SF6气体分解产物检测及故障诊断技术.pptx

SF6气体分解产物检测及故障诊断技术.pptx

《SF6气体分解产物检测及故障诊断技术.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《SF6气体分解产物检测及故障诊断技术.pptx（38页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

六氟化硫气体分解产物检测及故障诊断,引言SF6设备故障诊断的理论基础检测原理及典型仪器设备现有故障诊断方法典型案例分析结语,目录,引言,SF6气体分解产物检测的意义SF6气体广泛应用于GIS、断路器等电气设备中。

气体绝缘设备内部绝缘状态判断仍然存在重大技术难题，寻找有效评估气体绝缘设备内部状态的方法显得尤为重要。

对于气体绝缘设备内部潜伏性故障诊断，及在设备事故后故障定位等，SF6气体分解物检测具有受外界环境干扰小、灵敏度高、准确性好等特点。

SF6设备故障诊断的理论基础,在正常运行的情况下，SF6不会发生分解，亦不会与其它材料发生反应。

断路器由于灭弧室的高效设计，开断正常负荷电流时也基本不会产生分解产物在放电或高温的作用下，SF6气体将会发生分解，并与其中的水分、氧气、金属蒸气等杂质反应生成多种含硫、含氟的化合物设备内的有机绝缘材料裂解也会释放出少量的气体组分分解产物的种类及含量，与故障的类型、位置及程度有直接的关系,SF6设备内的化学反应,SF6设备故障诊断的理论基础SF6在电弧作用下的分解反应示意图,SF6设备故障诊断的理论基础,SF6气体主要分解产物,SOF2（氟化亚硫酰）是SF6的主要分解产物SOF2水解生成SO2和HF在电弧放电中，以SOF2为主,在火花放电中，SO2F2（氟化硫酰）/SOF2比值有所增加，还可检测到S2F10（十氟化二硫）和S2F10O（一氧十氟化二硫）分解物,在电晕放电中，SO2F2/SOF2比值远比电弧放电情况下的比值高,SF6设备故障诊断的理论基础,SF6气体主要分解产物当放电涉及到有机固体绝缘材料时，还可以生成CF4（四氟化碳）、C3F8（全氟丙烷）、H2S（硫化氢）等气体组分。

有机绝缘材料的裂解，会释放出CO（一氧化碳）、CO2（二氧化碳）等气体。

在没有放电存在时，SF6气体也可能发生热分解（热分解温度为500），热分解产物可检测到SOF2、SO2F2、SO2、HF。

SF6设备故障诊断的理论基础,SF6气体主要分解产物根据上述分析，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、SO2F2、H2S、CO、CO2、HF和CF4、C3F8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,SF6设备故障诊断的理论基础,SF6气体组分检测参考指标IEC60480-2004规定：

重复使用的SF6气体中杂质最大允许含量为50L/L，其中SO2+SOF2为12L/L，HF为25L/L。

新加坡电力公司指出：

若SO2的含量超出8L/L，则设备须检修。

SF6气体普测安排,SF6气体组分检测参考指标国网公司SF6气体组分（SO2或H2S）参考指标及处理方法,SF6气体普测安排,SF6气体组分检测参考指标国网公司SF6气体组分（SO2或H2S）参考指标及处理方法,SF6设备故障诊断的理论基础,SF6气体分解产物在故障诊断中的应用通过气体杂质的含量检测，能快速判断出设备内部是否存在潜伏性故障缺陷状态，也可部分判断故障部位、类型等；金属氟化物中F、Al、Cu的含量可用来判断设备运行状况和事故的种类、程度及设备使用寿命等重要因素；不管是使用Teflon还是石墨喷嘴，CF4含量的增加程度是判断设备能否正常使用的一个重要因素。

检测原理及典型仪器设备,目前分解产物检测现状SF6气体分解产物大都含量很低、化学性质活泼、有强烈的毒性和腐蚀性，这为它们的检测带来了很大的困难。

传统的大型分析仪器，仅适用于实验室分析研究适合于现场使用的操作简单的便携式仪器一直是开发的重点目前市场上有三类产品可供使用，新型仪器正在开发中,检测原理及典型仪器设备,气体检测管检测管的化学反应原理与常用的化学分析反应原理基本相同优点：

