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目前,六氟化硫被广泛应用于高压、超高压断路器、变压器及组合电器(GIS)等电气设备中。充装六氟化硫的电气设备占地面积少,运行噪声小,无火灾危险,极大提高了电气设备运行的安全可靠性。目前国网公司范围内110kV及以上组合电器设备数量已达10万台。
IEC60480《SF6气体的检测和处理导则》及前期研究成果表明,氟化硫酰(SO2F2)与氟化亚硫酰(SOF2)是设备故障过程中的重要六氟化硫气体特征分解产物,且多在隐患潜伏期或故障早期生成,表征设备故障性质及发展程度,通过分析数据的绝对值或比值能够有效反映设备故障放电能量与过热指标关系。
国网公司范围内110kV及以上组合电器设备数量已达10万台。目前SF6气体设备尚无类似油色谱在线监测装置应用于SF6电气设备,因此,无法及时有效的发现SF6电气设备内部的潜伏性故障或隐患,只能等设备异常时取气开展离线检测,不仅检测周期较长而且无法预警和长期对疑似故障设备进行运行监视。因此急需研制一套能够在现场开展快速检测SF6气体分解产物的全组分在线监测装置,以实现对SF6电气设备隐患早期检测、及早预警及开展状态判断。
针对传统的气体分析方法不仅检测准确度较差,而且对检测人员的操作要求较高、无法实现在线监测的缺点,敢为科技结合十年的光学平台开发及应用经验,研制出的六氟化硫气体分解设备在国内具有领先水平。该设备不仅检测稳定性好,受环境温度的影响小,可靠性高、维护量小。
金属对金属的电位放电,主要表现为因动触头与拉杆间的接触不良和CT电容屏顶部固定螺丝松动而引起金属间悬浮电位放电。此类放电性故障一般能量不大,通常只会使SF6 气体分解;分解物主要为SO2、HF及金属氟化物等,同时可能会有少量的H2S产生。
因导电杆连接接触不良,导致故障点温度过高。当超过500℃后,SF6 开始分解;达到600℃时,铝合金导电杆开始熔化,支撑固体绝缘材料分解。此类故障主要分解物有SO2、HF、SO2F2和H2S等。
此类故障一般能量较大,主要表现为绝缘缺陷导致对地放电及气体中导电颗粒杂质引起对地放电。故障区域内的SF6 气体和固体绝缘材料分解,产生大量的SO2、HF、SOF2、金属氟化物和H2S等。
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使用状态 |
杂质产生的原因 |
可能产生的杂质 |
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SF6 新气 |
生产过程中产生 |
空气(Air),矿物油(Oil),H2O,CF4可水解氟化物,HF,氟烷烃 |
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检修和运行维护 |
泄漏和吸附能力差 |
Air,Oil,H2O |
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开关设备 |
电弧放电 |
H2O,CF4,HF,SO2,SOF2,SOF4,SO2F2,SF4,AlF3,CuF2,WO3 |
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机械磨损 |
金属粉尘,微粒 |
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内部电弧放电 (故障) |
材料的熔化和分解 |
Air,H2O,CF4,HF,SO2,SOF2,SOF4,SO2F2,SF4金属粉尘,微粒,AlF3,CuF2,WO3,FeF3 |
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设备绝缘缺陷 |
局部放电 |
HF,SO2,SOF2,SOF4,SO2F2 |
敢为科技光谱型SF6设备气体综合分析仪采用自主知识产权的长光程气体吸收池 (L-Cell) ,结合190-230nm 深紫外差分光谱技术(DOAS)实现了针对SO2 、 H2S等气体的精确测量, 同时选用红外波长滤波(GFC) 技术的红外气体传感器针对CO进行分析 ,具有高分辨率 、低检出限 ,快响应性等特点,快速准确地判断出SF6断路器 、互感器 、GIS 和变压器等电气设备内部早期故障。
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当前主流检测方法对比 |
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技术原理 |
电化学法 |
色谱法 |
化学比色/电离法 |
光学法(红外/紫外) |
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气体成分 |
有损 |
有损 |
有损 |
无损 |
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检测精度 |
低 |
高 |
低 |
高 |
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重复性 |
差 |
高 |
低 |
高 |
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使用寿命 |
电化学试剂寿命短 |
定期更换载气,二年更换色谱柱 |
需更换耗材,寿命2年 |
无耗材,5年以上 |
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耗气量 |
200ml |
1L以上 |
1L以上 |
500mL以上 |
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便携性 |
很好 |
极差 |
一般 |
好 |
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响应速度 |
45秒 |
5分钟 |
2分钟 |
70秒 |
DL/T1205-2013 六氟化硫电气设备分解产物试验方法
GB/T8905-2012 六氟化硫电气设备中气体管理和检测导则
T/CEC293-2020 六氟化硫气体分解产物带电检测仪器技术规范
T/CEC126-2016 六氟化硫气体分解产物检测仪校验方法
该成果已获得由中国电力企业联合会组织,联合国家电网、南方电网、中国华能、华中科技大学、武汉大学等专家教授共同鉴定。
鉴定结果为:整体性能达到国际领先水平,同意通过产品鉴定,并建议推广应用。
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