吸附剂对局部过热下SF6分解特性的吸附影响研究

摘要

SF6气体绝缘设备一直被认为是故障率较低的高压电气设备，但设备内部的接头常因接触不良等原因造成回路接触电阻过大，加之流过设备的电流很大，从而引发局部过热故障。大量研究表明：SF6气体绝缘设备内部发生局部过热故障时，设备的主要绝缘介质SF6气体会发生分解，生成SO2、SOF2、SO2F2等气体，而且SF6过热分解特性与设备内部的故障状态密切相关，因此课题组提出利用SF6过热分解特性来检测局部过热故障。SF6气体绝缘设备在安装或检修时往往会配置不同种类和数量的吸附剂。吸附剂不仅会吸附气室内的微量水分从而影响SF6气体的过热分解过程，而且会对 SF6过热分解特征组分产生不同程度的吸附作用，使利用SF6过热分解特性检测SF6气体绝缘设备内部的过热性故障变得更加复杂。　　为此，本文利用试验室已搭建的模拟局部过热故障下SF6分解的试验平台，开展局部过热温度为400℃时10％、5%、3%、2%、0%5个吸附剂用量比下的SF6分解试验，研究了吸附剂对局部过热状态下SF6分解特性的影响规律，获得了吸附剂存在时 SF6过热分解组分的产气规律；结合 X射线光电子能谱分析技术、傅立叶变换红外光谱分析技术和拉曼光谱分析技术对试验后的金属材料和吸附剂中所含元素的种类和化学形态进行了分析，初步探讨了局部过热故障下SF6分解组分对金属材料的腐蚀机制和吸附剂对SF6分解组分的吸附机理。　　研究结果表明：吸附剂存在时能检测到的SF6局部过热分解组分主要包括SO2、SOF2、CO2、SO2F2和CS2，由于吸附剂对这几种分解组分的吸附能力和吸附机理不同，导致不同吸附剂用量比下各分解组分的浓度随时间延长的变化规律各不相同；各组分有效产气速率随吸附剂用量比增加的变化规律也不尽相同，但各组分有效产气速率与吸附剂用量比之间有很好的关联性；吸附剂用量比对比值c(SO2F2)/Log10c(SOF2+SO2)和c(SO2+SOF2+SO2F2+CS2)/c(CO2+CS2)有显著影响，且对这两种比值的影响具有明显的规律；局部过热状态下金属材料会被SF6分解组分腐蚀生成FeF3和一些铁硫化合物；在试验后的吸附剂中可以检测到吸附态的SO2、CO2、SO2F2和 H2O，却没有检测到吸附态的 SOF2，一定程度上证明了吸附剂对SO2、CO2、SO2F2、H2O等的吸附均为物理吸附，而对SOF2的吸附为化学吸附与物理吸附并存。

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1 绪 论

1.1 课题研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容及技术路线

1.4 本章小结

2 吸附剂对局部过热下SF6分解组分的吸附试验平台

2.1 吸附剂对局部过热下SF6分解组分的吸附试验平台

2.2 分解组分检测方法的制定

2.3 试验方法的制定

2.4 本章小结

3 吸附剂对局部过热下SF6分解特性的吸附影响分析

3.1 不同吸附剂用量下SF6过热分解组分浓度变化特性分析

3.2 不同吸附剂用量下SF6过热分解组分有效产气速率分析

3.3 吸附剂对各分解组分产气速率影响的校正

3.4 吸附剂对特征比值的影响分析

3.5 本章小结

4 局部过热下金属材料腐蚀机制和吸附剂吸附机理探究

4.1 金属材料和吸附剂分析技术

4.2 局部过热下SF6分解组分对金属材料的腐蚀机制探究

4.3 局部过热下吸附剂对SF6分解组分的吸附机理探究

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 本文主要结论

5.2 研究工作展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在读期间发表的学术论文

B. 作者在读期间申报的发明专利

C. 作者在读期间参与的科研课题