操作简便、分析速度快、使用安全、价格低廉、携带方便缺点：

准确度较差一般用于检测SO2（含SO2F2）、H2S、HF等组分,1、4封口尖端2塞填料3指示层比长式气体检测管外形图,一种检测管用流量控制装置,检测原理及典型仪器设备气体检测管,检测原理及典型仪器设备,一般用于检测SO2（含SO2F2）、H2S、HF、CO等组分,基于电化学传感器的分解产物测试仪目前国内普遍使用的数字式SF6分解产物测试仪均采用电化学传感器作为其核心元件电化学传感器通过与被测气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作优点：

操作简单、灵敏度高（可达10-7）、准确性好（一般误差不超过5%）、响应快速、功耗低缺点：

抗干扰能力差、恢复时间较长、寿命较短,检测原理及典型仪器设备基于电化学传感器的分解产物测试仪,一种采用电化学传感器的分解产物测试仪,检测原理及典型仪器设备,气相色谱仪（GC）待测气体中的各种组分先通过色谱柱进行分离，再通过检测器进行定性定量分析气相色谱仪构成灵活实用的是最基本的单柱、单检测器简单流程的便携式仪器检测分解产物中的CF4、CO2和C3F8等几种组分，同时可检测SF6气体中混入的少量空气,一种便携式SF6气相色谱仪及操作界面,检测原理及典型仪器设备气相色谱仪（GC）,典型SF6色谱图,检测原理及典型仪器设备气相色谱仪（GC）,现有故障诊断方法,SO2和SOF2SO2是放电或高温过热（500以上）的代表产物。

目前一般认为，SO2浓度超过1L/L，即表示设备内可能存在放电或高温过热的故障。

特别是不存在放电现象的非灭弧气室，理论上是不应该有SO2存在的。

对于断路器灭弧室而言，检出SO2也可能是因为开断了大电流而导致的，可结合断路器的操作记录判断。

现有故障诊断方法,HFHF和SO2的判断作用类似HF化学性质活泼，腐蚀性强，容易与设备内的金属、陶瓷等材料反应而消耗掉，其浓度下降较快，加之HF传感器寿命较短，不易校准，因此其应用不如SO2普遍。

现有故障诊断方法,H2SH2S是SF6气体环境中的热固型环氧树脂等有机绝缘材料在电弧或高温的烧灼下产生的分解产物。

H2S的存在，不仅表示设备内可能存在放电或高温过热的故障，而且表明故障的位置在固体绝缘材料附近。

一般说来，有H2S则必有SO2；反之则未必。

现有故障诊断方法,CF4和C3F8是SF6气氛中含碳元素的有机绝缘材料被电弧放电后产生的分解产物。

一般生成CF4和C3F8需要较大的能量，因此CF4和C3F8浓度的增加往往表示绝缘材料被电弧击穿等较严重的大电流放电现象。

C3F8与CF4含量增加趋势类似，但在增量上有所区别。

断路器开断时，灭弧喷口（一般由石墨或聚四氟乙烯制成）受电弧烧灼也会生成CF4和C3F8气体。

因此，断路器中CF4或C3F8的浓度可以用来指示喷口的烧伤程度，因而可以间接地作为灭弧室寿命的参考。

CF4、C3F8,现有故障诊断方法,CO和CO2气体是设备中的有机绝缘材料受热分解而释放出来的。

其中热固型环氧树脂分解温度较高，一般在500开始裂解；而聚酯乙烯、绝缘纸、绝缘漆在125130时即开始裂解。

CO和CO2可以作为设备过热的特征气体。

如果含硫分解产物浓度低，而CO或CO2含量异常增加，往往表示设备内存在低温过热。

电气设备在正常运行中，长期受运行发热的作用下，有机材料，尤其是裂解温度较低的聚酯乙烯、绝缘纸、绝缘漆也会缓慢地释出CO和CO2气体。

因此，正常运行的设备，气体中CO和CO2的含量往往随运行年限的延长而增加。

CO、CO2,现有故障诊断方法,单一检测上述某一种气体往往不能说明问题。

联合考虑各种分解组分的含量及它们的增长速率，再结合设备的运行状况和电气试验的数据，方才有可能做出正确而全面的判断。

一般来说，分解产物含量越高，表示故障能量越高；这通常意味着放电越严重，或过热温度越高。

但也不可一概而定，因为这和故障持续时间、故障气室的总充气量、吸附剂的影响等多方面因素有关，因此必须结合多方面因素综合分析判断。

诊断规则综合分析,2003年7月17日某电厂日本三菱生产的220kVGIS22B断路器发生接地短路故障。

SO2：

200L/LH2S：

122L/L根据检测数据，判断设备内部存在涉及固体绝缘材料的严重放电故障。

解体检查，发现因气室动触头拉杆外的绝缘筒表面沾污引起电弧放电，其表面严重烧伤，上下均压环多处放电。

导电金属对地放电,典型案例分析,2008年12月12日15:

