SF6電氣設(shè)備氣體檢測與分析

吳彥婷

摘要：SF6電氣設(shè)備占地小，維護(hù)簡單，目前已成為國內(nèi)電力系統(tǒng)的主流設(shè)備，SF6電氣設(shè)備氣體檢測技術(shù)也越來越重要。

關(guān)鍵詞：SF6電氣設(shè)備;濕度;分解產(chǎn)物;純度

1.概論

SF6電氣設(shè)備即充裝SF6氣體的電氣設(shè)備，目前國內(nèi)常用有斷路器、隔離開關(guān)、接地刀閘、電流互感器、避雷器、套管、變壓器、半封閉組合電器、全封閉組合電器等。由于純凈的SF6氣體無色無味不燃不爆，化學(xué)穩(wěn)定性高，同時(shí)具備較強(qiáng)的電氣性質(zhì)，SF6電氣設(shè)備得到廣泛應(yīng)用，目前已成為電力系統(tǒng)的主要設(shè)備，這些設(shè)備的性能直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。

目前對(duì)運(yùn)行中的SF6電氣設(shè)備的狀態(tài)檢測手段有超聲波、特高頻局放、紅外、激光成像等，對(duì)SF6氣體的檢測，特別是分解產(chǎn)物檢測，在設(shè)備故障發(fā)現(xiàn)、事故分析和判斷等方面發(fā)揮重要作用，該項(xiàng)目的檢測也日益得到重視。

2.SF6電氣設(shè)備氣體檢測方法

SF6電氣設(shè)備氣體綜合檢測的常規(guī)項(xiàng)目有氣體濕度、氣體分解產(chǎn)物及氣體純度。

2.1 SF6電氣設(shè)備氣體濕度檢測

SF6氣體中的水分對(duì)設(shè)備的安全運(yùn)行存在較大危害，會(huì)使設(shè)備擊穿電壓下降、加速設(shè)備腐蝕、阻礙開斷后SF6分解物的復(fù)原，從而增加氣體中有毒有害雜質(zhì)的組分和含量。

常用的檢測方法有：重量法、電解法、阻容法、露點(diǎn)法，作業(yè)現(xiàn)場測量儀器普遍采用阻容法和露點(diǎn)法。阻容法水分儀測試，是利用吸濕物質(zhì)的電學(xué)參數(shù)隨濕度變化的原理借以進(jìn)行濕度測量的儀器，常用氧化鋁探頭，通過電化學(xué)方法在金屬鋁基體表面形成一層氧化鋁膜，進(jìn)而在膜上淀積一薄層金屬膜，構(gòu)成一個(gè)電容器，氧化鋁吸附水汽后引起電抗的改變，濕度計(jì)的原理就是建立在這一電特性基礎(chǔ)之上的，需要經(jīng)常標(biāo)定。露點(diǎn)法測試儀的測量系統(tǒng)是一個(gè)金屬鏡面，通過使被測氣體在恒定壓力下，以一定流量流經(jīng)拋光金屬鏡面，當(dāng)氣體中的水蒸汽隨著鏡面溫度的逐漸降低而達(dá)到飽和時(shí)，鏡面上開始出現(xiàn)露（或霜），此時(shí)所測量到的鏡面溫度即為露點(diǎn)，通過露點(diǎn)溫度求得所要求的濕度值，使用方便，操作簡單，易于掌握。

2.2 SF6電氣設(shè)備氣體分解產(chǎn)物檢測

檢測SF6氣體中分解物的組分及其含量，能準(zhǔn)確快速直觀地反應(yīng)設(shè)備內(nèi)部故障。在放電、熱分解以及水分的共同作用下，氣體分解產(chǎn)物有SOF2、SO2、HF和SO2F2。當(dāng)故障涉及固體絕緣，同時(shí)故障電流較大時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生CF4、H2S、CO及CO2等產(chǎn)物。檢測氣體中SO2、HF、CO、CF4、H2S氣體組分含量，可作為判斷被檢測設(shè)備是否存在故障的依據(jù)。

