SF6气体分解产物检测

SF6气体分解产物检测主要内容一、开展SF6气体分解产物检测的意义二、SF6气体分解产物检测方法比较三、SF6电气设备内部故障

四、SF6电气设备内部故障存在的可能部位五、SF6气体分解产物检测存在的问题开展SF6气体分解产物检测的意义以SF6气体作绝缘介质的电气设备称为SF6电气设备，其包括断路器、变压器、互感器、避雷器、电容器、隔离刀闸、接地刀闸、套管和母线等。广泛的应用于电网中，据不完全统计，全国SF6电气设备达数十万台，已成为电力系统的主要设备。一旦SF6电气设备内部出现某种缺陷，极易发生设备故障。故障的检测和修复工作比较麻烦。SF6电气设备内部故障以绝缘性故障为多，而且后果严重。SF6气体在放电和过热作用下存在分解现象，通过检测SF6气体分解产物的含量诊断设备内部是否存在故障。

分解产物的检测方法比较

目前SF6电气设备分解产物的检测方法有电化学法、化学比色法、色谱法、电离法、动态离子法和红外法。几种检测方法比较如下：

分解产物的检测方法比较1、动态离子法（如德国动态离子检测仪）1）稳定性差，稳定时间长。每次开机20分钟后要用纯净的SF6气体进行标定，合格后才能将被测气体引入进行检测。2）灵敏度低。由于稳定性差，本底噪声大，其最小检知量为15µl/L。3）耗气量大。每次检测用气1000~2000毫升，不利环保。4）仪器笨重，主机近15公斤，难以携带。2、电离法（如DPDSF6分解产物检测仪）1）稳定性较差，检测器较易污染。2）灵敏度较低，其最小检知量为1µl/L。3）耗气量较大，每次检测用气约600毫升。分解产物的检测方法比较3、红外法1）稳定性较好，但稳定时间较长。一般开机20分钟后才能进行标定，合格后才能进行测试。2）维护工作较麻烦，一般每年需要更新载气和标气。3）灵敏度较高。对大多数分解产物的最小检知量可达1µl/L。4）仪器重，附件较多，只能在试验室使用。分解产物的检测方法比较4、色谱法1）稳定性较好，但稳定时间较长。一般开机20分钟后才能进行标定，合格后才能进行测试。2）维护较麻烦，一般每年需要更换载气，二年更换色谱柱。3）灵敏度较高。对大多数分解产物的最小检知量可达1µl/L。分解产物的检测方法比较虽然色谱法和红外法的稳定性和灵敏度都较好，但由于以下三个原因，其不适用于SF6电气设备分解物的现场检测。1）设备内部早期故障的范围很小，内部温差流动很微弱；2）SF6气体密度大，在温度为20℃和101.3kPa压力下的密度6.16g/L（约为空气的5倍），气体流动性很差；3）从设备本体至排气口一般用2~3分管，长度约2~3米（不少GIS上层气室连管长度达4~6米）；以2分管为例，其相连管内的体积近50毫升，从排气口流出少量气体进行测试时，对于无故障的设备而言，可以反映内部SF6气体杂质的浓度；当设备内部绝缘隐患时，故障产生的分解产物难以扩散到排气连接管，从排气口流出几十毫升气体进行测试时，难以反映内部分解产物的真实浓度，难以检出潜伏性故障，造成误判断。分解产物的检测方法比较5、化学比色法1）稳定性较好。在使用有效期内，吸收分解产物后吸附剂的颜色变化较稳定。2）灵敏度较低。大多数分解物的最小检知量小于1µl/L。3）耗气量较大。每支检测管用气约200毫升，多支检测管的耗气量很大，不利环保。分解产物的检测方法比较6、电化学法1）随着电化学传感器技术的发展，其灵敏度、稳定性和使用寿命都有了很大的提高，从而为SF6电气设备分解物的现场检测创造了基本条件。2）反应速度快、使用寿命长、耗气量少。目前很多生产厂家号称：SO2、H2S和HF传感器的最小检知量为≤0.1µl/L，CO为≤0.5µl/L；温度变化在20℃～40℃时，最大零位漂移SO2+SOF2、H2S、HF≤±0.2µl/L，CO≤±1.0µl/L；使用寿命SO2、H2S和CO可达五年以上，HF为2年左右；响应速度为25～45秒，耗气量为200mL左右。分解产物的检测方法比较SF6电气设备内部故障

SF6电气设备内部故障可分为放电和过热两大类。放电又分为电晕放电、火花放电和电弧放电；过热也分为低温、中温和高温。通常设备内部的缺陷并不是单一的放电或过热，而是两者相互作用的。1）导电金属对地放电

这类故障主要表现在SF6气体中存在导电颗粒和绝缘子、拉杆绝缘老化、气泡和杂质等引起导电回路对地放电。这种放电性故障能量大，产生大量的SO2、SOF2、H2S和HF等。SF6电气设备内部故障

