CN113702556A - 基于全氟烷烃分解产物的sf6气体开关设备绝缘缺陷判断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于全氟烷烃分解产物的SF6气体开关设备绝缘缺陷判断方法，包括：采集待检测SF6气体开关设备灭弧室内部气体；采用气相色谱检测所采集气体中SF6气体分解产物的含量，当所述分解产物包含CF4、C2F6和C3F8中至少两种时，说明SF6气体开关设备内部存在绝缘材料故障缺陷。并可依据分解产物中CF4、C2F6和C3F8的体积分数比值，进一步运行判断SF6气体开关设备内部的绝缘材料故障缺陷类型。与现有技术相比，本发明基于全氟烷烃检测技术，监测SF6气氛中绝缘材料电热分解产物CF4、C2F6和C3F8的含量，准确判断绝缘材料的热电侵蚀程度，进而实现提高断路器潜伏性故障的诊断准确率，提高了SF6气体开关设备内部缺陷判断的准确性、可靠性和有效性。
Description
技术领域
本发明涉及一种SF6开关设备绝缘材料故障快速检测的方法，具体涉及检测设备中SF6气体特征分解产物四氟甲烷、六氟乙烷和八氟丙烷的体积分数比值变化，准确判定SF6开关设备绝缘材料故障缺陷。
背景技术
随着富集、采样、分析仪器设备的迅速发展，基于SF6分解产物特征组分检测技术开始大规模应用于电网SF6开关设备的运行维护。根据IEC-2004规定，定量检测SF6气体分解产物包括：空气、CF4、HF、矿物油、SF4、SOF2、SO2F2、SO2、CO，根据这些特征气体分解产物及其含量可初步诊断SF6开关设备潜伏性故障。绝缘材料作为开关设备的重要组成部分，其故障主要产生于开断电弧所产生的电热高温辐射综合效应。聚四氟乙烯和环氧树脂具有优异耐电热腐烛性能，常用作SF6开关设备绝缘材料。在SF6开关设备的应用工况中，影响SF6分解的环境因素众多、过程复杂，这使得目前仅少数氧硫特征分解产物SO2、SOF2、H2S、CO以及CF4等具有故障检测工程应用价值。且检测SO2、SOF2、H2S、CO等气体无法判断SF6开关设备绝缘材料的状态。因此，有必要建立一套通过SF6分解产物气体判断绝缘材料状态的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种根据全氟烷烃类SF6分解产物精准判定SF6气体开关设备绝缘材料故障缺陷的方法。
针对上述目的，本发明采用的技术方案包括下述步骤：
步骤1：采集待检测SF6气体开关设备灭弧室内部气体。
步骤2：采用气相色谱检测所采集气体中SF6气体分解产物的含量，当所述分解产物包含CF4、C2F6和C3F8中至少两种时，说明SF6气体开关设备内部存在绝缘材料故障缺陷。
上述步骤2中，所述气相色谱的检测系统包括第一脉冲放电氦离子检测器通道和第二脉冲放电氦离子检测器通道；第一氦离子检测器通道用于检测分解产物CF4和C2F6，第二氦离子检测器通道用于检测分解产物C3F8。
上述方法进一步还包括步骤3：依据SF6气体分解产物中CF4、C2F6和C3F8的体积分数比值，进一步运行判断SF6气体开关设备内部的绝缘材料故障缺陷类型，所述绝缘材料故障缺陷类型包括绝缘零部件过热缺陷、金属零部件异常发热缺陷、异常电弧侵蚀缺陷；当CF4：C2F6范围在0.1～2.1之间、CF4：C3F8范围在0.1～1.6之间、C2F6：C3F8范围在0.8～1.8之间时，说明SF6气体开关设备存在绝缘零部件过热缺陷；当CF4：C2F6范围在2.1～3.9之间、CF4：C3F8范围在1.6～8.8之间、C2F6：C3F8范围在0.4～1.8之间，说明SF6气体开关设备存在绝缘零部件过热，同时伴随有金属零部件异常发热缺陷；当CF4：C2F6范围在3.9～12.7之间、CF4：C3F8范围在8.8～134.4之间、C2F6：C3F8范围在1.8～12.3之间，说明SF6气体开关设备存在绝缘零部件过热，同时伴随有异常电弧侵蚀缺陷。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明发现了CF4产生于SF6与绝缘材料的等离子体反应过程，C2F6、C3F8产生于SF6与绝缘材料热腐蚀反应过程，因此基于全氟烷烃检测技术，监测SF6气氛中绝缘材料电热分解产物CF4、C2F6和C3F8的含量，并依据分解产物中CF4、C2F6和C3F8的体积分数比值，准确判断绝缘材料的热电侵蚀程度，可以有效判定设备内部出现的金属零部件异常发热缺陷、绝缘零部件过热缺陷、异常电弧侵蚀缺陷，进而实现提高断路器潜伏性故障的诊断准确性，为SF6气体开关设备内部缺陷类型判断尤其热缺陷判断提供了新方法。工程实例分析显示，该方法可实现设备内部绝缘材料缺陷的快速精准判定，大幅度提高SF6气体开关设备内部缺陷判断的准确性、可靠性和有效性。
