CN108445359A - 一种sf6在自由金属绝缘缺陷局部放电的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种SF6在自由金属绝缘缺陷局部放电的检测方法，所述方法包括以下步骤：SF6放电装置的清洗；对SF6放电装置的固有缺陷进行测试；绝缘缺陷局部放电；对局部放电进行检测；对SF6在自由金属绝缘缺陷局部放电的分解产物进行收集并检测，所述检测方法能够帮助相关技术人员准确地了解和掌握SF6设备内部绝缘缺陷类型的性质和特征，以便制定行之有效的检修策略，从而保证SF6设备的安全平稳运行，对掌握SF6设备绝缘运行状况、构建状态维修体系具有积极意义和实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及检测技术领域，尤其涉及一种SF6在自由金属绝缘缺陷局部放电的检测方法。
背景技术
SF6气体由于其优良的绝缘和灭弧性能而广泛应用于气体绝缘设备中。然而，SF6气体绝缘设备(简称SF6电气设备，如气体绝缘组合电器GIS、气体绝缘断路器GCB、气体绝缘变压器GIT以及气体绝缘线路或管道GIL等)在制造、运输、安装、检修和运行等过程中，内部不可避免地会出现各种绝缘缺陷，如导体上的金属毛刺、部件松动或接触不良、导体与支撑绝缘子剥离形成的气隙、检修后的遗留物以及腔体内的金属微粒等，这些都会使SF6设备内部形成不同程度的绝缘缺陷，从而导致设备内部电场发生畸变，进而产生局部放电(PD)。若不及早发现设备内部的PD而任其发展至严重程度，最终将导致设备内绝缘破坏而引发安全事故，给发电企业带来巨大的经济损失和负面的社会影响。
PD作为设备内部绝缘劣化的表象，又是有效反映绝缘状况的特征量。大量的研究表明：不同性质的PD对SF6设备的绝缘危害是不同的，如内金属突出物和金属微粒引起的PD虽然会导致SF6气体分解，但是由于绝大部分分解气体又复合成SF6以及新SF6气体的不断补充，其对绝缘性能影响不大，只有缓慢的老化作用；但是高压导体与绝缘子之间的气隙以及绝缘子污染产生的PD将会给绝缘带来进一步不可恢复的损伤，甚至使整个绝缘在短时间内失效。因此，对PD特性的研究和模式识别，可以准确地了解和掌握SF6设备内部绝缘缺陷类型的性质和特征，以便指定行之有效的检修策略，保证SF6设备的安全可靠运行，对掌握SF6设备绝缘运行状况、构建状态维修体系具有重要的学术和实用价值。
发明内容
鉴以此，本发明的目的在于提供一种SF6在自由金属绝缘缺陷局部放电的检测方法，以至少解决以上问题。
一种SF6在自由金属绝缘缺陷局部放电的检测方法，所述方法包括以下步骤：
S1、清洗装置：清洗SF6放电气室内壁和绝缘缺陷模型，去除气室内杂质和灰尘；
S2、固有缺陷测试：在进行局部放电检测前，对装置的固有局部放电特性进行测试，即无人工模拟缺陷时，同样环境下检测装置本身没有产生局部放电的检测电压阈值；
S3、绝缘缺陷局部放电：将绝缘缺陷模型放置到放电室内，使用真空泵抽取放电室腔体内空气并通入SF6气体反复冲洗，再次抽取真空后充入高纯SF6气体，待气体扩散均匀后用逐步升压法对缺陷模型施加检测电压，使缺陷在允许的电压阈值内产生稳定的局部放电；
S4、局部放电检测：检测绝缘缺陷模型的局部放电信号，通过调整电压值得到不同放电量值，以探索不同放电量登记下的SF6分解特性；
S5、放电气体采集与检测：用专用采样袋采集放电气体，并利用气相色谱仪、气相色谱-质谱联动仪和傅里叶红外测量仪对放电气体进行实时检测，对分解气体进行定性定量分析。
进一步的，所述绝缘缺陷模型为高压球电极与接地碗电极的组合体，高压球电极位于接地碗电极上方。
进一步的，S4中，通过局部放电信号监测系统采取脉冲电流法对局部放电信号进行监测。
进一步的，所述局部放电信号检测系统包括耦合电容、无感检测阻抗和数字存储示波器，所述耦合电容与所述无感检测阻抗电连接，所述无感检测阻抗与所述数字存储示波器通过电缆相连接。
进一步的，S4中，通过校准电路对局部放电量进行校正，所述校准电路中设有局部放电校准仪，所述局部放电校准仪与所述绝缘缺陷模型相连接。
