CO可達五年以上， HF為2年左右；響應速度為2545秒，耗氣量為200mL左右。分解產物的檢測方法比較分解產物的檢測方法比較SF6電氣設備內部故障電氣設備內部故障 SF6電氣設備內部故障可分為放電和過熱兩

7、大類。放電又分為電暈放電、火花放電和電弧放電；過熱也分為低溫、中溫和高溫。 通常設備內部的缺陷并不是單一的放電或過熱，而是兩者相互作用的。1）導電金屬對地放電）導電金屬對地放電 這類故障主要表現(xiàn)在SF6氣體中存在導電顆粒和絕緣子、拉桿絕緣老化、氣泡和雜質等引起導電回路對地放電。這種放電性故障能量大，產生大量的SO2、SOF2、H2S和HF等。 SF6電氣設備內部故障電氣設備內部故障 SF6電氣設備內部故障電氣設備內部故障 某電廠某電廠500kV隔離刀閘絕緣拉桿隔離刀閘絕緣拉桿雜質引起對地放電雜質引起對地放電 某電廠某電廠500kV隔離刀閘絕緣隔離刀閘絕緣拉桿中間段被電弧嚴重燒傷拉桿中間段被電弧

8、嚴重燒傷 2）懸浮電位放電）懸浮電位放電 這類故障通常表現(xiàn)在斷路器動觸頭與絕緣拉桿間的連接插銷松動、CT二次引出線電容屏上部固定螺絲松動和避雷器電阻片固定螺絲松動引起兩側金屬部件間懸浮電位放電。這種故障的能量不很大，一般情況下只有SF6分解產物，主要生成SO2、HF 。 SF6電氣設備內部故障電氣設備內部故障 某廠某廠500kV避雷器電阻片彈簧懸浮電位放電避雷器電阻片彈簧懸浮電位放電 某廠某廠220kV斷路器斷路器A相拉桿相拉桿連接插銷懸浮電位放電連接插銷懸浮電位放電 某電廠某電廠500kV避雷器內部避雷器內部固定螺絲松動引起的均壓環(huán)放電固定螺絲松動引起的均壓環(huán)放電 SF6電氣設備內部故障電氣

9、設備內部故障 3）導電桿的連接接觸不良）導電桿的連接接觸不良 當故障點溫度超過當故障點溫度超過500時，時，SF6和周圍固和周圍固體絕緣材料開始熱分解；當溫度達體絕緣材料開始熱分解；當溫度達700以以上時，將造成動、靜觸頭或導電桿連接處上時，將造成動、靜觸頭或導電桿連接處梅花觸頭外的包箍蠕變斷裂，最后引起觸梅花觸頭外的包箍蠕變斷裂，最后引起觸頭融化脫落，引起絕緣子和頭融化脫落，引起絕緣子和SF6分解，其主分解，其主要產物為要產物為SO2 、HF、H2S等。等。 SF6電氣設備內部故障電氣設備內部故障 SF6電氣設備內部故障電氣設備內部故障 某變電站某變電站330kV GIS母線連接母線連接梅花

10、觸頭嚴重過熱梅花觸頭嚴重過熱 梅花觸頭安裝不到位梅花觸頭安裝不到位 4）互感器、變壓器匝層間和套管電容屏短路互感器、變壓器匝層間和套管電容屏短路 當內部故障時，將使故障區(qū)域的SF6氣體和固體絕緣材料裂解，產生SO2、SOF2、HF、CO和低分子烴等。SF6電氣設備內部故障電氣設備內部故障 某變電站某變電站500 kV “CT” 內部放電故障內部放電故障 5）斷路器重燃斷路器重燃 斷路器正常開斷時，電弧一般在一至兩個周波內熄滅，但當滅弧性能不好或切斷電流不過零時，電弧不能及時熄滅，將滅弧室和觸頭灼傷，此時SF6氣體和聚四氟乙烯分解，主要產生SO2、SOF2、CF4和HF。 SF6電氣設備內部故障

