技术研发 ＴＥＣＨＮ０ＬＯＧＹ ＡＮＤ ＭＡＲＫＥＴ 浅谈ＳＦ６气体分解产物诊断ＧＩＳ设备故障 李 磊 （深圳供电局有限公司变电管理二所化学班，广东深圳５１８０００） 摘要：ＧＩＳ设备的应用范围越来越广泛，电力系统对ＧＩＳ设备所引发的事故程度也越加重视。从ＧＩＳ设备的故障原因 开始，对ＳＦ６气体分解产物的检测方法进行介绍，利用ＳＦ６气体分解产物诊断ＧＩＳ等设备内部故障进行初步分析。 关键词：ＧＩＳ设备；ＳＦ６；诊断 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—８５５４．２０１６．０６．０７５ １ ＧｌＳ设备的故障原因介绍 １．１制造及安装上的问题 １）制造厂商问题：装配误差较大、选用的材料问题、在ＧＩＳ 零件装配过程中的工艺问题。 ２）ＧＩＳ设备安装问题：安装人员对安装工艺方面的问题、 安装现场的环境问题和安装失误等。在ＧＩＳ设备投入运行后， 以上所提到的这些原因均有可能造成内部闪络放电、绝缘击 穿、内部接地短路和导体过热等故障。 １．２运行中的隔离开关造成的故障 由于ＧＩＳ设备处于完全封闭性，大部分没有配观察孔。当 ＧＩＳ设备运行时会出现隔离开关触头接触不良而引起过热现 象或在倒闸操作过程中使隔离开关牌虚分虚合状态。在这两 种情况下亦然会引发ＧＩＳ设备故障和误操事故。 １．３设备解体检修造成的故障 在检修人员对ＧＩＳ设备解体检修过程当中发生事故的情 况也是存在的，这取决于检修人员对操作规程熟悉程度及技术 水平。任何一个环节都有可能导致ＧＩＳ设备运行中液压机构 出现渗漏油或母线失压事故等。 １．４设计初期存在的缺陷或选型不当 此类故障一般体现在组合电器的密封面、焊接点或管路衔 接处。 ２ ＧＩ￥等设备内ＳＦ６气体分解产物的产生原因 ＧＩＳ设备在正常工作过程中，在断路器的ＧＩＳ绝缘材料是 ＳＦ６气体和绝缘体时，由热固性环氧树脂和拉杆在乙烯弧室； 其他设备和用作转弯层绝缘和电容器层聚酯乙烯，纸及油漆。 ＳＦ６气体当温度高于５００℃，它开始分解并接通之后；夹层与聚 酯乙烯，纸及涂料，为约１２０℃。热解温度对于ＳＦ６设备的正常 运行，只要内部低于８０℃，分解产物不会产生。断路器分、合 闸过程产生电弧很高的温度，一般超过２ Ｏ００￣Ｃ，这样ＳＦ６生成 带电离子和分子的高温，但由于分，合闸速度，而且还具有灭弧 效率的功能，所以该带电离子和力矩的化合物转化ＳＦ６，超过 ９９．９％的化合物复合率，和ＳＦ６气体固体绝缘材料不显著分 解，吸附剂产生少量的分解产物置于吸收的顶部。因此，用于 断路器的正常操作，在打开和关闭一个星期后，在气室中的分 解产物含量不大于１亩升／升。但局部放电和在装置内部的严 重过热故障的存在，会使绝缘材料和固体故障区域ｓ的气体分 解，产生硫化物、氟化物和碳化物。 ＧＩＳ设备造成电弧放电，火花放电，电晕或部分放电的原 因很多，主要存在环节和过程在于其储存、运输，安装中部件松 动，设备电极表面存在划痕；ＧＩＳ设备安装存在技术性偏差，电 ７ 极表面的缺陷，存在导电粒子，或者一些工具遗忘在设备内部 等，这些原因将可能造成放电故障。研究表明，单纯的ＳＦ６气 体具有一般条件下的化学稳定性优异，可以与其他物质只在极 端条件下，如高温下的放电反应，材料消耗和产物反应取决于 接触和ＳＦ６气体的能量，气体放电故障的主要原因的ＳＦ６分解 的发生。有３个主要的形式：电弧放电、火花放电、电晕放电或 局部放电。 １）在电弧放电中，温度往往达到２０ ０００ Ｋ，将产生的气体 的热分解现象。高温ＳＦ６和其分解产物会与金属发生反应，形 成金属氟化物。在分解产物，ＳＯＦ２主要是稳定的分解产物； ＣＦ ４，形成在与有机材料的电弧触头；二氧化硫是由ＳＯＦ２的水 解形成的。 ２）在火花放电能量相对电弧放电低，ＳＯＦ２是主要的分解 产物；ＳＯ２Ｆ２的体积分数比电弧放电增加；ＳＦ４最初的重要产 品是在火花放电时产生。 ３）在电晕或部分放电，ＳＯ２Ｆ２相对电弧放电，火花放电情 况的体积分数是高得多，可以用作一个特征电晕或低能量放电 的主要气体产品。作为放电能量降低（从电弧到火花），ＳＯ２Ｆ２ 的体积分数增加而增加。电晕放电，存在痕量水和氧气，所述 稳定的气体是最ＳＯＦ２，ＳＯ２Ｆ２和ＳＯＦ４前提。而信号特征，电 弧放电和火花放电持续时间和放电能量不同而不同，但排出的 机构和试验结果是相似的，所以该机制与试验结果和这两种放 电故障类型中描述分析一致。据国内外相关数据分析得知， ＧＩＳ电气设备内部发生故障时分解产生的一些硫化物为ＳＦ４、 ＳＯＦ２、ＳＯ２、ＳＯ２Ｆ２、Ｈ２Ｓ、￥２ＯＦ１０和Ｓ２ＦＩＯ等；氟化物分解物为 ＣＦ４、ＡＬＦ３、ＨＦ、ｗＦ６和ＣｕＦ２等；碳化物会有ＣＯ２、ＣＯ和一些 低分子烃等。 ３ ＳＦ６气体分解产物的检测方法 ３．１ 气相色谱法 气相色谱是以惰性气体为流动相，以固体吸附剂或涂渍有 固定液的固体载体为固定相的柱色谱分离技术，配合热导检测 器，火焰光度检测器，电子捕获检测器和氢火焰离子化检测器 等，可对气体样品中的硫化物，含卤素化合物和电负性化合物 等物质灵敏响应，其检精度较高。 ３．２红外吸收光谱法 红外吸收光谱法是利用一束红外光穿过样品气体时，由于 样品气体对红外光的吸收，红外光的吸收量与该气体体积分数 之间呈线性关系。透过的光与发射的光的比值对波长的函数 就构成了样品物质的红外吸收光谱。 （下转第１５６页） 技术研发 ＴＥＣＨＮｏＬＯＧＹ ＡＮＤ ＭＡＲＫＥＴ Ｖｏ１．２３，Ｎｏ．６，２０１６ 具体状况，不断更新施工技术内容与技术手段。 施工单位管理者需要定期举办技术理论与手段的教育培 时消除施工技术中存在的安全隐患，熟悉１０ ｋＶ电力配网工程 的施工特征，结合施工现场的不同与相关需求，整体分析１０ ｋＶ 电力配网工程施工技术。 通过对１０ ｋＶ电力配网工程施工技术监管机制健全，并进 一训活动，不断丰富施工者的专业知识，使施工者正确认知电力 配网工程的关键施工点和技术难点。构建科学合理的奖惩机 制，鼓励遵循安全规范、高技术素养的施工者，充分调动所有施 工者的工作积极性。与此同时，施工管理者要自主丰富自身的 步完善施工技术管理制度，并将材料监管制度纳入其中；建 立严格的材料进出制度，选择良好信誉的供应厂商，实现对施 工材料的严格监管。 １０ ｋＶ电力配网工程施工技术管理的有效性，离不开丰富 管理知识，不断优化部署人力资源，签署质量责任保证书，将权 提高、改善自身的施工技术。 要注重培养工程施工者的安全操作意识，在施工过程中要 进行停电操作，或者与带电或高压设备保持距离；要穿戴绝缘 性质的衣物，保证操作设备的高质量。由于１０ ｋＶ电力配网工 责落实到个人，使所有施工者具备高强的责任意识，从而自觉 ２．５建立工程验收评价制度 的实践经验。工程验收评价制度可以归纳施工技术的不足之 处，以及高效的施工经验，做到及时反思并加以改善，持续丰富 １０ ｋＶ电力配网工程施工技术管理的优势内容。此外，要结合 程施工技术管理较为复杂，要求施工者提取明确施工目的与施 工方案，自觉遵守工程施工技术管理的标准要求，进而提高工 程施工效率与施工质量。 ２．３促进施工技术管理的标准化 １０ ｋＶ电力配网工程施工技术管理，需要将责任落实到个 人，增强其责任感。施工单位与管理部门需要构建质量预防机 制，一旦在施工进程中发现质量弊端，要及时总结原因，并采取 管理视角进行归纳与反思，寻找症结并采取行之有效的措施， 保证施工技术管理方向的合理性。 ３结语 １０ ｋＶ电力配网工程施工技术管理的运作，难免会存在诸 多不足之处。