《红外SF6分解物检测技术及其应用研究》

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GIS、SF6断路器在电力系统中占有举足轻重的位置。在众多开关设备运行状态的检测手段中,分解物检测法因其受现场电磁干扰小、可以准确定位缺陷或故障气室等优势,而得到了广泛的应用。在正常运行情况下,SF6气体不会分解;放电或高温的条件下,SF6气体除自身发生分解外,还与设备腔内的水分、氧气、金属蒸汽等杂质反应,生成多种含硫、含氟的化合物。通过检测分解气体的组分及其含量,便可实现开关设备的状态评价和故障诊断。

SF6分解物检测仪有电化学法、红外法、紫外法及气相色谱法等研制机理,其中,电化学法最为成熟。但当被测气体浓度较大时,电化学传感器会出现不同程度的饱和现象;长期使用后,电化学传感器多存在功能衰减现象,从而限制了传感器有效使用时间。测量仪器准确度是进行SF6充气设备状态评价和故障诊断的保证,检测误差过大可能导致设备运行状态的误判,甚至是不必要的经济损失和安全隐患。因此,改进或者研制一种适合电力现场使用的SF6分解物综合检测仪具有一定的实用价值。

项目研究内容如下:

1、研制国内首台红外法SF6开关设备分解产物综合检测仪,可检测SF6气体纯度、水分含量和SO2、CO及H2S等分解气体。该仪器从根本上规避了电化学法电解液衰减和易饱和的缺陷,提高了分解产物检测的准确性,为现场开展开关设备状态评价和故障诊断奠定可靠的数据基础。

2、深入比较了电化学传感器和红外传感器在SF6分解物检测中的稳定性、检测响应速度、测量重复性等方面的性能差异,明晰了各传感器的测量特性,并以此为据提出了现场检测技术指导建议。

3、SF6和SO2的红外光吸收波段存在一定干扰。项目明确了SO2红外传感器的零位稳定性、零漂特性和测量特性,拟合了零位温度漂移特性曲线,在仪器研制过程中加入了软件修正,免去SO2红外传感器零位标定工作,从而提高了仪器的现场实用性。

4、内蒙古高寒地区SF6断路器常出现SF6低温液化、开关设备低气压闭锁的缺陷,为提高SF6气体液化温度,多采用SF6+CF4混合气体作为绝缘和灭弧介质。项目研究了SF6+CF4断路器的分解产物检测技术,明确了常规分解物检测仪检测SF6+CF4断路器时的可行性,并为开发SF6+CF4分解物检测仪提供试验数据。

5、SF6气体分解物检测仪的校准方法缺乏相应的标准,致使仪器性能参差不齐、检测结果信服度不高。项目在明确合理的试验方法的前提下,全面检测了内蒙古电网各供电单位检测仪的测量工况,并建立了仪器评估方法。同时,明确了仪器购置技术指标,为各单位提供指导。

6、使用电脉冲、分解物产物检测等方法,总结归纳各放电特征量的变化情况,并推演放电发展过程。研究成果可推进SF6气体分解、扩散等理论研究的进度,同时可完善GIS、SF6断路器现场局部放电的分解物检测方法及其标准的制定。

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