基于 SF_6气体分解成分检测的设备内部潜伏性故障分析

基于 SF_6气体分解成分检测的设备内部潜伏性故障分析

赵莎

国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司赤峰运维分部

内蒙古赤峰市 024000

摘要：依据SF绝缘气体及各种固体绝缘材料在放电或过热等异常情况下的分解机理及分解产物的形成过程，通过对众多运行设备进行分解产物的种类及体积分数含量普查过程中发现设备内部可能存在异常并且这种质疑正好与设备解体验证相符。在实践的基础上，验证了通过SF分解产物体积分数的检测来预判SF。

关键词：SF。电气设备；分解产物；潜伏性缺陷；诊断与定位

一、利用SF6气体体积分数检测现场设备

1.1典型案例分析

由CF体积分数含量检测异常发现设备存在的潜伏性故障发现过程。2009年5月8日某公司22OkVGIS在运行电压下进行气体分解产物成分普查过程中发现4898断路器C相CF体积分数含量异常，超过国家电网公司Q／GDW1896-2013~SF气体分解产物检测技术现场应用导则》规定的正常值的5倍多，SO、SOF。、H。S等分解产物检测数据为0。未检出的气体分解产物的大概原因可能由两个方面的因素造成：一是因气体分解产物被设备内安放的吸附剂所吸附；二是因开关室额定气量较大，稀释了气体分解产物浓度导致气体分解产物的浓度低于仪器的最小检测浓度所致。为进一步确认测试结果的准确性，2009年5月9日和12日进行复测，测试结果和第一次基本一致，又对相邻的A相、B相进行测试，这两相气室中CF体积分数含量为0。据此判断C相气室存在潜伏性故障，因CF体积分数含量较大，估计故障可能涉及到固体绝缘材料。对C相断路器进行停电解体检查，看到断路器喷口上端有因电弧烧灼而产生的熏黑碳化痕迹，喷口内壁有大量的固体白色粉尘物质，对固体粉尘物质进行X荧光元素分析，检测出铝(AI)、铜(Cu)等金属元素。

通过此例可以得出，对于开关设备，有时因潜伏性故障存在的时间较长，由于间歇性放电产生的其他气体分解产物容易被吸附剂吸附，通常只能检测到cF体积分数。这点也被国内外学者经过研究得到证实，CF分解产物具有记忆效应，受吸附剂吸附的影响较小。

1.2案例2

由CF、CO、CO。及HF体积分数含量发现设备存在的潜伏性故障发现过程。某公司220kVGIS设备258间隔PT气室B相在一次开展超声波局部放电的普查过程中发现局部放电量异常(超过另外两相气室测试值的几倍)。再利用带电化学传感器的SP—V便携式SF。气体分解产物色谱仪对该间隔(气室相通)进行气体分解成分检测，测试数据结果显示该间隔不仅有2“l／1的HF气体，CF的含量也远大于运行设备正常值(<200l／l以内)2倍左右。然后对该间隔三相连通气室进行隔离，对PT气室B相每两周进行次超声波局放(AE)检测和SF气体分解产物体积分数跟踪分析检测，观察放电发展趋势，通过连续跟踪监测近两个月，在加强监测期间内放电程度和分解气体体积分数增长数值逐渐趋于稳定，B相潜伏性放电故障没有出现急剧式增长。B相气室F气体体积分数检测在监测期间内的记录。

作为表征SF电气设备故障的特征分解产物HF气体最早生成并被检出，说明该设备存在一定程度的潜伏性放电故障。但是HF气体含量很低，在后来的监测过程中又突然消失，并且SO、HS、SOF。一直没有检出，这种现象一方面表明该气室故障程度不严重，放电量不大，产气量也不大；另外一方面这些气体未被检出也可能被设备内部安放的吸附剂所吸附的所致。CF不但检出，而且含量高(>400vtl／1)超过运行设备正常值2倍多，说明该气室存在涉及固体绝缘材料的放电性故障。CO、CO被检出也辅助表明故障与固体绝缘材料存在一定的关联，CF含量也没有向增大的趋势方向发展说明故障没有扩大。综合气体分解产物体积分数的变化情况进行分析判断，初步诊断该气室存在悬。力表)、充气口和取气口。现场检测气体分解产物时，应充分考虑设备内填装的吸附剂对分解产物吸附的影响，尤其是断路器发生跳闸后一定要在最短的时间内到现场进行分解产物的检测，防止因时间延长使故障产生的分解产物如SO、HS被吸附剂吸附，错过最佳检测时间，给设备状态造成误判。

二、SF分解产物判断潜伏性故障的理论基础及参考标准

2.1SF6电气设备内部故障类型综述

(1)悬浮电位放电

这类故障大多数情况下发生在断路器动触头与绝缘拉杆间的接触不良及互感器二次引出线电容屏上部固定螺丝松动引起插销两侧金属或螺帽与螺杆间悬浮电位放电，这种情况一般只发生SF。分解，主要产生So和HF等。

(2)导电金属对地放电

这类故障主要表现在SF气体中和设备内表面存在颗粒杂质及绝缘子、绝缘拉杆存在缺陷引起导电杆对地放电。SF气体中存在颗粒杂质引起的对地放电能量较小，设备内表面存在颗粒杂质相当于在其表面增加了一个尖端电极，畸变

了电场分布，产生放电现象，主要产生SO、HF、SOF、H。S等。

(3)导电杆的连接不良

当故障点的温度超过500℃以上时，SF气体和周围的固体绝缘材料开始分解。当温度达到500℃以上时，将造成动、静触头或导电杆连接处梅花触头外的包箍蠕变断裂，最后引起触头融化脱落，引起绝缘材料分解，其主要分解产物为

SO、CF、HS、C0、Co2等。

(4)互感器、变压器匝层间和套管电容屏短路

当发生故障时，将使故障区的SF气体和聚酯乙烯、绝缘纸及绝缘漆等绝缘材料裂解，主要生产物是SO。、HF、CO和低分子烃。

2.2SF电气设备分解产物评价标准

自2009年以来，国家电网公司先后组织福建、江苏、陕西、安徽、广东、四川等2O多个省市开展了SF电气设备中的SO、SOF。、HF、CF、H。S、CO、CO等分解产物的检测工作，取得了一定的成果。2007年国家发改委颁发实行的DL／T1054—2O07“高压电气设备绝缘技术监督规程”和2005年6月国网公司颁发的“十八项电网重大反事故措施”都提出了开展SO。、Hs等分解产物含量的检测。IEC60480-2004“六氟化硫电气设备中气体中的检测和处理导则及其再利用规范”中提出了SO、SOF和HF的最大可接受的浓度。根据近万台设备的检测数据和近百台故障实例进行统计分析，暂时规定了分解产物的参考指标，于2014年1月1日在全国发布实施。SF气体主要分解产物的气体组分、检测指标和评价结果。

结语：

通过检测GIS气室中SF气体分解产物可对设备内部存在的潜伏性故障进行有效诊断和评估，这种方法与超声波、超高频、电气试验等相比较具有受现场电磁波干扰小，信噪比高、测试速度快等优点。

参考文献：

[1]徐国政，张节荣，钱家骊．等．高压断路器原理和应用[M]．北京：清华大学出版社，2017．

[2]国家电网公司生变电[2016]I1号一2016：电力设备带电检测技术规范(试行)[S]．

[3]GB／T8905-2015，六氟化硫电气设备中气体管理和检测导则[S]．