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由于局部放电(Partial Discharge)是引发气体绝缘组合电器(Gas InsulatedSubstation,简称GIS)绝缘故障的重要因素之一,在PD的作用下会使其主要绝缘介质SF6气体发生分解,并且不同类型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。因此,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,构建以气体组分定量检测评判GIS绝缘状况的方法与理论,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安全可靠运行有着重大现实和理论意义。
本文从PD分解气体组分监测角度出发,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 PD分解气体组分监测的研究。主要研究工作内容如下:
1)研制了用于实验室模拟SF6在PD作用下分解的试验装置,该装置在密封性、耐压性和防电晕等方面均表现良好,可以放置不同人工缺陷,能连续调节试验电压、电极距离和SF6气压,为SF6 PD分解试验提供了有效的试验研究平台;同时还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;
2)根据GIS内部常见的绝缘缺陷,经过科学抽象、简化,构造出高压导体突出物、自由导电微粒、绝缘子金属污染及气隙缺陷四类GIS典型绝缘缺陷物理模型,并对缺陷模型进行电场分布仿真;在研制的SF6分解实验装置上面测试了各类绝缘缺陷的PD信号,分析表明不同类型的绝缘缺陷PD信号在放电频率、总体放电能量、放电强度等都存在差异;
3)通过大量试验探索了SF6 PD分解的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)对不同绝缘缺陷分别进行96小时PD分解试验,发现分解产物中稳定的组分有:CF4、CO2、SOF2、SO2F2;不同类型绝缘缺陷产生的PD下,SF6的分解特性存在明显差异,其组分含量及变化率有特定的规律,而且CF4的含量变化在一定程度上反映GIS内绝缘材料的劣化情况。