SF6电气设备内部故障

某电厂500kV隔离刀闸绝缘拉杆杂质引起对地放电某电厂500kV隔离刀闸绝缘拉杆中间段被电弧严重烧伤2）悬浮电位放电这类故障通常表现在断路器动触头与绝缘拉杆间的连接插销松动、CT二次引出线电容屏上部固定螺丝松动和避雷器电阻片固定螺丝松动引起两侧金属部件间悬浮电位放电。这种故障的能量不很大，一般情况下只有SF6分解产物，主要生成SO2、HF。SF6电气设备内部故障

某厂500kV避雷器电阻片弹簧悬浮电位放电某厂220kV断路器A相拉杆连接插销悬浮电位放电某电厂500kV避雷器内部固定螺丝松动引起的均压环放电SF6电气设备内部故障

3）导电杆的连接接触不良当故障点温度超过500℃时，SF6和周围固体绝缘材料开始热分解；当温度达700℃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，引起绝缘子和SF6分解，其主要产物为SO2、HF、H2S等。

SF6电气设备内部故障

SF6电气设备内部故障

某变电站330kVGIS母线连接梅花触头严重过热

梅花触头安装不到位

4）互感器、变压器匝层间和套管电容屏短路

当内部故障时，将使故障区域的SF6气体和固体绝缘材料裂解，产生SO2、SOF2、HF、CO和低分子烃等。SF6电气设备内部故障

某变电站500kV“CT”内部放电故障

5）断路器重燃

断路器正常开断时，电弧一般在一至两个周波内熄灭，但当灭弧性能不好或切断电流不过零时，电弧不能及时熄灭，将灭弧室和触头灼伤，此时SF6气体和聚四氟乙烯分解，主要产生SO2、SOF2、CF4和HF。SF6电气设备内部故障

某500kV变电站断路器电弧重燃将触头烧伤SF6电气设备内部故障

6）断路器断口并联电阻、电容内部短路因断口的并联电阻、电容质量不佳引起短路，此时SF6气体裂解主要产生SO2、SOF2和HF等。SF6电气设备内部故障

1）断路器：（1）绝缘拉杆悬浮电位放电，乃至引起拉杆断裂；（2）灭弧室及气缸灼伤乃至击穿；（3）电弧重燃，将喷嘴灼伤；（4）动、静触头接触不良；（5）均压罩、导电杆对壳放电；（6）断口并联电阻放电；（7）绝缘子对壳放电；SF6电气设备内部故障

可能部位

2）电流互感器:（1）绝缘支撑柱、绝缘子对壳放电；（2）二次引线电容屏及其固定螺帽悬浮电位放电；（3）二次线圈内部放电；（4）铁芯局部过热和压钉悬浮电位放电；SF6电气设备内部故障

可能部位

3）电压互感器:（1）绝缘支撑柱、绝缘子对壳放电；（2）线圈内部放电；（3）铁芯局部过热和压钉悬浮电位放电；SF6电气设备内部故障

可能部位

4）隔离刀闸:（1）绝缘拉杆局部放电；（2）动、静触头接触不良，严重过热及局部放电；SF6电气设备内部故障

可能部位

5）变压器:（1）匝层间局部放电；（2）绝缘垫块、支架和绝缘子局部放电；（3）导电引线相间和对地放电；（4）铁芯局部过热和压钉悬浮电位放电；SF6电气设备内部故障

可能部位

6）母线:（1）触头接触不良，引起严重过热乃至造成其附近绝缘子对壳放电；（2）绝缘台上母线间卡扣与螺钉间悬浮电位放电；（3）绝缘子局部放电；SF6电气设备内部故障

可能部位

7）套管：（1）电容屏内部局部放电；（2）二次引出线电容屏固定螺帽松动引起悬浮电位放电；（3）绝缘子局部放电；SF6电气设备内部故障

可能部位

8）避雷器：（1）阀片质量不良引起局部过热和放电；（2）电阻片穿芯杆的金具和碟簧、垫片之间悬浮电位放电；（3）绝缘子局部放电；SF6电气设备内部故障

可能部位

SF6气体分解产物检测

存在的问题1、检测设备存在的问题：目前SF6气体分解产物检测工作比较热门，国内目前有多家单位都有生产该类检测设备，但是目前SF6气体分解产物检测设备没有统一规范的要求，测量的参数、精度、零位漂移等方面存在诸多问题，各家产品差异较大。鉴于检测设备不成熟，以及缺乏相应的规范要求，为了掌握检测设备的准确度及重复性情况，采用以SF6为底气的H2S、SO2标准气体，对下面两家的检测设备进行测量，测量情况如下表所示：检测设备存在的问题检测设备存在的问题1、厦门加华（JH3000-6）： 检测设备存在的问题2、福州亿龙（EL230-1）： 2、SF6气体分解产物检测无行业标准鉴于检测设备的不可靠性，分解产物含量的正常值、注意值以及相应的检测周期等无行业标准，目前大部分检测还是处于普测及探索研究阶段，能否作为SF6电气设备检测的手段还要做大量的探索性研究。

SF6气体分解产物检测

存在的问题总结

1、通过大量文献的研究，以及结合目前实验室的试验情况，

SF6