SF6气体成分检测技术在电气设备状态评估中的应用

1、sf6气体成分检测技术在电气设备状态评估中的应用【摘要】随着以sf6气体为绝缘介质的电气设备的广泛应用，sf6气体的好 坏决定了电力设备的运行安全。在状态检修的推动下，运行电气设备sf6气体 成分检测技术也有了很人提高。通过一台110kvlw25-126型sf6断路器缺陷实 例测试分析，认为sf6气体成分检测技术能有效地提高对sf6气体绝缘设备状 态评估水平。【关键词】sf6气体；s02气体；h2s气体；状态评估1引言六氟化硫(sf6)气体因其高耐电强度和良好的理化特性，是迄今为止最理 想的绝缘和灭弧介质1,其耐电强度是均匀电场中空气耐电强度的2.5倍左右， 灭弧能力是空气的100倍以上。因此

2、，六氟化硫(sf6)气体广泛应用于35kv 及以上电压等级断路器和组合电器(gis)等电气设备屮。六氟化硫(sf6)气体化学性质及其稳定，但是当其中混入杂质或水分增大, 在电力设备运行中经电晕、火花和放电作用，就会分解产生各种有毒或腐蚀性气 体。这些分解物含有so2、h2s、hf等近十种产物2,分解物含量的增加会降 低六氟化硫(sf6)气体耐电强度，直接影响电力设备的安全运行，从而导致电 气故障，影响设备安全，造成不可弥补的损失。因此，通过对sf6气体成分含量的检测，对于发现设备的潜伏故障和正确 判断设备的运行状态起到了相当重要的作用。尤其是在状态检修和带电检测技术 不断推进过程小，对以sf6

3、气体为绝缘、灭弧介质处在运行状态的电气设备的 六氟化硫(sf6)气体成分检测已经成为其屮一项必不可少的检测项目。2.sf6气体成分测试技术概述口前，sf6气体成分检测方法主耍有气相色谱法、色谱一质谱联用法、红外 吸收光谱法、检测管法、电化学传感器法等。这些方法的测量原理各异，适用于 不同场合、检测sf6气体的不同组分。由于电化学传感器法具有检测灵敏度高、 耗气量小、稳定性强、响应速度快、操作简单等优点，在sf6气体成分的检测 设备中得到广泛使用。在实际检测过程中，sf6气体从设备充气口经导气管进入 测试仪器、流入传感器进行检测，经分析处理后将分解物浓度转换成相应的电信 号，并以数值的形式直接显

4、示的操作仪器上。然后，在根据iec 60480-2004标 准中的sf6气体成分止常值参考指标进行参考比较，就可以对该六氟化硫设备 的运行状态进行准确的评估，见表1。表1 sf6气体成分正常值参考指标设备类型气体成分体积分数(|il/l)so2+sof2 h2s断路器s2.0<1.0其他设备<1.0<0.53.sf6气体成分测试实际应用3.1问题介绍山西长治某变电站一台lw25-126型sf6断路器于2000年12月投产后，截 至到2008年4刀一直运行良好。2008年4月28 f1春检例行试验中，发现具sf6气体微水含量超标，为 518|il/l （标准<300|il

5、/l）,于是进行了 sf6气体的更换处理，处理后的微水含 量为 65|il/lo2011年3月31日，在sf6断路器气体成分带电检测屮，发现该断路器微水 含量较大，为182|il/l,虽然在合格范围内，但是比2008年换气后的气体微水 含量有较大幅度的增长。2012年3刀29 b, 乂对其进行气体成分综合测试时，发现其微水含量为 482|il/l,比2011年有较大变化，而且已经超出标准。连续两次的带电测试均采用北京合众普瑞hzca300型sf6综合测试仪对断 路器气体进行了带电测试，随后的两个月又对其进行了两次sf6气体成分带电 测试。该断路器历次微水和成份试验数据如表所示。3.2故障处理和

6、断路器解体情况该断路器在2008年4月28日换气处理后，微水仍不断增大，超岀标准，而 且产生了 h2s气体与so2气体，已不能参与运行，在同厂家协调后，于2012 年7月12日对其三相极柱进行更换处理，7月30日故障断路器在西开厂三相逐 一解体。（1）a相打开后发现绝缘拉杆与灭弧室动端拉杆连接销处冇黑色粉尘附着, 拆下轴销发现有明显放电灼烧痕迹，b、c相未见缺陷情况。如图1,图2所示。图1 a相拉杆连接处有黑色粉尘附着图2b、c相拉朴连接处洁净（2）经测量对比发现，a相轴销轴孔发生明显变化。a. 正常轴销直径为12.45mm, a相轴销最小直径为11.20mmo图3b、c相（左数第1、2个）完

