CN112198397A - 一种gis盆式绝缘子局部放电色谱诊断方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种GIS盆式绝缘子局部放电色谱诊断方法。由于盆式绝缘子局部放电放电量及放电强度通常均较小，通常无法被常规的GIS六氟化硫分解产物检测方法有效发现。本发明采用的技术方案包括：1)以C2F6为色谱测量的关键气体，建立六氟化硫中六氟乙烷浓度的工作曲线；2)搭建支持GIS设备持续在线监测的气相色谱检测设备，每2h进行一次GIS内六氟化硫气体组分色谱检测；3)设置C2F6升高1.2倍为关键触发条件，满足该条件后每1h进行一次GIS内六氟化硫气体组分色谱检测；4)对GIS内气体进行持续采样，至C2F6下降至记录最大值的0.8倍后，恢复每2h采样一次。本发明能够较为准确的确定局部放电持续时间，有效提高GIS设备化学诊断的准确性及智能程度。

Description

一种GIS盆式绝缘子局部放电色谱诊断方法
技术领域
本发明涉及GIS设备故障诊断领域，具体地说是一种基于六氟化硫气体分解产物色谱检测的GIS设备盆式绝缘子局部放电诊断方法。
背景技术
GIS设备在运行过程中可能因为各种原因内部发生放电，其中盆式绝缘子的局部放电尤为常见，急需一种可靠地盆式绝缘子局部放电检测方法；其中基于六氟化硫气体分解产物的化学诊断方法，由于其简便易行，无需对设备做较大改动即可实现在线运行，检测速度快的特点受到极大的重视。然而，目前的诊断方法主要集中于对六氟化硫气体中含硫组分检测，无法实现针对特定结构故障的检测。
目前，基于六氟化硫分解特征气体分析进行的GIS设备状态检修方法主要通过分析SF6气体内SO2、H2S、HF等特征气体的含量判断设备的运行状态。这种方法可对GIS发生的故障种类诊断提供一定的参考意见，但是对于故障发生的具体位置则无法提供有效信息。该问题的本质是目前选取的特征气体主要为SF6气相内发生的反应，不具有空间的特殊性；同时，目前的诊断方法主要集中于静态含量的运用，而忽视了对相应气体变化趋势包含信息的挖掘。其根本在于目前的GIS故障化学诊断方法主要采用故障后或定期取GIS气样进行检测的方法，检测间隔长，无法形成有效连续的物质变化趋势，导致无法通过趋势变化判断故障发生。
发明内容
为克服上述现有技术中六氟化硫气体分解特征气体检测难以判断盆式绝缘子局部放电发生及持续时间的问题，本发明提供一种准确度高、可判断局部放电持续时间的GIS内六氟化硫气体检测方法，以广泛用于电力系统GIS设备的盆式绝缘子局部放电故障诊断。
为此，本发明采用如下的技术方案：一种GIS盆式绝缘子局部放电色谱诊断方法，其包括步骤：
1)以C2F6为色谱检测的关键气体，建立六氟化硫中六氟乙烷浓度的工作曲线；
2)搭建支持GIS设备持续在线监测的气相色谱检测设备，在六氟乙烷浓度上升至第一次检测浓度1.2倍之前为平稳期，在平稳期每2h进行一次GIS内六氟化硫气体组分检测；
3)设置C2F6升高1.2倍为关键触发条件，满足该条件后每1h进行一次GIS内六氟化硫气体组分检测；依据工作曲线计算六氟乙烷浓度，记录每个检测点的六氟乙烷浓度；
4)对GIS内气体进行持续采样，至C2F6下降至小于记录最高浓度的0.8倍后，恢复每2h采样一次；依据工作曲线计算六氟乙烷浓度，记录每个采样点的六氟乙烷浓度；
5)依据采样时间和六氟乙烷浓度作图，确定六氟乙烷浓度上升起点时间t0和峰值时间t1，t0时间即为盆式绝缘子局部放电开始时间，t1时间即为盆式绝缘子局部放电停止时间，t1-t0为盆式绝缘子局部放电持续时间。
在本发明诊断方法中六氟乙烷浓度升高是区别盆式绝缘子局部放电故障与其他故障的关键指标。
进一步地，步骤1)中，六氟化硫中六氟乙烷浓度的工作曲线的建立过程如下：