11、電氣設備內部故障 某某500kV變電站斷路器變電站斷路器電弧重燃將觸頭燒傷電弧重燃將觸頭燒傷 SF6電氣設備內部故障電氣設備內部故障 6）斷路器斷口并聯(lián)電阻、電容內部短路）斷路器斷口并聯(lián)電阻、電容內部短路 因斷口的并聯(lián)電阻、電容質量不佳引起短路，此時SF6氣體裂解主要產生SO2、SOF2和HF等。 SF6電氣設備內部故障電氣設備內部故障 1） 斷路器：斷路器：（1）絕緣拉桿懸浮電位放電，乃至引起拉桿斷裂；（2）滅弧室及氣缸灼傷乃至擊穿；（3）電弧重燃，將噴嘴灼傷；（4）動、靜觸頭接觸不良；（5）均壓罩、導電桿對殼放電；（6）斷口并聯(lián)電阻放電；（7）絕緣子對殼放電；SF6電氣設備內部故障電氣設備

12、內部故障可能部位可能部位 2 ） 電流互感器電流互感器:（1）絕緣支撐柱、絕緣子對殼放電；（2）二次引線電容屏及其固定螺帽懸浮電位放電；（3）二次線圈內部放電；（4）鐵芯局部過熱和壓釘懸浮電位放電；SF6電氣設備內部故障電氣設備內部故障可能部位可能部位 3 ）電壓互感器）電壓互感器:（1）絕緣支撐柱、絕緣子對殼放電；（2）線圈內部放電；（3）鐵芯局部過熱和壓釘懸浮電位放電；SF6電氣設備內部故障電氣設備內部故障可能部位可能部位 4 ）隔離刀閘）隔離刀閘:（1）絕緣拉桿局部放電；（2）動、靜觸頭接觸不良，嚴重過熱及局部放電；SF6電氣設備內部故障電氣設備內部故障可能部位可能部位 5 ）變壓器）變

13、壓器:（1）匝層間局部放電；（2）絕緣墊塊、支架和絕緣子局部放電；（3）導電引線相間和對地放電；（4）鐵芯局部過熱和壓釘懸浮電位放電；SF6電氣設備內部故障電氣設備內部故障可能部位可能部位 6 ）母線）母線:（1）觸頭接觸不良，引起嚴重過熱乃至造成其附近絕緣子對殼放電；（2）絕緣臺上母線間卡扣與螺釘間懸浮電位放電 ；（3）絕緣子局部放電 ；SF6電氣設備內部故障電氣設備內部故障可能部位可能部位 7 ）套管：）套管：（1）電容屏內部局部放電；（2） 二次引出線電容屏固定螺帽松動引起懸浮電位放電； （3）絕緣子局部放電；SF6電氣設備內部故障電氣設備內部故障可能部位可能部位 8 ）避雷器：）避雷器

14、：（1）閥片質量不良引起局部過熱和放電；（2）電阻片穿芯桿的金具和碟簧、墊片之間 懸浮電位放電；（3）絕緣子局部放電；SF6電氣設備內部故障電氣設備內部故障可能部位可能部位 SF6氣體分解產物檢測氣體分解產物檢測存在的問題存在的問題1、檢測設備存在的問題：、檢測設備存在的問題： 目前SF6氣體分解產物檢測工作比較熱門，國內目前有多家單位都有生產該類檢測設備，但是目前SF6氣體分解產物檢測設備沒有統(tǒng)一規(guī)范的要求，測量的參數、精度、零位漂移等方面存在諸多問題，各家產品差異較大。 鑒于檢測設備不成熟，以及缺乏相應的規(guī)范要求，為了掌握檢測設備的準確度及重復性情況，采用以SF6為底氣的H2S、SO2標準氣體，對下面兩家的檢測設備進行測量，測量情況如下表所示：檢測設備存在的問題檢測設備存在的問題檢測設備存在的問題檢測設備存在的問題1、廈門加華（JH3000-6）：檢測設備存在的問題檢測設備存在的問題2、福州億龍（EL230-1）： 2、 SF6氣體分解產物檢測無行業(yè)標準氣體分解產物檢測無行業(yè)標準 鑒于檢測設備的不可靠性，分解產物含量的正常值、注意值以及相應的檢測周期等無行業(yè)標準，目前大部分檢測還是處于普測及探索研究階段，能否作為SF6電氣設備檢測的手段還要做大量的探索性研究。 SF6氣體分解產物檢測氣體分解產物檢測存在的問題存在的問題總結總結