7、好轴销与a相（左数第3个）有烧蚀轴销b. b、c相灭弧室动端拉杆轴孔直径为12.50mm, a相轴孔扩大为14.50mm。图4a相动端拉杆轴孔与轴销配合存在明显间隙（3）b、c相动静触头表而较为洁净，而a相动静触头表而大量黑色粉尘, 但主触头导电部分完好无损，没有电腐蚀痕迹，动、静弧触头有轻微灼烧痕迹。图5 b、a相动触头对比（冇粉尘者为a相）图6a相静触头图7a相静弧触头、主触头（4）卜法兰与瓷套连接处的密封胶和静触头与瓷套连接部位的密封胶都有 灼烧痕迹。图8下法兰与瓷套连接处图9静触头与瓷套连接处（5）灭弧室附着大量的灰口色粉末。图10灭弧室瓷套3.3故障原因分析lw25-126型的sf6

8、断路器绝缘拉杆上端金属杆与动触头装配连杆的连接处 使用的是轴销配合连接结构，如图1所示。断路器合闸运行时，绝缘拉杆上端的 金屈杆与动触头装配连杆应为同一电位，实际运行过程中，轴销方式总是存有一 定的活动间隙，而月间隙的大小和部位在断路器每次操作后都可能不同。当轴销 工艺质量不佳时，加之断路器分合闸时的操作冲击，使得轴销和轴孔的配合间隙 增大。如果存在间隙，绝缘拉杆上端的金属杆和轴销处于带电的动触头及连杆的 交变磁场中，此处就会带冇悬浮电位，产生悬浮放电。伴随着放电释放的能量腐 蚀和断路器操作过程中的冲击，轴销和轴孔的形状和尺寸随z发生着变化。配合 间隙逐渐增大，放电量也会逐渐变大。sf6气体在

9、放电作用下与水分和其他杂质 产生了一系列复杂的化学反应，如：sf4+h2osof2+2hfsof2+h2oso2+2hfso2+h2oh2so3sio2+4hf>sif4+2h2osio2+sf4tsif4+so2sio2+sof2sif4+2so2sf6+cusf4+cuf23sf6+w3sf4+wf62sf6+cu+w->2sf2+cuf2+wf64sf6+cu+wt4sf4+cuf2+wf64sf6+cu+3w->2s2f2+cuf2+3wf6最终造成了 sf6气体h2o、so2和h2s等成分的产生，并且明显超标。4.防范措施（1）在该型号断路器绝缘拉杆上端金属杆与动触

10、头装配连杆的连接轴销两 侧加装等电位连接片，避免悬浮电位的产生。如图11所示。图11（2）继续开展sf6电气设备的气体成分带电检测工作，特别加强该型号， 同批次sf6断路器的sf6气体成分带电检测工作，检测到异常情况，缩短检测 周期，冇必要时进行停电大修或返厂检修。（3）开发其他气体成分的带电检测技术，丰富sf6气体成分检测手段。供 屯基层检修试验单位使用的sf6气体成分综合分析测试仪，只能检测s02和h2s 两种气体成分，而且最高量程很低，影响了对运行中的sf6电气设备运行状态 的准确评估。所以，现实应用中就需耍配置性能优异，检测成分多样，量程精准 的测试仪器，不断提高带电检测方法技能，有助

11、于及时、准确发现sf6气体电 力设备的异常，超前防控事故的发生，提高设备的可靠性，保证电网的安全与稳 定。参考文献1 西安交通大学，清华大学合编m.高电压绝缘，1980.2 黎斌.sf6高压电器设计m机械工业出版社，2003.3 汪金星,杨韧等绝缘材料受热对sf6气体分解物影响的试验研究z.专题 论坛，2008 (6).4 游荣文，黄逸松.基于s02、h2s含量测试的sf6电气设备内部故障的判 断j广东科技,2004 (2).5 dl/t 1054-2007.高压电气设备绝缘技术监督规程s.6 gb/t 8905-1996.六氟化硫电气设备屮气体管理和检测导则s.7 dl/t 5951996.

12、六氟化硫电气设备气体监督细则s.8 spiliopoulos i.the effects of moisture and gaseous additives on sf6recovery characteristics.european transactions on electrical power, 2006, 16(2).9 朱宝林.sf6断路器技能考核培训教材m.中国屯力出版社，2003.10 西安高压开关厂.lw25-126高压六氟化硫断路器安装使用说明书 sj.2000.11 孙茁，南春雷.lw25-126型sf6断路器绝缘拉杆接头断裂原因分析与对 策z.专题论坛，2006 (7).12 batool sajad, parviz parvin, mohamad and bassam.sf6decomposition and layer formation due to excimer laser photoablation of sio2surface at gas solid system.phys.d： appl.phys, 2