将包含50ppm、100ppm、150ppm、200ppmC2F6气体的六氟化硫样品气依次进入气相色谱仪，记录六氟乙烷的保留时间和不同浓度的峰面积，建立六氟化硫中六氟乙烷浓度的工作曲线。
进一步地，步骤2)的具体内容如下：
在疑似发生局部放电的GIS气室取气口安装减压阀，通过减压阀将取气口与气相色谱仪连接，在平稳期每2h进样一次，记录对应六氟乙烷保留时间的峰面积，依据工作曲线计算六氟乙烷浓度，记录每个采样点的六氟乙烷浓度。
进一步地，步骤3)的具体内容如下：
在六氟乙烷浓度上升至第一次检测浓度1.2倍以上时，增加进样频率，改为1h进样一次，记录对应六氟乙烷保留时间的峰面积，依据工作曲线计算六氟乙烷浓度，记录每个采样点的六氟乙烷浓度。
进一步地，步骤4)的具体内容如下：
在六氟乙烷浓度下降至小于记录最高浓度的0.8倍后，将采样频率下调为2h一次，记录对应六氟乙烷保留时间的峰面积，依据工作曲线计算六氟乙烷浓度，记录每个采样点六氟乙烷浓度，直到浓度下降至第一次检测浓度的1.2倍，停止采样。
进一步地，步骤5)中，依据采样时间和六氟乙烷浓度作图时，对六氟乙烷上升部分进行一次函数拟合，对六氟乙烷下降部分进行自然对数拟合。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：本发明可有效辨识盆式绝缘子局部放电故障，并准确判断盆式绝缘子局部放电的起止时间，提高了依据化学分析展开的GIS设备故障诊断精度，提升智能运维水平。
本发明利用六氟化硫色谱分析结果与趋势准确判断GIS设备盆式绝缘子局部放电，大幅缩小放电故障位置排查范围，极大增加了GIS设备状态检修的智能化水平，降低了设备故障原因分析的难度，加强了设备无损评价的可靠性。
附图说明
图1为本发明应用例中数据拟合结果图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例
本实施例提供一种GIS设备放电故障化学诊断方法，包括步骤：
1)在气相色谱仪上依次进样包含50ppm、100ppm、150ppm、200ppmC2F6气体的六氟化硫样品气，记录六氟乙烷的保留时间和不同浓度的峰面积，建立六氟化硫中六氟乙烷浓度的工作曲线。
2)在疑似发生局部放电的GIS气室取气口安装减压阀，通过减压阀将取气口与气相色谱仪连接，在六氟乙烷浓度上升至第一次检测浓度1.2倍之前为平稳期，在平稳期每2h进样一次，记录对应六氟乙烷保留时间的峰面积，依据工作曲线计算六氟乙烷浓度，记录每个采样点的六氟乙烷浓度。
3)在六氟乙烷浓度上升至第一次检测浓度1.2倍以上时，增加进样频率，改为1h进样一次，记录对应六氟乙烷保留时间的峰面积，依据工作曲线计算六氟乙烷浓度，记录每个采样点的六氟乙烷浓度。
4)在六氟乙烷浓度下降至小于记录最大浓度的0.8倍后，将采样频率下调为2h一次，记录对应六氟乙烷保留时间的峰面积，依据工作曲线计算六氟乙烷浓度，记录每个采样点六氟乙烷浓度，直到浓度下降至第一次检测浓度的1.2倍，停止采样。
5)依据采样时间和六氟乙烷浓度作图，对六氟乙烷上升部分进行一次函数拟合，对六氟乙烷下降部分进行自然对数拟合，确定六氟乙烷浓度上升起点时间t0和峰值时间t1，t0时间即为盆式绝缘子局部放电开始时间，t1时间即为盆式绝缘子局部放电停止时间，t1-t0为盆式绝缘子局部放电持续时间。
应用例
以一台110kV GIS断路器为例，前期SF6气体分析结果表明，该断路器内SF6含有微量的水、氧气、二氧化碳和痕量的氮气。该设备外壳主要材料为标号为ZL 101A-T6的铸铝合金，使用牌号为QQ2/120的丙烯酸聚胺酯面漆，其余暴露在气室内的材料还有电气铜、陶瓷绝缘子等。
