CN102323346A

CN102323346A - 用于sf6电气设备故障诊断的三比值法

Info

Publication number: CN102323346A
Application number: CN201110210219A
Authority: CN
Inventors: 黄云光; 朱立平; 余志祥; 谭学园; 樊雄伟; 林朝扶; 梁裕庆; 黄洁文
Original assignee: Electric Power Research Institute of Guangxi Power Grid Co Ltd
Current assignee: Electric Power Research Institute of Guangxi Power Grid Co Ltd
Priority date: 2011-07-26
Filing date: 2011-07-26
Publication date: 2012-01-18

Abstract

本发明公开了用于SF₆电气设备故障诊断的三比值法。该方法选定CF₄、CO₂、SO₂F₂、SOF₂、SO₂作为SF₆局部放电分解特征组分，建立了SF₆电气设备绝缘缺陷识别的分解组分比值法，能够利用特征分解组分比值，即CF₄/CO₂、SOF₂/SO₂F₂和(SOF₂+SO₂F₂)/(CO₂+CF₄)的差异对不同绝缘缺陷进行初步的识别。利用特征分解组分的产气率判别绝缘缺陷的严重程度，利用特征组分产气率的变化率判别绝缘缺陷的发展趋势。本发明与现有技术比较的优点有：本发明方法具有特征组分性质稳定、易于检测；可以准确识别SF₆电气设备局部放电的故障类型；可以为SF₆电气设备绝缘缺陷的严重程度，发展趋势提供判断依据。

Description

用于SF6电气设备故障诊断的三比值法

技术领域

本发明涉及SF₆电气设备故障诊断技术，具体是用于SF₆电气设备故障诊断的三比值法。

背景技术

六氟化硫(SF₆)气体拥有优良的理化特性和绝缘灭弧性能，作为绝缘介质又可以大大减小设备尺寸，提高绝缘强度，因此广泛应用于输配电设备中。但是当SF₆电气设备内部存在绝缘缺陷时会引起不同程度的局部放电，进一步发展会导致绝缘闪络，使设备出现事故，造成大面积停电，给电网的安全经济运行造成不良后果。从近年的运行情况看，国内外曾发生过多起由GIS内部缺陷引起的闪络和击穿事故，造成了巨大的直接和间接的经济损失。及时发现SF₆电气设备内的局部放电故障对于防止闪络事故的发生具有重要的意义。

用于检测SF₆电气设备局部放电的方法主要有脉冲电流法、超声波法、特高频法和SF₆分解组分分析法。其中脉冲电流法、超高频法和超声法都具有一定的局限性，不能及时可靠的发现SF₆电气设备中潜在的故障，特别是不能准确的判断故障的类型、严重程度及发展趋势，SF₆分解组分分析法在解决这些方面具有一定优势，局部放电产生的能量引起SF₆气体分解并与设备内的微量氧气和水分反应生成SOF₂、SOF₄、SO₂F₂、HF和SO₂等化合物。如何有效的利用SF₆气体分解气体组分及化合产物的含量及其相互比例关系，判断绝缘缺陷类型、性质、程度及发展趋势，目前没有一种统一的可行的判断规则。

发明内容

为了克服SF₆分解组分分析法在判断绝缘缺陷类型、性质、程度及发展趋势时没有统一的判断规则的问题，本发明提供一种用于用于SF₆电气设备故障诊断的三比值法，该方法选取的特征组分不仅能够全面有效的表征各类绝缘缺陷的特征，且以化学性质稳定，较易检测，建立的绝缘缺陷识别的分解组分比值法可以准确判断绝缘缺陷类型、性质、程度及发展趋势。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

用于SF₆电气设备故障诊断的三比值法，利用SF₆电气设备局部放电过程中产生的分解产物，通过检测各组分含量并将各组分进行排列组合得到判断绝缘缺陷类型、性质、程度及发展趋势的方法，具体实现方案如下：

1.选取CF₄、CO₂、SO₂F₂、SOF₂作为SF₆局部放电分解特征组分，这几种特征分解组分能够全面有效的表征各类绝缘缺陷的特征，且化学性质稳定，较易检测。

2.定义4种故障类型，①高压导体突出物-N类绝缘缺陷、②自由导电微粒-P类绝缘缺陷、③绝缘子金属污染-M类绝缘缺陷、④绝缘子外气隙-G类绝缘缺陷。

3.建立绝缘缺陷识别的组分识别码的编码规则如下表-1：

表-1 组分含量比值码

4.建立绝缘缺陷识别的判断规则如下表-2：

表-2 绝缘缺陷判断规则

5.利用特征分解组分的产气率判别绝缘缺陷的严重程度，特征分解组分的产气率越大，故障越严重；利用特征组分产气率的变化率判别绝缘缺陷的发展趋势，特征组分产气率的变化率越大，绝缘缺陷的发展速度越快。