附图说明
图1是本发明中C3F8(2.93min)标准气体标定气相色谱图。
图2是本发明中CF4(7.52min)和C2F6(12.37min)标准气体标定气相色谱图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
实施例1
步骤1：将取样品瓶抽真空，通过聚四氟乙烯管连接到现场长期运行的SF6气体开关设备灭弧室气室，收集待测气体。
步骤2：将样品瓶所收集的待测气体通入气相色谱仪，实现在线测定，气相色谱的检测系统包括第一脉冲放电氦离子检测器通道和第二脉冲放电氦离子检测器通道，第一氦离子检测器通道用于检测分解产物CF4和C2F6，第二氦离子检测器通道用于检测分解产物C3F8。CF4、C2F6和C3F8的标准气体标定气相色谱如图1、图2所示，经检测，分解产物中均包含CF4、C2F6和C3F8(见表2)，说明SF6气体开关设备内部存在绝缘材料故障缺陷。
步骤3：依据分解产物中CF4、C2F6和C3F8的体积分数比值，进一步判断SF6气体开关设备内部的绝缘材料故障缺陷类型，所述绝缘材料故障缺陷类型包括绝缘零部件过热缺陷、金属零部件异常发热缺陷、异常电弧侵蚀缺陷。如表1所示，当CF4：C2F6范围在0.1～2.1之间、CF4：C3F8范围在0.1～1.6之间、C2F6：C3F8范围在0.8～1.8之间时，说明SF6气体开关设备存在绝缘零部件过热缺陷；当CF4：C2F6范围在2.1～3.9之间、CF4：C3F8范围在1.6～8.8之间、C2F6：C3F8范围在0.4～1.8之间，说明SF6气体开关设备存在绝缘零部件过热，同时伴随有金属零部件异常发热缺陷；当CF4：C2F6范围在3.9～12.7之间、CF4：C3F8范围在8.8～134.4之间、C2F6：C3F8范围在1.8～12.3之间，说明SF6气体开关设备存在绝缘零部件过热，同时伴随有异常电弧侵蚀缺陷。
发明人对陕西电网多台在运SF6气体开关设备开展潜伏性故障跟踪检测，统计待测气体中全氟烷烃CF4、C2F6和C3F8的体积分数比值，对照表1的故障类型判定标准，对SF6气体开关设备可能存在的潜伏性故障类型进行了判断，结果如表2所示。
表1不同潜伏性故障类型下的全氟烷烃体积分数比值
表2对部分开关设备潜伏性故障的判断结果
进一步对SF6气体绝缘开关设备拆解，结果表明设备故障类型与采用上述表2中判断结果一致，说明本发明方法用于SF6气体开关设备内部缺陷判断是准确、可靠的。
Claims (3)
1.一种基于全氟烷烃分解产物的SF6气体开关设备绝缘缺陷判断方法，其特征在于该方法包括下述步骤：
步骤1：采集待检测SF6气体开关设备灭弧室内部气体；
步骤2：采用气相色谱检测所采集气体中SF6气体分解产物的含量，当所述分解产物包含CF4、C2F6和C3F8中至少两种时，说明SF6气体开关设备内部存在绝缘材料故障缺陷。
2.根据权利要求1所述的基于全氟烷烃分解产物的SF6气体开关设备绝缘缺陷判断方法，其特征在于：所述气相色谱的检测系统包括第一脉冲放电氦离子检测器通道和第二脉冲放电氦离子检测器通道；第一氦离子检测器通道用于检测分解产物CF4和C2F6，第二氦离子检测器通道用于检测分解产物C3F8。
3.根据权利要求1或2所述的基于全氟烷烃分解产物的SF6气体开关设备绝缘缺陷判断方法，其特征在于该方法还包括:：
步骤3：依据SF6气体分解产物中CF4、C2F6和C3F8的体积分数比值，进一步运行判断SF6气体开关设备内部的绝缘材料故障缺陷类型，所述绝缘材料故障缺陷类型包括绝缘零部件过热缺陷、金属零部件异常发热缺陷、异常电弧侵蚀缺陷；当CF4：C2F6范围在0.1～2.1之间、CF4：C3F8范围在0.1～1.6之间、C2F6：C3F8范围在0.8～1.8之间时，说明SF6气体开关设备存在绝缘零部件过热缺陷；当CF4：C2F6范围在2.1～3.9之间、CF4：C3F8范围在1.6～8.8之间、C2F6：C3F8范围在0.4～1.8之间，说明SF6气体开关设备存在绝缘零部件过热，同时伴随有金属零部件异常发热缺陷；当CF4：C2F6范围在3.9～12.7之间、CF4：C3F8范围在8.8～134.4之间、C2F6：C3F8范围在1.8～12.3之间，说明SF6气体开关设备存在绝缘零部件过热，同时伴随有异常电弧侵蚀缺陷。
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