CN205229386U - Sf6电气设备的模拟放电检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种SF₆电气设备的模拟放电检测装置，其包括试验变压器、套管及试验腔体，所述试验腔体具有测试腔，所述测试腔内设有相对设置的第一电极和第二电极，所述试验变压器与所述第一电极通过所述套管连接，所述试验腔体开设有进气口和采样口且所述测试腔内填充SF₆气体。该SF₆电气设备的模拟放电检测装置结构简单，可广泛应用在SF₆电气设备状态的模拟检测过程中，具有结果可靠、操作简便的优点。第一电极与第二电极可以为球板电极组、针板电极组或板板电极组等，通过在第一电极与第二电极之间设置导电材料碎屑或有缺陷的固体绝缘材料，可以用于模拟检测多种放电缺陷。

Description

SF6电气设备的模拟放电检测装置

技术领域

本实用新型涉及电气领域，尤其是涉及一种SF₆电气设备的模拟放电检测装置。

背景技术

六氟化硫(SF₆)在常温常压下是一种无色、无味、无毒、不燃、化学性质极稳定的合成气体。SF₆的分子为单硫多氟的对称结构，具有极强的电负性，从而赋予其优良的电绝缘和灭弧性能。目前，SF₆作为新一代的绝缘介质，被广泛应用于高压、超高压电气设备中。充装SF₆的电气设备(即SF₆电气设备)占地面积少、运行噪声小，无火灾危险，极大地提高了电气设备运行的安全可靠性。

SF₆气体在过热、电弧、电火花和电晕放电的作用下，会发生分解，其分解产物还可与设备中的微量水分、电极和固体绝缘材料发生反应，其产物比较复杂，有气体杂质，如四氟化碳(CF₄)、氟化硫酰(SO₂F₂)、氟化亚硫酰(SOF₂)、二氧化硫(SO₂)等，还有一些固体杂质，如氟化铝(AlF₃)、氟化钨(WF₆)等，具体分解途径如下：

对于运行中的电气设备，判断其设备内部运行状态相对困难，通过分析检测SF₆气体的分解产物是判断SF₆电气设备内部运行情况的一个强有力手段。近年来，SF₆气体中CF₄和SO₂等分解产物已被广泛认可为可以用来判断设备内部运行状态的标志物。CF₄在SF₆生产工艺过程中存在，需要结合SO₂指标一起运用，而SO₂在实际运行设备中经常突然剧烈增长，对于运行维护人员来说，很可能不能及时地捕捉到，致使错过处理设备缺陷的最佳时间。再者，CF₄和SO₂等分解产物成分复杂，对应的电气设备内部状态不一，需要结合其他的标志物来判断电气设备内部的状态。

然而，检测实际电气设备的内部气体状态还是有诸多不便，需要相应的模拟检测装置，以方便检测并发现新的气体标志物。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种能够用于SF₆电气设备的模拟放电检测装置，以用于研究SF₆电气设备的运行状态，发现相应的气体标志物。

一种SF₆电气设备的模拟放电检测装置，包括试验变压器、套管及试验腔体，所述试验腔体具有测试腔，所述测试腔内设有相对设置的第一电极和第二电极，所述试验变压器与所述第一电极通过所述套管连接，所述试验腔体开设有进气口和采样口且所述测试腔内填充SF₆气体。

在其中一个实施例中，所述试验变压器与所述套管之间设有过载保护电阻。

在其中一个实施例中，所述第一电极与所述第二电极之间设有导电材料碎屑或表面缺陷型固体绝缘材料。

在其中一个实施例中，所述第一电极和所述第二电极构成球板电极组、板板电极组或针板电极组。

在其中一个实施例中，所述第一电极与所述第二电极之间的距离可调。

在其中一个实施例中，所述试验腔体在所述进气口连接有进气管，并在所述采样口连接有采样管，所述采样管上设有压力表。

在其中一个实施例中，所述测试腔内还设有吸附剂。

在其中一个实施例中，所述试验腔体上设有透明观察窗。

上述SF₆电气设备的模拟放电检测装置结构简单，可广泛应用在SF₆电气设备状态的模拟检测过程中，具有结果可靠、操作简便的优点。

第一电极与第二电极可以为球板电极组、针板电极组或板板电极组等，通过在第一电极与第二电极之间设置导电材料碎屑(如金属碎屑)或有缺陷的固体绝缘材料(如表面设有金属丝等导电材料的固体绝缘材料)，可以用于模拟检测多种放电缺陷。