电气局部放电测试显示，该GIS存在间断性局部放电故障，对该GIS停电后更换气室内六氟化硫，从气室采样阀接软管经减压阀与已标定六氟乙烷的气相色谱仪连接，在设备通电前测得气室内六氟乙烷浓度为28ppm，设备通电后每2h采样一次测量六氟乙烷浓度，在4h采样点发现六氟乙烷浓度上升至41ppm，将采样时间缩短至1h一次，在12h采样点处六氟乙烷达到峰值140ppm，之后开始下降，在14h时下降至97ppm，调整采样率为2h一次，至24小时后气室内六氟乙烷浓度下降至33ppm，停止采样，记录数据，详细浓度数据如表1所示。
表1各采样点六氟乙烷浓度
采样时间/h 六氟乙烷浓度/ppm
0 28
2 31
4 41
5 56
6 70
7 80
8 98
9 113
10 127
11 133
12 140
13 115
14 97
16 80
18 67
20 51
22 48
24 33
对六氟乙烷浓度上升段与下降段分别进行线性和对数拟合，结果如图1所示。
按照拟合结果在采样开始1.8h后盆式绝缘子开始产生局部放电，至12.2h时结束，持续10.4h；按照安装的局部放电测试仪测试结果，在采样开始后1.7h后盆式绝缘子开始产生局部放电，至12时结束，持续10.3h，两者数据匹配性良好。

Claims (6)

1.一种GIS盆式绝缘子局部放电色谱诊断方法，其特征在于，包括步骤：
1)以C2F6为色谱检测的关键气体，建立六氟化硫中六氟乙烷浓度的工作曲线；
2)搭建支持GIS设备持续在线监测的气相色谱检测设备，在六氟乙烷浓度上升至第一次检测浓度1.2倍之前为平稳期，每2h进行一次GIS内六氟化硫气体组分检测；
3)设置C2F6升高1.2倍为关键触发条件，满足该条件后每1h进行一次GIS内六氟化硫气体组分检测；依据工作曲线计算六氟乙烷浓度，记录每个采样点的六氟乙烷浓度；
4)对GIS内气体进行持续采样，至C2F6下降至小于记录最高浓度的0.8倍，恢复每2h采样一次；依据工作曲线计算六氟乙烷浓度，记录每个采样点的六氟乙烷浓度；
5)依据采样时间和六氟乙烷浓度作图，确定六氟乙烷浓度上升起点时间t0和峰值时间t1，t0时间即为盆式绝缘子局部放电开始时间，t1时间即为盆式绝缘子局部放电停止时间，t1-t0为盆式绝缘子局部放电持续时间。
2.根据权利要求1所述的一种GIS盆式绝缘子局部放电色谱诊断方法，其特征在于，步骤1)中，六氟化硫中六氟乙烷浓度的工作曲线的建立过程如下：
将包含50ppm、100ppm、150ppm、200ppmC2F6气体的六氟化硫样品气依次通入气相色谱仪，记录六氟乙烷的保留时间和不同浓度的峰面积，建立六氟化硫中六氟乙烷浓度的工作曲线。
3.根据权利要求1或2所述的一种GIS盆式绝缘子局部放电色谱诊断方法，其特征在于，步骤2)的具体内容如下：
在疑似发生局部放电的GIS气室取气口安装减压阀，通过减压阀将取气口与气相色谱仪连接，平稳期内每2h检测GIS内六氟化硫气体组分一次，记录对应六氟乙烷保留时间的峰面积，依据工作曲线计算六氟乙烷浓度，记录每个采样点的六氟乙烷浓度。
4.根据权利要求1或2所述的一种GIS盆式绝缘子局部放电色谱诊断方法，其特征在于，步骤3)的具体内容如下：
在六氟乙烷浓度上升至第一次检测浓度1.2倍以上时，增加进样频率，改为1h进样一次，记录对应六氟乙烷保留时间的峰面积，依据工作曲线计算六氟乙烷浓度，记录每个采样点的六氟乙烷浓度。
5.根据权利要求1或2所述的一种GIS盆式绝缘子局部放电色谱诊断方法，其特征在于，步骤4)的具体内容如下：
在六氟乙烷浓度下降至小于记录最高浓度的0.8倍后，将采样频率下调为2h一次，记录对应六氟乙烷保留时间的峰面积，依据工作曲线计算六氟乙烷浓度，记录每个采样点六氟乙烷浓度，直到浓度下降至第一次检测浓度的1.2倍，停止采样。
6.根据权利要求1或2所述的一种GIS盆式绝缘子局部放电色谱诊断方法，其特征在于，步骤5)中，依据采样时间和六氟乙烷浓度作图时，对六氟乙烷上升部分进行一次函数拟合，对六氟乙烷下降部分进行自然对数拟合。
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