氣體絕緣開關內部固體絕緣件缺陷產氣特性

余紅英 趙侃

摘 要：近年來，我國電網建設力度也是越來越大，這也體現出了我國發展對于電力能源的需求在不斷增加，因此，這對電網建設的要求也是越來越高。隨著科技水平的不斷提高，越來越多的先進科技設備也應用了電網的建設中，其中氣體絕緣開關就是先進設備在電網中的應用，但是，其在使用中還存在一定的缺陷。下面本文就針對氣體絕緣開關內部固體絕緣件缺陷產氣特性進行分析，來為其缺陷產氣的處理提供相關參考資料。

關鍵詞：氣體絕緣開關 固體絕緣件缺陷 產氣特性

中圖分類號：TM213 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）03（b）-0072-02

1 試驗系統概述

1.1 試驗方案

在本文試驗研究中，針對不同的氣體絕緣開關內部固體絕緣件缺陷模型進行相同放電量的放電，進而采取脈沖電流法來對其產氣的情況進行實時有效的監測，再利用相應的氣相色譜儀來周期性地對其產氣進行檢測，來了解在240h時間內產氣的特征與變化情況。為了提高試驗的效率，選擇使用4組具有缺陷的開關模型，將它們統一放入同一個三相共箱式110kV的GIS設備中，在這個環境內保證試驗的過程中其溫度和濕度都在一個標準內，避免環境條件的不一致對試驗的準確性造成影響。試驗中，共設立6個獨立的氣室，并通過用封閉式的盆式絕緣子進行隔離，試驗的過程中還通過設立兩組盆式的絕緣子沿面放電模型，這兩組盆式的絕緣子具有不同的電極材料，從而將這兩組情況進行對比來了解不同電極材料對于其氣體產物的影響。另外，還需要設計兩組電暈放電的缺陷模型，這計兩組電暈放電的缺陷模型，分別使用鐵絲電暈放電以及銅絲電暈放電，以此來觀察和了解固體絕緣件缺陷和其他的放電類缺陷所產生的產氣規律有何不同[1]。

1.2 試驗方法

在本文中使用的試驗方法為脈沖電流法，其采用的是隔離變壓器等措施，來進行試驗的抗干擾，其抗干擾能力要達到背景噪音小于5PC的水平，脈沖電流法的試驗中，主要采取三相共同加壓的方式進行，在這種條件下來實現對總體以及局部放電量的監測。在試驗的過程中，對相應的氣室內的缺陷模型進行加壓處理，加壓的過程要持續進行，并要保持240h的加壓時間，然后利用型號為華愛GC9760B的氣相色譜儀來進行SF6放電過程中分解氣體的跟蹤測量，對于這個過程中的分解氣體測量要求在每12～24h的范圍內進行一次樣品的采集，進而分析其H2、CO、CF4、CH4、C2F6、CO2、H2S、SO2F2、COS、SO2、SOF2等產氣的特性以及變化規律。

2 試驗結果和討論

2.1 不同缺陷局放量和氣壓、電壓之間的關系

在試驗中使用JF-2001局部放電儀來對不同的缺陷模

型進行局部放電，然后對其局部的放電量最大值以及其相位的分布進行檢測。通過檢測結果分析，高壓的導體其電暈放電局部放電量的最大值和盆式絕緣子的沿面放電相比較來說比較小，但是其放電的次數比較多，積累的放電量也比較大；而對于盆式絕緣子的沿面放電來說，其局部放電量的最大值比較大，放電的次數卻比較少。根據相應的局部放電儀的檢測結果得出，盆式絕緣子的沿面放電模型累計放電量比較大，其與氣壓和電壓之間的關系如表1所示。

2.2 不同缺陷模型相同產氣和時間之間的關系

對不同缺陷的相同SF6產氣特性進行對比，可以得出隨著放電時間增加，不同缺陷的相同SF6產氣的特性存在著明顯的差異，對于不同氣室放電缺陷的產氣中均有CO2氣體，并且CO2氣體還在其產氣中占據主要的部分，其隨著試驗時間的增加，CO2氣體含量也在不斷增加中。在諸多的試驗模型中，盆式絕緣子（鐵絲）的沿面放電模型所產生的CO2氣體量是最大的，同時其增加的速率也是最高的，從高到低依次為高壓導體的電暈放電（鐵絲）、盆式絕緣子（銅絲）的沿面放電，而對于高壓導體的電暈放電（銅絲）來說，其CO2氣體的生成量最少，并且其生成的速率也是最慢。產生這種情況的原因主要是鐵絲材料和銅絲材料相比含碳量比較高，同時由于盆式絕緣子的表面局部放電也會對其固體絕緣件產生影響，由于其固體絕緣件是環氧樹脂有機材料，其也含有一定的碳元素，因此其比其他材料的模型產生的碳氧化合物的含量要高[2]。

2.3 不同缺陷模型產氣比值的變化關系

在進行不同缺陷模型的產氣比值研究中，主要采用和油中的溶解氣體三比值法來進行變壓器故障的判斷，這種方法的使用主要是選?。⊿OF2+SO2）/（SO2F2）、（CO2+CO）/（CF4）和（CF4++CO+CO2）/（SOF2+SO2+SO2F2）這三組體積分數比值來作為不同缺陷類型產氣的特征量，其中在4個氣室中，都出現放電缺陷（SOF2+SO2）/（SO2F2）隨著試驗放電時間的增加其也在逐漸地增加，同時也呈現出各不相同的趨勢變化，但是，無論在放電的過程中，其能量變化是大還是小，其電極的材料是什么，其一旦涉及固體絕緣件，（SOF2+SO2）/（SO2F2）值都會比母線電暈的放電大。

3 結語

通過實驗對4組氣體絕緣開關內部缺陷模型的產氣因素進行了解，對其不同缺陷模型下的氣體分解產物以及影響因素之間的關系進行分析，從而來掌握氣體絕緣開關內部固體絕緣件缺陷產氣特性，來為其內部故障的診斷和處理提供幫助。

參考文獻

[1] 沙彥超，蔡巍，李大衛，等.氣體絕緣開關內部固體絕緣件缺陷產氣特性[J].高電壓技術，2017，43（1）：256-265.

[2] 陳曉清，彭華東，任明，等.SF6氣體分解產物檢測技術及應用情況[J].高壓電器，2010，46（10）：81-84.

[3] 沙彥超，李大衛，蔡巍，等.氣體絕緣開關設備內部固體絕緣件缺陷診斷技術[J].華北電力技術，2016（1）：6-11.