附图说明

图1为一实施方式的SF₆电气设备状态的检测方法的流程示意图；

图2为一实施方式的SF₆电气设备的模拟放电检测装置的结构示意图；

图3为使用图2模拟检测装置中固体绝缘表面金属丝沿面放电缺陷模型。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实施方式提出一种检测SF₆电器设备状态的新标志物，即CO₂(二氧化碳)，CO₂可作为气体标志物应用在检测SF₆电气设备状态中。

本实施方式还提供了一种SF₆电气设备状态的检测方法，如图1所示，其包括如下步骤：

步骤S10，收集SF₆电气设备中产生的气体样本。

步骤S20，检测气体样本中CO₂的浓度，并根据CO₂的浓度分析SF₆电气设备的状态。

在本实施方式中，根据CO₂的浓度分析SF₆电气设备的状态是检测到CO₂的浓度高于300μL/L时，且随着时间推移，CO₂的浓度持续增长，则判断设备内部可能存在异常。此外，还可以结合气体样本中其它气体组分，如CF₄、SO₂、SOF₂及SO₂F₂等浓度进一步判断SF₆电气设备的内部状态，特别是检测到当CF₄的浓度高于400μL/L，SO₂、SOF₂及SO₂F₂开始出现，并且随着时间推移，CF₄、SO₂、SOF₂及SO₂F₂的浓度持续增长，则可以判断所述SF₆电气设备异常，建议开盖解体检查。

在本实施方式中，检测气体样本中CO₂、CF₄、SO₂、SOF₂及SO₂F₂等气体的浓度是使用色谱分析方法进行检测，如使用申请号为CN201410425092.8、名称为“检测SF₆分解产物的色谱分析方法”的专利申请中提到的色谱分析方法，或者使用其他常用的且简便的检测方法进行检测。

通过对故障后SF₆电气设备气体组分分析，发现了新的气体标志物CO₂，通过检测SF₆电气设备内容的CO₂浓度，可以有效判断SF₆电气设备内部的运行状态，较之传统的通过检测CF₄、SO₂、SOF₂及SO₂F₂等气体标志物，检测过程更简单，且结果更灵敏、有效、可靠性高。CO₂的浓度易测，无需繁杂的检测设备，操作简便，实用性强，便于实时监测SF₆电器设备内部运行状态。

如图2所示，本实施方式还提供了一种SF₆电气设备的模拟放电检测装置100，其包括试验变压器110、套管120及试验腔体130。

试验变压器110和套管120之间设有电阻R。套管120用于在试验变压器110与试验腔体130之间起到降压的作用。电阻R可作为过载保护装置，当系统的电流过大时，可以起到断开试验变压器110的作用。

试验腔体130具有测试腔131。测试腔131内设有第一电极132和第二电极133。试验变压器110与第一电极132通过套管120连接。第一电极132形成高压端，而第二电极133为零电位，从而在第一电极132与第二电极133之间形成电场。在本实施方式中，第一电极132与第二电极133之间还设有导电材料碎屑，可用于模拟设备放电。此外，还可以在第一电极132与第二电极133之间设置有表面缺陷型固体绝缘材料，如表面设有金属丝的固体绝缘材料等，可用于模拟检测固定绝缘的放电缺陷。

在本实施方式中，第一电极132与第二电极133可以为球板电极组、板板电极组或针板电极组等，且第一电极132与第二电极133之间的距离可调，可以模拟不同的放电状态。

试验腔体130开设有进气口和采样口，并连接有进气管134和采样管135，其中采样管135上设有压力表136，用于实时显示测试腔131内的压力状况。测试腔131内填充SF₆气体。试验腔体130上设有透明观察窗137。透明观察窗137可采用如石英玻璃或亚克力树脂等制作成型。此外，测试腔131内还设有吸附剂138，用于模拟存在吸附剂的实际设备。吸附剂138可用来吸附设备内部水分及杂质成分，保证气体纯净度，提高其绝缘强度。

上述SF₆电气设备的模拟放电检测装置100结构简单，可广泛应用在SF₆电气设备状态的模拟检测过程中，具有结果可靠、操作简便的优点。

以下结合几个具体的电站或模拟实施例对本实用新型的SF₆电气设备状态的检测方法及模拟检测装置进行进一步说明。

实施例1

下表1列出了几个电站在近几年SF₆电气设备故障时气体组分分析的结果，由表1中可以看出，除被广泛接受的CF₄、SO₂、SOF₂、SO₂F₂等标志物外，还有部分分解产物，如CO₂、H₂、CS₂等也有明显增长，如在东莞某500KV站22035刀闸中发现了大量的CF₄、SO₂、SO₂F₂，同时还有2118.1μL/L的CO₂、100μL/L的H₂和24.8μL/L的CS₂；在汕头某220kV站4688开关A相中发现了大量的CF₄、SO₂、SOF₂，同时，还有864.2μL/L的CO₂。