进一步的，对分解气体的分析内容包括气体组份、浓度、产气率和局放能量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明所提供的一种SF6在自由金属绝缘缺陷局部放电的检测方法，具有检测准确度高，重现性佳，高智能化等优点，通过所述检测方法，可以帮助研究人员探究SF6在不同绝缘缺陷PD作用下的分解机理，进而掌握其变化规律，建立两者之间的关联联系，对PD类型、总体放电水平、发展趋势及危险程度等故障信息进行准确判断，以防止由于GIS早期绝缘缺陷引发的突发性事故，对于保障GIS设备的安全可靠运行具有重要意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的检测方法流程示意图。
图2是本发明实施例的绝缘缺陷模型结构示意图。
图3是本发明实施例的局部放电监测系统接线示意图。
图4是本发明实施例的校准电路结构示意图。
图中，21是高压球电极，22是接地碗电极，23是金属铜屑，41是局部放电校准仪，42是绝缘缺陷模型，43是无感检测阻抗，44是耦合电容，45是示波器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所列举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
参照图1，本发明提供一种SF6在自由金属绝缘缺陷局部放电的检测方法，GIS内部绝缘缺陷的种类主要有高压导体突出物、自由导电微粒、绝缘子金属污染和绝缘子气隙缺陷等，本发明所述的检测方法主要针对自由金属微粒的情况进行PD的检测。所述方法包括以下步骤：
S1、清洗装置：清洗SF6放电气室内壁和绝缘缺陷模型，去除气室内杂质和灰尘；
S2、固有缺陷测试：在进行局部放电检测前，对装置的固有局部放电特性进行测试，即无人工模拟缺陷时，同样环境下检测装置本身没有产生局部放电的检测电压阈值；
S3、绝缘缺陷局部放电：将绝缘缺陷模型放置到放电室内，使用真空泵抽取放电室腔体内空气并通入SF6气体反复冲洗，再次抽取真空后充入高纯SF6气体，待气体扩散均匀后用逐步升压法对缺陷模型施加检测电压，使缺陷在允许的电压阈值内产生稳定的局部放电；
S4、局部放电检测：检测绝缘缺陷模型的局部放电信号，通过调整电压值得到不同放电量值，以探索不同放电量登记下的SF6分解特性；
S5、放电气体采集与检测：用专用采样袋采集放电气体，并利用气相色谱仪、气相色谱-质谱联动仪和傅里叶红外测量仪对放电气体进行实时检测，对分解气体进行定性定量分析。
自由导电微粒绝缘缺陷，简称P(Particle)类缺陷，是SF6气体绝缘装置中最常见的绝缘缺陷，是导致GIS绝缘故障的主要原因，导电微粒在电厂作用下获得电荷并受静电力的作用发生跳动或位移，如果电场够强，导电微粒获得的能量足够大，就完全有可能越过气体绝缘装置的外壳和高压导体之间的间隙或移动到有损绝缘的地方。当金属微粒接近而未接触到高压导体时，容易表现出产生PD的电气特征。
参照图2，实际GIS设备一般采用带电体和外壳之间使用同轴圆柱体的结构，即稍不均匀的电场结构，为了有效模拟真实GIS内部同轴圆柱体稍不均匀的电场结构，采用高压球电极21与接地碗电极22的组合体，同时为了使电场尽量均匀且耐受电压高，选择外壳直径与带电体直径之比为e≈2.718倍的设计，即上下电极的直径比例约为1:2.7，接地碗电极22由不锈钢空心球体进行二分之一切割得到，并使用微小尺寸的金属铜屑23模拟自由导电微粒。由于铜屑在强电场下，会发生无规则跳动，因此通过将高压球电极21的直径设计为44mm，接地碗电极22的口径设计为120mm，将微粒的最大跳动范围限制为40mm内，以保证检测过程的稳定进行。
所述检测方法中，采用局部放电信号监测系统对PD进行实时监测，所述局部放电信号监测系统的接线原理如图3所示，通过耦合电容Ck将绝缘缺陷产生的PD脉冲电流耦合到无感检测阻抗Zm上，并通过Zm将PD产生的脉冲电流信号转换为相应的脉冲电压信号由电缆输入到数据存储示波器，实现对PD的实时监测，并对PD量进行定量标定。