2.3 SF6電氣設(shè)備氣體純度檢測

SF6氣體較之于其它氣體，具有優(yōu)良的絕緣性能和滅弧性能，但當(dāng)電氣設(shè)備中所充SF6氣體純度不足時(shí)，將顯著降低其絕緣能力及滅弧能力。目前常用的純度檢測方法主要有：電化學(xué)傳感器法、氣相色譜法、聲速測量法、紅外光譜法、電子捕獲法等。電化學(xué)傳感器法中的恒溫絕緣熱導(dǎo)傳感器法是目前現(xiàn)場作業(yè)設(shè)備使用較多的。

3.SF6電氣設(shè)備氣體檢測分析

3.1 SF6電氣設(shè)備氣體濕度異常

SF6電氣設(shè)備氣體中的水分主要來源于①生產(chǎn)過程中氣體本身帶來的，②充氣前，氣體凈化處理不干凈，殘留的少量濕度，③電氣設(shè)備中絕緣材料、焊接件等未充分干燥，隨著運(yùn)行時(shí)間延長逐漸釋放出來的濕度，④設(shè)備存在泄漏，水分逐漸從漏點(diǎn)滲透進(jìn)去。

SF6電氣設(shè)備氣體水分含量超過表1注意值時(shí)，首先應(yīng)該排除檢測方法的影響，確定測試值的準(zhǔn)確性。水分超注意值的處理方法有查找滲漏點(diǎn)針對(duì)性堵漏、抽真空用高純氮?dú)庵脫Q并更換密封圈及吸附劑，重新充入合格氣體24h后，應(yīng)復(fù)測合格后才可投入運(yùn)行。

3.2 SF6電氣設(shè)備氣體分解產(chǎn)物異常

當(dāng)SF6電氣設(shè)備內(nèi)部存在故障時(shí)，故障區(qū)域的SF6氣體和固體絕緣材料在熱和電的作用下，裂解產(chǎn)生SO2、SOF2、H2S、CO、HF和 CF4等組分，這些分解產(chǎn)物緩慢地?cái)U(kuò)散到SF6氣體中，檢測這些特征組分的種類和含量便可診斷設(shè)備內(nèi)部故障。

當(dāng)運(yùn)行中的SF6電氣設(shè)備分解產(chǎn)物的組分種類濃度超過表2的參考值時(shí)，還應(yīng)與上次分解產(chǎn)物的組分種類和濃度對(duì)比，與相鄰氣室對(duì)比，也可采用氣體檢測管進(jìn)行復(fù)測，進(jìn)一步確定檢測的準(zhǔn)確性。SF6電氣設(shè)備的內(nèi)部故障是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過程，在判斷內(nèi)部故障時(shí)不僅要看分解產(chǎn)物的組成和濃度大小，同時(shí)要分析設(shè)備的結(jié)構(gòu)、氣室大小、排氣口至本體的距離、運(yùn)行情況，是否發(fā)生近區(qū)短路，過電壓嚴(yán)重沖擊等，并綜合電氣試驗(yàn)進(jìn)一步確定設(shè)備故障。

3.3 SF6電氣設(shè)備氣體純度異常

SF6電氣設(shè)備氣體純度測試僅在交接大修后或必要時(shí)檢測，結(jié)合其他測試項(xiàng)目綜合判斷設(shè)備狀態(tài)。SF6電氣設(shè)備的氣體純度超過表3注意值時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)跟蹤，當(dāng)純度降低時(shí)，設(shè)備的絕緣性能也隨之降低，一般采用抽真空重新充氣的處理方法。

4.總結(jié)

近年來，以SF6氣體為主絕緣材料的全封閉式或半封閉式組合電氣在電力系統(tǒng)廣泛應(yīng)用，SF6氣體檢測能夠在不停電的情況下，有效地診斷設(shè)備運(yùn)行狀況，對(duì)診斷設(shè)備的故障類型和分析導(dǎo)致故障的原因提供有效指導(dǎo)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程（試行）Q/FJG 10029.2-2004

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