固定金属突出物缺陷下SF6 气体分解组份分析.pdf

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1、重庆市电机工程学会2008年学术会议论文固定金属突出物缺陷下SF6气体分解组份分析李涛，唐炬，万凌云，张晓星（重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆市沙坪坝区400044）摘要：本文在已建立的SF6局部放电引起气体分解试验研究装置基础上，构建典型固定金属突出物绝缘缺陷的物2实验装置理模型，并利用气相色谱分析仪对SF6在局部放电下产生2.1气体分解试验系统的分解组份气体SOF2和CO2和CF4进行了检测，研究了此绝缘缺陷下SF6气体分解的特点。初步试验研究表明：气体分解试验系统主

2、要由高压试验电源、该模拟缺陷下主要分解产物为SOF2，其含量随放电时间SF6放电室、人工模拟缺陷、放电脉冲信号监测的增加而呈显著增加趋势，同时金属突出物缺陷下产生系统等组成。其中，SF6放电室的气压范围为常了较大量的CO2，作者着重从SOF2的产气特征来研究绝压～0.5Mpa，能够模拟真实GIS设备的气压，试缘缺陷对SF6气体分解产生的影响。验接线如图1所示。关键词：SF6；物理模型；分解组份；气相色谱仪1引言气体组合电器（GasInsulatedSubstation，简称GIS）最通常的电气故

3、障特征是在绝缘完全击穿或闪络前产生局部放电（PartialDischarge，[1]简称PD）。由于GIS事故主要由绝缘故障引起，而绝缘故障早期主要表现形式是内部产生PD，[2]它既是引起绝缘劣化的主要原因，又是表征绝[3]缘缺陷的特征量。因此，通过对PD在线监测和故障诊断研究，可以在一定程度上发现许多GIS内部存在的绝缘缺陷，对保证设备的安全可靠运行具有重要的现实意义。图1SF6气体分解组份试验装置传统的GIS局部放电检测方法（主要是电测2.2色谱分析系统法和超声法）易受现场电磁和噪声干扰，很

4、难对绝缘状况作出准确判断。作者利用自建的局部放本文主要研究两种PD形式下，SF6气体分解电引起SF6气体分解的试验研究装置和气体分析SOF2组份的含量，气象色谱分析仪主体选用瓦里检测系统，对人工模拟的两种绝缘缺陷产生的PD安CP-3800型，配备直径为3毫米、长度为4米引起SF6分解组份气体进行检测与色谱分析，同[6]的瑞派克Q型填充色谱柱，其筛孔径为80～100时，用脉冲电流法对局部放电的剧烈程度进行监3，目，对SOF2的检测精度达到0.1ml/m对SO2的视，得出了PD引起SF6气体分解组份

5、的变化规3检测精度为10ml/m,对CF4的检测精度为律，为进一步深入研究各种PD形式引起SF6气31ml/m。体分解奠定了前期基础。色谱柱温度控制采用程序升温法，初始温度设为60摄氏度，最终温度设为150度，加热速266固定金属突出物缺陷下SF6气体分解组份分析度为10摄氏度/分钟。载气选用氦气，流速为20～3SF6气体的分解机理28毫升/分钟。采用火焰光度检测器（FPD）和热[10]研究发现，在反应室内由于的能量不同，所导检测器（TCD）串联检测。其中，FPD高压设置为-700伏，用于检测S

6、OF2和SO2，TCD温发生的主要反应也不同，因而有学者提出了区域[6]度设置为70摄氏度，用于检测CF4、CO2和SF6。反应模型，如图4所示用热导检测器检测时，气体组份的出峰顺序是空气、CF4、CO2、SF6，待六氟化硫峰结束后，用四通阀切换其余组份至火焰光度检测器检测，出峰顺序是SOF2、SO2。2.3固定金属突出物物理模型固定金属突出物通常头部异常尖锐，导致尖端部位形成绝缘气体中的高场强区，产生的放电图4区域反应模型形式主要是电晕放电[5]，本文采用针－板电极物理模型来模拟金属突出物缺陷

7、，如图2所示。针PD虽为低能放电，但是在其产生的如图4所电极曲率半径约为0.3mm，锥尖角为30度，接示的辉光区内，电子的温度远远高于周围环境的地的平板电极设计为直径60mm的Bruce电极[6]，温度，电子的热运动破坏了反应（1）式和（2）材料均为黄铜。在本实验中，针－板间距取选为式平衡，使得反应生成F原子、O原子和多种低氟[7]10mm，在19kV的实验电压下，已能产生PD。硫合物，电子碰撞产生能量为其他反应提供了[8]条件。PDeSF+6SFx+−(6xF)x≤5(1)PD

8、eO+OOe++(2)2产生的F能够与水发生如下反应：F+⎯HO⎯→+OHHF(3)2上述(1)、（2）反应均是是可逆反应，在辉光图2固定金属突出物缺陷模型区大部分分解产物在一次放电结束后很快复合,[10]少部分会进一步发生如下吸热反应：o为使平板电极产生的更加电场均匀，作者采SF+⎯⎯O→+SOF2FΔ=HK−124J/mol(4)42298用了Bruce电极，该电极较罗克夫斯基电极尺寸SF+O⎯⎯→+SOFFΔ=HKo−213J/mol(5)32298小，且易于加工，其截面如