28，某500kV变电站ABB公司生产的5063CT发生接地短路故障，相应断路器跳闸，约1秒后自动重合闸成功，但经8秒后再次发生同样故障跳闸。

A相分解物含量很高，判断内部存在严重放电故障，并涉及固体绝缘材料分解。

解体检查发现故障原因是A相二次线包的悬吊件断裂导致二次线包移位与一次线棒接近而发生击穿。

导电金属对地放电,典型案例分析,某换流站GIS快速接地开关521167气室故障，分解产物检测结果为：

SO2300L/L；HF30L/L；H2S40L/L,521167气室放电路径照片,521167接地开关动触头表面检查,导电金属对地放电,典型案例分析,2010年4月，某换流站500kVGIS进行耐压试验后，对其气室进行分解产物检测，发现两处故障气室。

导电金属对地放电,应用案例分析,SO2：

1L/L；HF：

0L/L；H2S：

0.2L/L；CO：

0L/L,箭头所指为沿面闪络的点SO2：

9.5L/L；HF：

0L/L；H2S：

1.4L/L；CO：

0.8L/L,某省110kV变电站开关线刀闸气室绝缘缺陷,H2S：

5L/L；SO2：

7L/L,应用案例分析,导电金属对地放电,某省变电站330kVHGIS33521C相刀闸气室导体连接异常，引起绝缘盆子缺陷的潜伏性故障。

SO2：

26L/L；H2S：

7.0L/L；CO：

18L/L；HF：

4.0L/L,悬浮电位放电,典型案例分析,33521C相刀闸气室绝缘盆子被污染,静导电连接座螺丝松动（3个松动）,静导电连接座被电侵蚀,某省110kV变电站110kV断路器连接销松动的潜伏性故障,SO2：

450L/LH2S：

0L/LCO：

0L/LHF：

7.0L/L,悬浮电位放电,典型案例分析,悬浮电位放电某省电厂断路器C相现场检测结果SO2：

200L/LHF：

15L/L,典型案例分析,2009年9月24日某500kV变电站5042断路器瞬间跳闸，手动合闸失败。

CF4：

0.076%；CO2：

0.031%；C3F8：

0.047%；SO2：

2000L/L从SO2和CF4含量增大来看，断路器内曾发生过大电流放电。

但从CO2含量来看，断路器内环氧树脂类固体绝缘材料的烧伤并不严重。

判断是机械问题导致的故障。

解体查看，确系触头偏移发生的触头放电故障。

断路器开断故障,典型案例分析,2006年11月，西高所对某厂220kV断路器进行100%额定短路开断电流20次电寿命试验。

试验完成后对其分解产物进行检测，结果如下：

CF4：

0.306%；CO2：

0.0016%；C3F8：

0.66%；SO2：

11550L/L；HF：

10000L/L；H2S：

0L/L由此可见，在断路器触头间发生的大电流放电，其主要分解产物为SO2和HF，以及由于灭弧喷口烧蚀产生的CF4和C3F8。

因为不涉及环氧树脂等固体绝缘材料，所以一般不会产生H2S和碳氧化物。

断路器重燃故障与此类似。

断路器开断故障,典型案例分析,2008年2009年，南方电网对气体绝缘的CT进行抽查，发现部分设备出现过热状况。

例如广东某500kV变电站某CT：

CF4：

0.0039%；CO2：

0.14%；SO2：

3L/L广西某500kV变电站某CT：

CF4：

0%；CO2：

0.046%；SO2：

0L/L由于CO2含量非常高而CF4含量正常，表明上述两台CT内部存在程度不等的过热故障。

过热,典型案例分析,SF6电气设备的内部故障是一个复杂的物理化学过程，在判断内部故障时不仅要看分解产物的组成和浓度大小，还要与历史记录的基础数据和相邻气室的数据作比较，同时了解设备的结构和材质，结合设备的运行状况、检修情况、电气试验数据、继电保护动作和故障录波情况等作综合分析。

内部故障诊断是一项技术，也是一门艺术，要求专业人员有较丰富的知识，具有综合分析判断能力，才能作出较准确的判断。

内部故障诊断并不成熟，还在继续发展之中。

目前诊断技术并不成熟,结语,