SF6分解产物含量推算运行电气设备局部放电量的方法技术

本发明专利技术提供一种SF6分解产物含量推算运行电气设备局部放电量的方法，S1、记录各分解产物在a时刻的含量；S2、记录各分解产物在b时刻的含量；S3、记录时间t内发生局部放电的总次数Nt；S4、计算设备在t时间段内发生局部放电的平均放电量Q；本发明专利技术实现了通过对SF6气体分解产物含量来推算设备内局部放电水平，解决了目前六氟化硫气体绝缘设备在运行情况下发生局部放电时，无法定量检测设备内局部放电量的问题，可以为六氟化硫气体绝缘设备的运行状态或故障程度评价提供非常重要的数据支持。

【技术实现步骤摘要】
SF6分解产物含量推算运行电气设备局部放电量的方法
本专利技术属于一种推算运行中SF6气体绝缘电气设备内局部放电量大小的方法，特别涉及现场带电检测时利用设备内SF6分解产物含量推算运行电气设备内的局部放电量。
技术介绍
设备常见电气故障特征多数伴随局部放电效应，发生原因均由其内部存在的各种缺陷引发设备内部的电场畸变，致使某些部位电场分布不均，导致局部放电产生。局部放电是引起绝缘劣化的主要原因，目前常用的设备故障诊断方法主要是对设备内部局部放电过程进行检测以及监测，在一般情况下可以发现以及确定部分设备内部绝缘缺陷的存在，对保证电网的安全可靠运行具有重要的现实意义。常见的电气设备局部放电检测方法有：脉冲电流法、高频法(超高频法)和超声波法。脉冲电流法应用时间较长，有国际标准IEC60270：2000和国家标准GB/T7354-2003规范其检测回路、标定方法和试验程序等，并可以获得视在局部放电量，但是抗干扰性较差，信噪比低，但无法实现运行电气设备的带电检测。目前能用于现场运行设备局部放电检测的方法为高频法(超高频法)和超声波法。高频法(超高频法)利用局部放电辐射出的高频电磁波信号进行检测，有效地避开了现场常见的电磁干扰，灵敏度高，抗干扰能力较强，并可实现在线监测、模式识别及故障定位，但是局部放电量难以标定。超声波法利用局部放电产生的振动信号进行检测，传感器与待测设备的电气回路无任何联系，抗电磁干扰能力较强，并可实现局部放电的故障定位，但也存在局部放电量难以标定，信噪比低，抗干扰性较差的不足。在SF6气体作为绝缘介质的电气设备中，局部放电还会引起运行设备中SF6气体发生分解，与设备内微量的水分和氧气生成H2S、SO2、SOF2、SO2F2等一些低氟硫化物。通过化学检测手段检测这些分解产物，可以作为现场局部放电检测的辅助手段。目前国内外对电气设备中SF6分解产物与局部放电状态之间对应关系还未做相关深入研究，仅存在经验上的判断。特别是电气设备中SF6分解产物的成分和含量多少与该设备内局部放电量大小之间没有明确的对应关系。没有任何标准或者研究表明，SF6分解产物中某一种或几种分解产物的出现，以及分解产物含量的多少对应某种具体能量的局部放电。申请人利用化学理论计算的方法，根据湖北省SF6电气设备的实际运行情况，建立不同条件下SF6气体产生分解产物的化学反应模型并进行模拟计算，研究不同反应条件下各种SF6气体分解产物生成的可能性及生成不同分解产物所需反应能量的大小。同时，申请人还设计并制造了一套用于SF6气体分解产物研究的GIS局部放电模拟实验装置，利用装置能模拟GIS内部典型缺陷产生的局部放电并检测放电电压和放电量，采用色谱、红外技术检测局部放电导致的SF6气体分解产物，通过数据关联和逆向分析，提出了一种利用SF6分解产物含量推算运行电气设备局放量的方法，用于解决现场带电检测无法测量电气设备内局部放电量的不足。
技术实现思路
本专利技术根据现有技术的不足提供一种SF6分解产物含量推算运行电气设备局部放电量的方法，解决现场带电检测无法测量电气设备内局部放电量的不足。本专利技术的技术方案：一种SF6分解产物含量推算运行电气设备局部放电量的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、利用化学检测手段，对发生局部放电的SF6气体绝缘电气设备进行气体成分检测，记录各分解产物在a时刻的含量Xia和Xja，i是分解产物SOF4、SOF2、SO2F2、SO2、S2F10，j是分解产物H2S；S2、经过至少1小时后，再次对发生局部放电的SF6气体绝缘电气设备内气体成分进行检测，记录各分解产物在b时刻的含量Xib和Xjb；S3、利用高频局放检测仪、超高频局放检测仪或超声波局放检测仪对发生局部放电的SF6气体绝缘电气设备内发生局部放电的次数进行监测，记录时间t(t＝tb–ta)内发生局部放电的总次数Nt；S4、记录发生局部放电的SF6气体绝缘电气设备的运行电压U，设备气室内的绝对压力p，采用如下公式计算设备在t时间段内发生局部放电的平均放电量Q：其中，Eip为分解产物SOF4、SOF2、SO2F2、SO2、S2F10在p压力下的理论摩尔生成能量；Ejp为分解产物H2S在p压力下的理论摩尔生成能量；f为局部放电电能转化率。通过化学计算软件Gaussian计算得到的Eip取值为488.6kJ/mol(p＝3atm)～693.0kJ/mol(p＝6atm)，Ejp取值为1124.4kJ/mol(p＝3atm)～1529.2kJ/mol(p＝6atm)。所述局部放电电能转化率f通过GIS局部放电模拟实验装置来确定。