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检测分解产物来判断SF6电气设备故障方法点击次数:606 发布时间:2013-08-30

因为绝缘性能好、体积小等优点,近些年,SF6电气设备大行其道,逐步取代了以绝缘油和干燥空气作为绝缘介质的电气设备,据不完全统计,全国SF6电气设备达数十万台,已成为电力系统的主要设备,其应用对提高电力生产的安全经济运行起到了很好的作用。但是SF6电气设备也不是无缺的,由于在设计、材质、工艺和维护等方面存在些盲目性,使SF6电气设备内部存在局部的绝缘缺陷,而现有电气试验方法不能直接反映其内部的缺陷。因此,将这些隐患藏之于电网,在热和电的作用下,故障区域的SF6气体和固体绝缘材料不断分解,绝缘性能不断下降,直至事故发生。据国内外近年的统计资料得知,电网运行事故中绝缘事故占60%以上,严重地影响了电力行业的安全经济运行。

通过检测分解产物来判断SF6电气设备故障方法的机理

SF6电气设备内部绝缘材料,包括SF6气体和固体绝缘材料两类。SF6气体是所有SF6电气设备共有的,而固体绝缘材料则不同设备有所差异,主要有热固形环氧树脂、聚酯尼龙、聚酯乙烯、聚四氟乙烯、绝缘纸和绝缘漆等。不同绝缘材料的分解温度和分解产物各不相同。其中,130℃时聚脂乙烯、纸和漆开始分解,主要产生CO、CO2和低分子烃;400℃以上时聚四氟乙烯开始分解,主要产生CF4;500℃以上时,SF6气体和热固形环氧树脂开始分解,主要产生SO2、SOF2、H2S、CO和HF。

从上述得知,SF6气体和热固型环氧树脂有很好的热稳定性,对于正常运行的SF6电气设备,其内部温度仅仅比环境温度高5℃~10℃,因此,不会有绝缘材料的分解,SF6气体中没有上述分解产物。但若设备内部存在局部放电、重燃和严重过热性故障时,将使故障区域的固体绝缘材料和SF6气体发生分解,产生SO2、H2S、CO、HF等分解产物。

SF6电气设备安全研究方面的专家学者,在长期从事电气设备的技术监督和故障诊断处理的过程中,对SF6电气设备的原理、结构和内部绝缘材料有深入的了解,在研究设备故障时各种绝缘材料的裂解机理、分解产物的特征和对大量的故障实例进行统计分析后,提出通过检测SF6气体中特征组分(SO2、SOF2和HF是SF6分解的特征组分;H2S是热固型环氧树脂分解的特征组分;CO是聚酯乙烯、绝缘纸和绝缘漆分解的特征组分;CF4是聚四氟乙烯分解的特征组分)含量来判断SF6电气设备故障的方法。

现有检测分解产物的方法及仪器

从上文可知,当SF6电气设备内部存在故障时,故障区域的SF6气体和固体绝缘材料在热和电的作用下将裂解产生SO2、SOF2、H2S、CO、HF和CF4等特征组分,因此,检测这些特征组分的含量便可诊断出设备内部故障。但由于内部潜伏性故障特征气体的含量较小,SF6气体的流动性又很差,分解产物主要借助于溶解、扩散和环境温度的变化产生的微弱对流而缓慢地溶解到SF6气体中。因此,选用灵敏度高和稳定性好、反应速度快的检测方法和仪器十分必要。

目前,SF6电气设备分解产物的检测方法有电化学法、化学比色法、色谱法、电离法、动态离子法和红外法。这些方法的结论:只有采用流动方式检测的电化学法适用于SF6电气设备分解物的检测。近年来电化学传感器技术有了很大的提高,这为SF6电气设备分解产物现场检测创造了条件。

目前,市场上销售的检测SF6分解产物的产品很多,性能和价格差别也很大。其中,我们公司的SF6分解产物分析仪,选择电化学传感器,改进了采样气路的设计,并对所有管道及阀门材料进行特殊处理,既保证了样气的进入与排出的平衡问题,又避免采样气路因材质原因对样气的干扰与吸附,能再现样气的真实状态;该仪表不仅具有很高的灵敏度和稳定性,而且反应速度快、使用寿命长、耗气量少,可以有效地检出电气设备内部的潜伏性故障。目前,该产品已被列入国家电网公司推荐产品采购目录。

结束语

通过检测分解产物来判断SF6电气设备故障的方法,虽然是zui近几年才研制出来的新方法,目前尚无行业标准,但几年来, 我们公司的 SF6分解产物分析仪已在福建、江苏、广东、四川、云南等20多个省市进行了试点应用,已检测出一百多台设备故障,而其中60多台系为系统运行中查出的隐患,避免了多起事故的发生。因此,随着我们公司的 SF6分解产物分析仪在全国的推广普及,将为SF6电气设备的可靠运行提供保证,也为设备的维修诊断提供科学依据,有力地保障电力行业的安全运行。

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