表1

注：单位：μL/L。

由表1可以看出，部分电站的SF₆电气设备二氧化碳浓度异常，因此，通过检测CO₂的浓度，可以反映出SF₆电气设备的内部运行状态。

实施例2

使用如图2所示的模拟检测装置进行模拟实验，在固体绝缘材料表面金属丝放电模拟实验(在固体绝缘材料的表面设置缺陷，缺陷设置如图3所示)中，检测到了明显的CO₂、SOF₂和SO₂的产生，具体情况参见下表2。其中，CO₂在一开始有放电时即产生，而SOF₂和SO₂则在21小时观察到明显间歇性放电时开始显著增加。由此可见，设备内部有涉及固体绝缘材料的局部放电产生时，会产生SF₆特征分解产物CO₂、SOF₂和SO₂。在涉及到固体绝缘材料表面损伤等缺陷时会产生显著的CO₂，而明显的间歇性火花放电时则产生明显的SOF₂和SO₂。

表2

加压时间	CO2	SOF2	SO2
				4h	10.1	未检出	未检出
8h	108.8	未检出	未检出
				13h	97.2	未检出	未检出
16h	102.0	未检出	未检出
				21h	146.3	未检出	未检出
24h	76.8	3.7	0.3

注：单位：μL/L。

鉴于在故障后设备中发现的大量的CO₂分解产物，说明CO₂在实际设备缺陷判断中具有良好和灵敏的指示效果。

实施例3

2014年4月，发现某站800KV穿墙套管中CO₂浓度较正常运行气室高。鉴于穿墙套管结构的特殊性，每月对该气室进行跟踪，套管中CO₂浓度从4月的292.7μL/L逐步增长至12月的626.0μL/L。经过长达8个月的跟踪，于2014年12月15日，设备运行情况恶化，SO₂在2日内从6.9μL/L增至18.6μL/L，且检测出7.5μL/L的SOF₂，浓度急剧增加，怀疑设备内部存在局部放电，建议停电解体检查，解体发现套管电容屏零屏处存在放电，绝缘介质已经烧毁。

具体分解产物变化情况参见下表3。

表3

注：单位：μL/L。

从上表可以看出，从2014年4月9日至9月23日，极I穿墙套管中的CO₂稳步增长，从292.7μL/L增长至630.1μL/L，但未见被广泛认可的标志物SO₂。随着绝缘的裂化，12月15日，出现了标志着局部放电的SO₂和SOF₂，且增长迅速，根据以往经验，可以判断设备内部存在放电缺陷，建议停电解体检修。

由此可见，CO₂可以作为比SO₂等传统标志性气体更灵敏的用于判断设备缺陷的气体标志物。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种SF₆电气设备的模拟放电检测装置，其特征在于，包括试验变压器、套管及试验腔体，所述试验腔体具有测试腔，所述测试腔内设有相对设置的第一电极和第二电极，所述试验变压器与所述第一电极通过所述套管连接，所述试验腔体开设有进气口和采样口且所述测试腔内填充SF₆气体。

2.如权利要求1所述的SF₆电气设备的模拟放电检测装置，其特征在于，所述试验变压器与所述套管之间设有过载保护电阻。

3.如权利要求1所述的SF₆电气设备的模拟放电检测装置，其特征在于，所述第一电极与所述第二电极之间设有导电材料碎屑或表面缺陷型固体绝缘材料。

4.如权利要求3所述的SF₆电气设备的模拟放电检测装置，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极构成球板电极组、板板电极组或针板电极组。

5.如权利要求4所述的SF₆电气设备的模拟放电检测装置，其特征在于，所述第一电极与所述第二电极之间的距离可调。

6.如权利要求1所述的SF₆电气设备的模拟放电检测装置，其特征在于，所述试验腔体在所述进气口连接有进气管，并在所述采样口连接有采样管，所述采样管上设有压力表。

7.如权利要求1所述的SF₆电气设备的模拟放电检测装置，其特征在于，所述测试腔内还设有吸附剂。

8.如权利要求1所述的SF₆电气设备的模拟放电检测装置，其特征在于，所述试验腔体上设有透明观察窗。