本专利技术的有益效果在于：本专利技术实现了通过对SF6气体分解产物含量来推算设备内局部放电水平，解决了目前六氟化硫气体绝缘设备在运行情况下发生局部放电时，无法定量检测设备内局部放电量的问题，可以为六氟化硫气体绝缘设备的运行状态或故障程度评价提供非常重要的数据支持。附图说明图1是本专利技术的整体流程图；图2至图5为模拟局放实验1至模拟局放实验4的SOF2浓度随时间变化图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进一步说明：本专利技术提出一种SF6分解产物含量推算运行电气设备局部放电量的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、利用化学检测手段，对发生局部放电的SF6气体绝缘电气设备进行气体成分检测，记录各分解产物在a时刻的含量Xia和Xja，i是分解产物SOF4、SOF2、SO2F2、SO2、S2F10，j是分解产物H2S；S2、经过至少1小时后，再次对发生局部放电的SF6气体绝缘电气设备内气体成分进行检测，记录各分解产物在b时刻的含量Xib和Xjb；S3、利用高频局放检测仪、超高频局放检测仪或超声波局放检测仪对发生局部放电的SF6气体绝缘电气设备内发生局部放电的次数进行监测，记录时间t(t＝tb–ta)内发生局部放电的总次数Nt；S4、记录发生局部放电的SF6气体绝缘电气设备的运行电压U，设备气室内的绝对压力p，采用如下公式计算设备在t时间段内发生局部放电的平均放电量Q：其中，Eip为分解产物SOF4、SOF2、SO2F2、SO2、S2F10在p压力下的理论摩尔生成能量；Ejp为分解产物H2S在p压力下的理论摩尔生成能量；f为局部放电电能转化率。方法实施前，首先要确定计算公式中参数Eip、Ejp、f具体数值，步骤如下：1、利用化学计算软件Gaussian研究SF6分解的化学反应的反应路径，通过基于分子热力学稳态的计算算出生成特征分解产物所需的理论摩尔生成能量Eip、Ejp，主要实验结论如下：在20℃下，3atm～6atm的绝对压力下，SOF4、SOF2、SO2F2、SO2、S2F10这些产物只要SF6分解为SF4后，在H2O和O2存在的条件下，就可以自发生成。所有含S元素的分解产物的生成量与反应物SF4的消耗量是一一对应的关系，即生成1mol的特定分解产物(SOF4、SOF2、SO2F2、SO2、S2F10)所消耗的SF4同样为1mol，那么生成1mol这些特定分解产物所需要的最小能量与生成1mol的SF4所需的能量在理论上是相同的，均为488.6kJ/mol(p＝3atm)～693.0kJ/mol(p＝6atm)，所以Eip取值为488.6kJ/mol(p＝3atm)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SF6分解产物含量推算运行电气设备局部放电量的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、利用化学检测手段，对发生局部放电的SF6气体绝缘电气设备进行气体成分检测，记录各分解产物在a时刻的含量Xia和Xja，i是分解产物SOF4、SOF2、SO2F2、SO2、S2F10，j是分解产物H2S；S2、经过至少1小时后，再次对发生局部放电的SF6气体绝缘电气设备内气体成分进行检测，记录各分解产物在b时刻的含量Xib和Xjb；S3、利用高频局放检测仪、超高频局放检测仪或超声波局放检测仪对发生局部放电的SF6气体绝缘电气设备内发生局部放电的次数进行监测，记录时间t(t＝tb–ta)内发生局部放电的总次数Nt；S4、记录发生局部放电的SF6气体绝缘电气设备的运行电压U，设备气室内的绝对压力p，采用如下公式计算设备在t时间段内发生局部放电的平均放电量Q：Q=Eip×Σ(Xib-Xia)+Ejp×(Xjb-Xja)U×Nt×f]]>其中，Eip为分解产物SOF4、SOF2、SO2F2、SO2、S2F10在p压力下的理论摩尔生成能量；Ejp为分解产物H2S在p压力下的理论摩尔生成能量；f为局部放电电能转化率。...

【技术特征摘要】
1.一种SF6分解产物含量推算运行电气设备局部放电量的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、利用化学检测手段，对发生局部放电的SF6气体绝缘电气设备进行气体成分检测，记录各分解产物在a时刻的含量Xia和Xja，i是分解产物SOF4、SOF2、SO2F2、SO2、S2F10，j是分解产物H2S；S2、经过至少1小时后，再次对发生局部放电的SF6气体绝缘电气设备内气体成分进行检测，记录各分解产物在b时刻的含量Xib和Xjb；S3、利用高频局放检测仪、超高频局放检测仪或超声波局放检测仪对发生局部放电的SF6气体绝缘电气设备内发生局部放电的次数进行监测，记录时间t内发生局部放电的总次数Nt，t＝tb–ta；S4、记录发生局部放电的SF6气体绝缘电气设备的运行电压U，设备气室内的绝对压力p，采用如下公式计算设备在t时间段内发生局部放电的平均放电量Q：

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡萱，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网湖北省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11