六氟化硫气体的分解机理及应用于GIS故障分析与判断中.doc
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1、六氟化硫气体的分解机理及应用于GIS故障分析与判断中本文主要探讨了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,为GIS 潜伏性故障及其故障类型判断累积经验。引言GIS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
2、,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 GIS 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
3、、电晕或局部放电。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。表1对3种放电类型的产生机理、信号特征、持续时间和放电能量等方面的特点进行了简单的归纳与总结。1.2 SF6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CHU F Y 于1986 年对SF6气体分解物的研究进行了总结,后续研究又进一步完善了S
4、F6 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。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20 000 K,会发生气体热分解现象。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,SOF2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;SO2是由SOF2水解形成。(2)火花放电能量相对电弧放电较低,SOF2是最主要的分解产物;SO2F2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。(3)电晕或局部放电,SO2F2的体积分数相对电弧放电,火花放电情况下要高得多,
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