参照图4，所述检测方法中，通过校准电路调节施加电压以改变PD强度。所述校准电路包括局部放电校准仪41，所述局部放电校准仪与所述绝缘缺陷模型42相连接，用于调节电压以控制PD。同时，所述示波器45设在耦合电容44和无感检测阻抗43之间。
具体的，S2中，进行PD检测之前，对装置的固有PD特性进行测试，在不放入绝缘缺陷模型的情况下，在装置内充入SF6新气，并缓慢升高检测电压，同时观察所述数字存储示波器上的信号变化，当开始出现微小放电脉冲信号时，记录此时施加的检测电压，在进行绝缘缺陷PD检测时，不能超过该电压值，否则装置固有缺陷产生的PD信号会与绝缘缺陷模型产生的PD信号混淆，导致无法识别。
将绝缘缺陷模型放入经过清洗的SF6放电气室内，用真空泵和橡胶管将气室腔体内空气抽出，并通入SF6反复对腔体进行冲洗，以保证腔体内的湿气气化扩散出腔体和气室内的空气充分排出。再次抽取真空后充入高纯SF6绝缘气体，等待数小时，使SF6气体充分扩散均匀，处于稳定状态，并确认装置气密性是否良好。随后采取逐步升压法对绝缘缺陷模型施加检测电压，使缺陷在允许的电压阈值内(即施加电压小于固有缺陷的起始放电电压)产生稳定的PD，否则需要调整参数，重新进行加压检测。
具体的，S4中，通过局部放电检测系统检测绝缘缺陷模型的PD信号，以确保绝缘缺陷产生有效且稳定的PD。对电压值进行调整可获得不同的PD值，以帮助相关技术人员探索不同放电量等级下SF6在自由金属绝缘缺陷的分解特性。
具体的，检测过程中，使用专用的采样袋每12小时采集一次放电气体，单次采气量为100ml，并利用气相色谱仪、气相色谱-质谱联动仪和傅里叶红外测量仪对放电气体进行实时检测，对分解气体进行定性定量分析。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种SF6在自由金属绝缘缺陷局部放电的检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、清洗装置：清洗SF6放电气室内壁和绝缘缺陷模型，去除气室内杂质和灰尘；
S2、固有缺陷测试：在进行局部放电检测前，对装置的固有局部放电特性进行测试，即无人工模拟缺陷时，同样环境下检测装置本身没有产生局部放电的检测电压阈值；
S3、绝缘缺陷局部放电：将绝缘缺陷模型放置到放电室内，使用真空泵抽取放电室腔体内空气并通入SF6气体反复冲洗，再次抽取真空后充入高纯SF6气体，待气体扩散均匀后用逐步升压法对缺陷模型施加检测电压，使缺陷在允许的电压阈值内产生稳定的局部放电；
S4、局部放电检测：检测绝缘缺陷模型的局部放电信号，通过调整电压值得到不同放电量值，以探索不同放电量登记下的SF6分解特性；
S5、放电气体采集与检测：用专用采样袋采集放电气体，并利用气相色谱仪、气相色谱-质谱联动仪和傅里叶红外测量仪对放电气体进行实时检测，对分解气体进行定性定量分析。
2.根据权利要求1所述的一种SF6在自由金属绝缘缺陷局部放电的检测方法，其特征在于，所述绝缘缺陷模型为高压球电极与接地碗电极的组合体，高压球电极位于接地碗电极上方。
3.根据权利要求1所述的一种SF6在自由金属绝缘缺陷局部放电的检测方法，其特征在于，S4中，通过局部放电信号监测系统采取脉冲电流法对局部放电信号进行监测。
4.根据权利要求3所述的一种SF6在自由金属绝缘缺陷局部放电的检测方法，其特征在于，所述局部放电信号检测系统包括耦合电容、无感检测阻抗和数字存储示波器，所述耦合电容与所述无感检测阻抗电连接，所述无感检测阻抗与所述数字存储示波器通过电缆相连接。
5.根据权利要求4所述的一种SF6在自由金属绝缘缺陷局部放电的检测方法，其特征在于，S4中，通过校准电路对局部放电量进行校正，所述校准电路中设有局部放电校准仪，所述局部放电校准仪与所述绝缘缺陷模型相连接。
6.根据权利要求1所述的一种SF6在自由金属绝缘缺陷局部放电的检测方法，其特征在于，对分解气体的分析内容包括气体组份、浓度、产气率和局放能量。
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