六氟化硫气体放电组分实验装置及试验方法研究

论文摘要

局部放电(Partial Discharge)是气体绝缘组合电器(Gas Insulated Substation,简称GIS)绝缘故障早期的主要表现形式,PD会引起SF6气体发生分解,并且不同的绝缘缺陷可能导致SF6分解过程、分解速率、分解产物等不同。深入开展对PD分解产物的形成过程、机理、相对含量关系等的研究,寻找能有效表征故障类型的特征气体,提出以气体组分定量检测评判绝缘状况的理论与方法,对实现GIS绝缘缺陷引起突发性故障的早期诊断和预测,保障GIS安全稳定运行都有着重大意义。本文从局部放电分解气体组分检测角度出发,依据GIS内部典型的绝缘缺陷模型,结合电气测量和气相色谱分析技术,开展了对SF6局部放电分解气体组分检测的研究。主要研究工作内容如下:①研制了SF6局部放电气体分解组分研究试验装置及针针、针板、自由金属微粒等三种人工模拟缺陷,能有效产生PD,装置在密封性、耐压性和防电晕等方面均表现良好,允许放置多种人工缺陷,能连续调节试验电压、电极距离和SF6气压,为SF6局部放电分解试验提供了有效的试验研究平台;②设计了包括脉冲电流检测系统、气体组分检测系统和紫外检测系统的综合检测系统。实测表明,紫外成像检测系统能够有效摄取PD微观图形;脉冲电流检测系统可有效地检测PD脉冲电流波形、相位、幅值、放电量等放电参数;气体组分检测系统可有效从SF6中分离和检测浓度低至1ppmv的SOF2、CF4等气体组分。该综合检测系统为研究SF6放电分解过程、机理及影响因素提供了技术手段;③通过大量试验探索了SF6局部放电基本试验方法及步骤,对组分采集、进样、载气流速、色谱柱温度等色谱操作条件进行了优化,并确定了适宜的色谱定性定量方法及步骤,从而保证了试验数据的可用性、有效性和精度;④在不同试验电压和缺陷类型下进行了大量试验,获取了SF6分解气体组分、放电脉冲电流波形以及微观放电图像等数据样本,并对不同试验条件下的分解产物成分、产气速率、浓度变化趋势、放电脉冲波形、起始放电电压、放电稳定性等进行了对比分析。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 6 气体分解组分检测分析的意义'>1.1 SF₆气体分解组分检测分析的意义
• 1.2 GIS 局部放电
• 1.2.1 GIS 局部放电原因
• 1.2.2 GIS 内部主要缺陷类型
• 1.2.3 GIS 局部放电检测方法
• 6 气体分解组分检测分析的研究现状'>1.3 SF₆气体分解组分检测分析的研究现状
• 6 分解原因'>1.3.1 GIS 内部SF₆分解原因
• 6 放电分解机理'>1.3.2 SF₆放电分解机理
• 6 局部放电分解实验研究平台'>1.3.3 SF₆局部放电分解实验研究平台
• 6 放电分解气体组分检测分析方法'>1.3.4 SF₆放电分解气体组分检测分析方法
• 1.3.5 故障与气体组分的对应关系
• 1.4 本文研究的主要内容
• 2 实验装置及检测系统的研制
• 6 局部放电分解试验装置'>2.1 SF₆局部放电分解试验装置
• 2.1.1 缸体
• 2.1.2 高压套管
• 2.1.3 缺陷模型
• 2.1.4 真空及压力系统
• 2.2 检测系统
• 2.2.1 试验电压的测量
• 2.2.2 装置气压的测量
• 2.2.3 脉冲电流检测系统
• 2.2.4 紫外成像检测系统
• 2.2.5 气体采集与检测系统
• 2.3 本章小结
• 3 试验原理及方法
• 3.1 试验基本原理
• 3.2 脉冲电流检测原理
• 3.2.1 脉冲电流基本测量回路
• 3.2.2 检测阻抗
• 3.3 色谱分析原理
• 3.3.1 色谱分离基本参数
• 3.3.2 色谱定性原理
• 3.3.3 色谱定量原理
• 3.4 试验方法及条件优化
• 3.4.1 基本试验方法及步骤
• 3.4.2 色谱操作条件优化
• 3.4.3 色谱定性定量方法及步骤
• 3.5 本章小结
• 4 试验结果分析
• 4.1 试验装置及检测系统性能测试
• 4.1.1 试验装置基本性能测试
• 4.1.2 局部放电脉冲电流检测
• 4.1.3 局部放电紫外成像检测
• 4.1.4 局部放电气体分解组分检测
• 4.2 试验结果初步分析
• 4.2.1 脉冲电流检测结果初步分析
• 4.2.2 气体分解组分检测结果初步分析
• 4.3 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 后续研究工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录