要求相关单位健全施工技术管理体系，完善施工 技术管理制度，提高管理者与施工者的专业素养，合理控制工 程施工成本，提升１０ ｋＶ电力配网的整体质量，保证电网运行 高质量与安全性、稳定性，满足社会各个领域的多元化供电需 求；通过１０ ｋＶ电力配网工程施工技术管理的有效性，促进电 力配网工程的可持续发展，实现我国电网事业的长足发展。 参考文献： 行之有效的解决措施，做到具体问题具体分析。进一步健全工 程施工责任体系，实现１０ ｋＶ电力配网工程施工技术的标准化 管理。 对１０ ｋＶ电力配网工程施工的全部阶段进行严格监控，要 求管理者遵循施工技术管理规范展开监管工作。在监管过程 中，要以科学与安全性为前提，保证工程施工技术质量 ２．４进一步健全施工技术的监管机制 ［１］ 袁景晖．１０ ｋＶ电力配网工程施工技术管理分析［Ｊ］．科 技风，２０１４（２）：１３０—１３０＋１３２． ［２］ 杨继龙．１０ ｋＶ电力配网工程施工技术管理分析［Ｊ］．广 东科技，２０１４（１４）：６４—６５． 进一步规范管理１０ ｋＶ电力配网工程的施工技术，在施工 过程中，要求管理者与技术人员对施工进度展开全程监管，及 （上接第１５４页） ３．３检测管法 检出ＳＦ６分解产物。 表１ ５１４３１Ａ相隔离刀闸检测结果 测试 ＳＯ２＋ＳＯＦ２ Ｈ Ｓ ＣＯ ＨＦ 检测管是以化学显色反应为基础的化学方法，用于检测 ＳＦ６气体分解物中的ＳＯ２，ＨＦ，Ｈ２Ｓ，ＣＯ２和矿物油等杂质的体 积分数。气体检测管的测量原理是应用化学反应与物理吸附 时间 ／（ＩｘＬ·Ｌ ） ／（ｔｘＬ·Ｌ ） ／（ ·Ｌ ） ／（ＩｘＬ·Ｌ ） １４：２３ ０．５ ０．２ ０ ０ 效应的干式微量气体分析法，即“化学气体色层分离法”。 ３．４电化学气体传感器法 １５：０８ １５：５０ ０．９ １．０ ０．２ ０．２ ０ ０ ０ ０ 电化学传感器技术是利用被测气体在高温催化剂作用下 发生化学反应，从而改变传感器输出电信号的原理，确定被测 气体成分及其体积分数。 ４利用ＳＦ６气体分解产物诊断ＧＩＳ等设备内部故障分析 ２０１４年５月，某５００ ｋＶ变电站ＧＩＳ５２１１断路器Ｃ相跳闸， 通过各种手段的故障检测，对事故的类型和大致部位进行了确 测试 表２ ５１１３２Ａ相ＣＴ检测结果 ＳＯ２＋ＳＯＦ２ Ｈ Ｓ Ｃ０ ＨＦ 时间 ／（ ·Ｌ ） ／（ＩｘＬ·Ｌ。。） ／（ ０１：０５ １０．２ １．１ ·Ｌ ） ／（ＩｘＬ·Ｌ ） １．０ ０ ０１：４５ ０１：２０ １０．１ ９．５ １．３ １．４ ０．８ １．０ ０ ０ 定，为解体分析确定了明确的方向。工作人员对相关气室的 ＳＦ６气体放电分解产物进行了检查，发现５２１１６７接地开关Ｃ ５结语 相气室内部ＳＦ６气体分解物体积分数很高，其余气室未见异 常。结合故障录波情况，初步认定５２１１６７Ｃ相接地开关气室发 生了严重的电弧放电故障。随后工作人员对该气室进行解体， 发现接地开关动触头有烧蚀现象，而且比较严重，还附有很多 应用ＳＦ６气体分解物检测技术对５００ ｋＶ变电站故障后的 ＧＩＳ设备进行了准确的故障定位，对５００ ｋＶ ＧＩＳ设备工频耐压 试验后的状态进行判断，对两处设备异常放电进行了准确定位。 参考文献： 固体粉末。为了判断ＧＩＳ设备耐压试验时的状况，对ＧＩＳ设备 工频耐压试验后进行了ＳＦ６气体分解物检测。在检测过程中 发现，５１４３１Ａ相隔离刀闸气室和５１１３２Ａ相ＣＴ气室存在ＳＦ６ 分解产物检测结果如表１、表２所示，而同期检测的其它气室未 ［１］ 李超，陶蓉．一起１２６ ｋＶ ＧＩＳ设备故障后的检测实例分 析［Ｊ］．高压电器，２０１５（１）． ［２］ 季严松，王承玉，杨韧，等．ＳＦ６气体分解产物检测技术 在ＧＩＳ设备故障诊断中的应用［Ｊ］．高压电器，２０１１（２）． ７５ｌ６
