局部放电作用下SF6分解特性研究

摘要

随着经济和社会的发展，电力系统对设备的可靠性和紧凑性的要求不断提高，气体绝缘开关（Gas Insulated Switchgear，简称GIS）代替传统的敞开式电气设备已经逐渐成为电网建设的主要方向。国内电力系统普遍认为GIS属于检修周期长的设备，其安全运行可靠性相对较高。但从近些年来GIS设备广泛应用之后的故障统计数据来看，GIS可靠性依然受到绝缘故障的影响。现有的研究成果表明:GIS设备发生绝缘故障之前，GIS设备会出现局部击穿，导致了局部放电(Partial Discharge，简称PD)的产生，局部放电进一步发展会演生成严重的绝缘故障，对GIS的安全稳定运行构成极大的威胁。在PD的高能电场作用下六氟化硫(SF6)会发生分解，生成CF4、 CO2、SOF4 SOF2、SO2和H2S等化合物。这些化合物与GIS内部的局部放电类型、局部放电严重程度和局部放电发展趋势之间有极为密切的关联关系。鉴于此，本文开展局部放电作用下SF6分解实验研究。
　　作者通过对现场某变电站局部放电事件和局部放电类型进行调研分析，找出了最容易导致GIS内部局部放电的缺陷，并基于调研成果建立实验平台，开展五个电压等级下240小时的局部放电作用下的SF6分解实验研究，分析了SF6分解产物的种类、含量和速率随外加电压和实验时间的变化关系，找出能为现场GIS状态评价和故障诊断提供参考的产物类型。
　　研究结果表明:现场最容易导致GIS局部放电的缺陷类型是自由粒子;现场GIS局部放电作用下SF6分解产物有CO2、CF4、H2S和SO2这4种，这4种分解产物可以用来反映GIS气室内部SF6分解情况以及放电性故障严重程度和发展趋势;CO2、CF4、 H2S和SO2这4种分解产物的含量和产气速率均随着外加电压的升高和实验时间的延长而增加，并且这4种分解产物的含量和速率均满足关系式:SO2＞CO2＞CF4＞H2S;当现场GIS气室内部产生了CO2和SO2时，变电站值班人员要引起注意，此时GIS内部可能存在初期的绝缘故障，要加强跟踪。此外，生成H2S和CF4的条件较为苛刻，也即这两种产物对应的故障较为严重，如果在现场GIS气室检测到这两种分解产物，应加强跟踪，并汇报上级部门，及时开展相关的检修工作。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 SF6气体分解特性研究现状

1．2．1 国外研究发展现状

1．2．2 国内研究发展现状

1．3 局部放电影响因素研究

1．4 本章小结

第2章 局部放电检测方法

2．1 主要方法

2．1．1 脉冲电流法

2．1．2 声测法

2．1．3 光检测法

2．1．4 超高频(UHF)法

2．1．5 SF6分解组分法

2．2 SF6分解组分检测方法

2．2．1 检测管法

2．2．2 核磁共振波谱法

2．2．3 红外吸收光谱法

2．2．4 气体传感器法

2．2．5 气相色谱法

2．2．6 气相质谱法

2．3 现场使用的SF6组分检测方法

2．3．1 工作准备

2．3．2 危险点分析及安全措施

2．3．3 操作流程

2．4 本章小结

第3章 局部放电作用下SF6分解实验平台

3．1 某交流变电站1100kV GIS局部放电事件调研

3．1．1 现场GIS局部放电事件类型

3．1．2 现场GIS局部放电事件调查结果

3．1．3 问题提出和解决方案的制定

3．2 实验平台搭建

3．2．1 实验平台设计

3．2．2 自由粒子放电模型

3．3 实验方法的制定

3．4 本章小结

第4章 局部放电时SF6分解产物含量和产气速率分析

4．1 局部放电作用时SF6分解产物浓度分析

4．1．1 CO2浓度特性分析

4．1．2 CF4浓度特性分析

4．1．3 H2S浓度特性分析

4．1．4 SO2浓度特性分析

4．2 局部放电作用下SF6分解产物产气速率分析

4．2．1 CO2产气速率分析

4．2．2 CF4产气速率分析

4．2．3 H2S产气速率分析

4．2．4 SO2产气速率分析

4．3 本章小结

第5章 实验研究成果在现场的应用

5．1 某交流变电站绝缘故障发现过程

5．2 某交流变电站绝缘故障处理和原因分析

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 研究工作展望

参考文献

致谢

作者简介