微水微氧对过热性故障下sf6分解特性的影响研究

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1、中文摘要摘要常温常压下，六氟化硫（SF6）是一种化学性质稳定的惰性气体，具有优良的绝缘和灭弧性能，被广泛应用于气体绝缘设备中。随着城市规模不断扩大，土地资源日益紧张，SF6气体绝缘设备以占地面积小、检修周期长、电磁污染小等一系列优点而在城市电网建设和改造中得到普遍应用。然而，SF6气体绝缘设备在实际运行中内部总存在一些不可避免的缺陷，因而产生不正常发热，最终导致局部过热性故障。大量研究表明：当SF6气体绝缘设备局部达到一定温度时，SF6气体会发生分解，并与不可避免混入的H2O、O2等杂质反应，生成多种含氧硫氟

2、化物以及氢化物（如：SOF2、SO2F2、SO2、HF、H2S等），这些产物与过热性故障有一定的关联性，可以根据SF6的过热分解特性来判断气体绝缘设备过热故障的严重程度和发展趋势。微H2O和O2影响了SF6的过热分解过程，为了提高故障诊断的准确率，必须对其影响进行校正，然而，目前微H2O和O2对SF6过热分解特性的影响并不清楚。因此，为了建立完善的SF6气体绝缘设备专家决策系统，需要就微H2O和O2对SF6在过热性故障下分解特性的影响进行深入研究。本文在设计的SF6过热分解实验平台上，针对不同微H2O和O2含

3、量（体积分数）的SF6进行了大量过热分解实验，用不锈钢热电极产生局部高温来模拟实际气体绝缘设备中的局部过热性故障，利用气相色谱仪、气相色谱质谱联用仪以及傅里叶红外光谱仪对分解产物进行定性定量检测，初步探索了微H2O和O2对SF6过热分解特性的影响机制，研究发现：无论微H2O和O2含量多少，SF6在故障温度为340℃时均可分解生成CO2、SOF2、SO2、SOF4、SO2F2、SOF4和H2S，其含量均随过热试验时间延长而增加，但随H2O含量的增大变化各异。由于微H2O和O2在各分解产物形成过程中所扮演的角色不

4、同，最终导致其对各产物有效产气速率及比值c(SOF4+SO2F2)/c(SOF2+SO2)、c(含硫产物)/c(CO2)和c(SO2)/c(生成物总量)的影响也不尽相同，但可以通过构建的修正表达式对微H2O和O2的影响进行校正。微H2O和O2含量不仅改变了分解产物的含量，也改变了SF6过热分解的主要产物类型。微H2O的加入使SO2和HF演变为SF6过热分解的主要产物；微O2的加入使SO2F2在总气体分解产物含量中所占的比例增大。利用特征组分气体分析法来对气体绝缘设备进行过热故障诊断时，必须考虑微H2O和O2对

5、诊断结果的影响。关键词：过热性故障，SF6分解特性，微水微氧，有效产气速率，特征比值I重庆大学硕士学位论文II英文摘要ABSTRACTSulfurhexafluoride(SF6),asakindofinertgaswithstablechemicalpropertiesunderatmosphericpressure,iswidelyusedingasinsulatedequipmentforitsexcellentinsulationandarcperformance.Asthecityscaleexpa

6、ndingunceasinglyandlandresourceincreasinglynervous,SF6gasinsulatedequipmentbecomesmoreandmorepopularamongthepowersupplysystemforaseriesofadvantages,suchassmallarea,safeandreliablerunning,smallelectromagneticpollutionandsoon.However,therearesomeinevitabledef

7、ectsinsideSF6gasinsulatedequipmentwhichwillproduceabnormalheatandresultinoverheatingfaultintheactualoperation.WhenthelocaltemperatureofSF6gasinsulatedequipmentreachesacertaindegree,SF6willdecomposeandrecatwithimpuritiessuchasmoistureandoxygen,thusgengrating

8、avarietyofoxygencontainingsulfurfluorideandhydride(SOF2,SO2F2,SO2,HF,H2S,etc.).Thereisanassociationrulebetweenthesecompositionsandoverheatingfault,soSF6decompositioncomponentscanbeusedtodeterminethesev