sf6气体含量研究在gis故障研究判断中应用

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1、SF6气体含量研究在GIS故障研究判断中应用摘要：六氟化硫(SF6)气体在电弧、电火花和电晕放电的作用下会发生分解，产生二氧化碳(C02)、四氟化碳(CF4)等分解产物。SF6气体组分分析(可在设备带电状态下进行)是诊断SF6气体绝缘设备内部运行情况的一个强有力的手段，据此可判断设备是否故障，并确定故障的具体部位，近年来已有不少成功案例。探讨了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，归纳了不同放电故障下主要气体分解产物的反应方程，并应用于一起GIS故障分析，

2、为GIS潜伏性故障及其故障类型判断累积经验。关键词：组合电器；SF6分解物；故障诊断；绝缘设备中图分类号：TN911?34；TM213文献标识码：A文章编号：10047373X(2013)18?0020?03GIS在城市电网中得到广泛的应用，目前由于此类设备的结构和接线方式上的特殊性，传统的检测方法很难监督其运行状况，常规的SF6气体的检测方法仅检测气体湿度，无法判断设备内部是否存在潜伏性故障。SF6气体在设备正常的运行情况下均含有一定量杂质，当设备内部存在故障时，在电弧或高温的作用下，SF6气体本身或SF6与设备内部的绝缘材料相互作用会产生一定种类和一定量的杂质，通过对杂质种类和

3、含量的分析，可以分析并判断SF6电气设备内部存在故障的情况。采用SF6气体分析技术判断设备内部故障，类似于采用绝缘油中溶解气体分析方法判断充油设备内部故障，具有无需设备停电、可及时跟踪设备内部故障的发展状况、方法简便等优点[1?2]o1GIS设备中典型放电性故障及SF6气体产物GIS设备在运输、储存和安装中可能发生零部件松动，电极表面刮伤或安装错位引起的电极表面缺陷，导电微粒进入或工具遗忘在装置内等，这些隐患的存在和发展会造成设备内部发生电弧放电、火花放电、电晕或局部放电[3?4]o笔者针对以上多种类型放电性故障及相关SF6分解机理分别展开讨论。1.1放电性故障类型在SF6气体绝缘

4、设备中，放电性故障是使SF6气体发生分解的主要原因。放电形式主要有3种：电弧放电、火花放电、电晕或局部放电。1.2SF6气体分解产物及规律自20世纪70年代以来，国内外对SF6气体在不同放电条件下的分解特性进行了大量基础研究，深入探讨了SF6分解生成物的种类以及SF6分解的一般过程。如CHUFY于1986年对SF6气体分解物的研究进行了总结［5］,后续研究又进一步完善了SF6气体分解产物种类，其中典型3种放电下产生的SF6分解产物如表2所示［6?9］。目前国内外对典型放电故障下的SF6气体分解产物特征形成了如下的共识：（1）电弧放电，温度往往可达20000K,会发生气体热分解现象。

5、高温下SF6及其分解物会与金属发生反应，形成金属氟化物。在分解产物中，S0F2是最主要的稳定分解产物；CF4是当电弧接触有机材料时形成的；S02是由S0F2水解形成［6］o（2）火花放电能量相对电弧放电较低，S0F2是最主要的分解产物；S02F2的体积分数较电弧放电有所增加；SF4是火花放电中重要的初始产物［7?9］o（3）电晕或局部放电，S02F2的体积分数相对电弧放电,火花放电情况下要高得多，被认为是最主要的气体产物［5］,可作为电晕或低能放电的一种特征［8?9］。随着放电能量降低（从电弧到火花），S02F2体积分数增大。电晕放电时，有微量水份和氧气的前提下，最主要的稳定气体是

6、S0F2、S02F2和S0F4［9］o虽然电弧放电和火花放电的信号特征、持续时间和放电能量有所差别，但其放电机理和试验结果有相似之处，故在后文中将这两种放电故障类型的机理和试验结果在一起描述和分析。2故障分析判断实例2.1故障经过2013年2月20日，某220kV站V4甲#、4乙#、5#母线A相电压降低至0V（两母线并列运行方式），同时2212线路A相电流及零序电流突增，故障性质为线路发生A相接地故障。220kV纵联差动保护动作跳闸，重合不成功，初次最大短路电流达12.39A（二次值），折合一次值为30.98kA。再次故障时最大短路电流达11.76A,折合一次值为29.40kAo2

7、.2SF6气体分析对八昆二2212间隔SF6气体进行现场测试，发现221222刀闸气室（内含2212线路侧电流互感器、2212?2?27、2212?17）S02气体严重超标，初步判定为气室内部有放电故障。后又取气体进行实验室分析，检测结果见表3。从检测数据可以看出S02,H2S,HF含量均远远高于注意值（50ppm）,可初步判断为电弧放电，CF4,C02,C0含量出现是当放电故障涉及到固体绝缘材料时的产物；可确定其故障为涉及到固体绝缘材料的贯穿性电弧放电，同时又检测同