本发明与现有技术比较的优点有：

1.选取的特征组分能够全面的反应各种绝缘缺陷的特征信息，特征组分性质稳定、易于检测。

2.可以准确识别SF₆电气设备局部放电的故障类型。

3.可以为SF₆电气设备绝缘缺陷的严重程度，发展趋势提供判断依据。

附图说明

图1是本发明前检测器标准物质出峰图。

图中：峰1为空气(O₂+N₂)，保留时间0.82±0.06min；峰2为CF₄，保留时间1.26±0.06min；峰3为CO₂，保留时间0.82±0.06min。

图2是本发明后检测器标准物质出峰图。

图中：峰1为空气峰，保留时间为1.20±0.06min；峰2为SF₆，保留时间5.25±0.00min；峰3为SO₂F₂，保留时间5.90±0.05min；峰4为SOF₂，保留时间6.32±0.05min；峰5为H₂S，保留时间6.73±0.02min；峰6为SO₂，保留时间7.73±0.04min

具体实施方式

下面就利用“用于SF6电气设备故障诊断的三比值法”对某一具体SF₆电气设备实施实施故障诊断的过程说明如下：

1.用专用采样袋从SF6电气设备中采集放电气体，采气量约为150mL，

12小时后再取一次，取样体积同样为150mL。

2.利用气相色谱仪对放电气体进行检测，以此对分解气体进行定性定量分析。气相色谱仪载气系统采用高纯He(99.999％)作载气。进样与采样系统由内衬特氟龙软管连接，整个系统具有高效耐腐蚀性和化学惰性，保证样品完整性和准确性；采用六通阀进样技术，严格控制样品进样量，配置标准气体如下表-3：

表-3 标准气体配置表

编号	组分	浓度	背景气	体积
					1	CF₄	20μL/L	He	4L
2	CO₂	500μL/L	N₂	4L
					3	CO	500μL/L	N2	4L
4	H₂S	50μL/L	N₂	4L
					5	SO₂	50μL/L	N₂	4L
6	SO₂F₂	20μL/L	He	4L
					7	SOF₂	20μL/L	He	4L
8	SO₂F₂、SOF₂、SO₂、CF₄、H₂S	各10μL/L	He	4L

利用配置的标准气体，获得气相色谱检测系统的定标结果如图-1、图-2所示：

图1是本发明前检测器标准物质出峰图。

图2是本发明后检测器标准物质出峰图。

采用标准曲线法也称为外标法对进行色谱定量。将已知浓度的标准样品，在与待测组分相同的色谱条件下等体积进样，得到标样的峰面积或峰高，利用峰面积对绘制样品浓度的标准工作曲线。定量公式如下。

c_{i} = \frac{c_{s, i}}{A_{s, i}} A_{i} = K_{i} A_{i}

式中，A_i、A_s，i分别为样品、标样中第i组组分气体峰面积；c_i、c_s，i分别为样品、标样中第i组组分气体含量；K_i是校正曲线的斜率即绝对校正因子。测得各组分绝对校正因子如表-4所示。

表-4 组分绝对校正因子

分析所取样品中CF₄、CO₂、SO₂F₂、SOF₂、SO₂的含量如下表-5：

表-5 特征组分含量

3.计算CF₄/CO₂、SOF₂/SO₂F₂和(SOF₂+SO₂F₂)/(CO₂+CF₄)的值如下表-6：

表-6 三比值计算结果

根据计算结果对照表-2进行编码为000。

4.根据编码结果对照表-2判断SF₆电气设备绝缘缺陷类型为G类绝缘缺陷-绝缘子外气隙。

Claims

1.用于SF₆电气设备故障诊断的三比值法，其特征在于，从SF₆电气设备局部放电能产生的几十中产物中，选定CF₄、CO₂、SO₂F₂、SOF₂作为SF₆局部放电分解特征组分，选定CF₄/CO₂、SOF₂/SO₂F₂和(SOF₂+SO₂F₂)/(CO₂+CF₄)作为编码组合，建立绝缘缺陷识别的分解组分比值法；

具体实现方案如下：

1)选取CF₄、CO₂、SO₂F₂、SOF₂作为SF₆局部放电分解特征组分，这几种特征分解组分能够全面有效的表征各类绝缘缺陷的特征，且化学性质稳定，较易检测；

2)定义4种故障类型，①高压导体突出物-N类绝缘缺陷、②自由导电微粒-P类绝缘缺陷、③绝缘子金属污染-M类绝缘缺陷、④绝缘子外气隙-G类绝缘缺陷；

3)建立绝缘缺陷识别的组分识别码的编码规则如下表-1：

表-1 组分含量比值码

4)建立绝缘缺陷识别的判断规则如下表-2：

表-2 绝缘缺陷判断规则

5)利用特征分解组分的产气率判别绝缘缺陷的严重程度，特征分解组分的产气率越大，故障越严重；利用特征组分产气率的变化率判别绝缘缺陷的发展趋势，特征组分产气率的变化率越大，绝缘缺陷的发展速度越快。