一种不同金属材料对SF6直流PD分解的影响实验方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种不同金属材料对SF6直流PD分解的影响实验方法，用于解决现有技术中对于气体绝缘电气设备在线监测的研究鲜有直流条件以及不同金属材料下对SF6气体PD分解的影响的研究，无法厘清不同金属材料对SF6正极性直流PD分解过程的影响特性及作用机制的技术问题。本发明专利技术实施例方法包括：在相同的局部放电条件下进行不同金属材料突出物缺陷模型下SF6直流PD分解组分的检测。

Experimental method for effect of different metal materials on DC PD decomposition of SF6

The embodiment of the invention discloses a different metal materials the experimental methods of the effect of SF6 DC PD decomposition, for research on effects of SF6 gas decomposition of PD to solve DC conditions for little on gas insulated electrical equipment on-line monitoring of the existing technology and different metal materials, technical problems can not clarify the characteristics and mechanisms of different effects the metal material decomposition process of SF6 positive DC PD. The embodiment of the invention comprises the following steps: under the same partial discharge condition, the detection of SF6 DC PD decomposition components under different metal material protrusion defect models is carried out.

【技术实现步骤摘要】
一种不同金属材料对SF6直流PD分解的影响实验方法
本专利技术涉及气体电气绝缘设备的绝缘在线监测与诊断
，尤其涉及一种不同金属材料对SF6直流PD分解的影响实验方法。
技术介绍
气体绝缘组合电器(GasInsulatedSwitchgear,GIS)是指全部或者部分采用六氟化硫(SF6)气体作为绝缘介质的金属封闭式设备，其具有结构紧凑，占用面积较小，可靠性高，维护工作量较小，现场安装方便，电磁辐射小，环境适应能力强等优点，在国内外得到了大量的应用。随着GIS使用越来越广泛，电压等级也越来越高，其在电力系统中的重要性日益突出，GIS发生故障将对电力系统安全构成巨大的威胁，严重影响供电的连续性和稳定性，轻则造成经济损失，重则造成大面积停电，危害社会稳定和安全，因此必须对GIS的运行状况予以高度重视，尽量减少GIS故障发生的几率。然而，SF6气体绝缘电气设备在制造、装配和运行过程中无法避免地会出现一些绝缘缺陷，这些绝缘缺陷在长期运行过程中会逐渐劣化，当达到一定程度时会导致设备内部发生局部放电(PartialDischarge,PD)，在PD作用下，SF6气体会发生分解，生成的初级分解产物会与其中不可避免含有的微量空气和水分等杂质，发生反应生成如SO2F2、SOF2、CF4、SO2、SOF4、HF、CH4、CO2和SF4等产物。这些生成物会进一步加剧绝缘缺陷的劣化，从而使设备的整体绝缘性能降低，危及设备的安全运行。因此，厘清气体绝缘电气设备的早期绝缘状况对进行有效的GIS在线监测和故障诊断十分必要。目前国内外在气体绝缘电气设备在线监测的研究鲜有直流条件下的研究，而仅有的关于直流条件下研究也很少着重于金属材料对SF6气体PD分解的影响，仅能获得气体绝缘电气设备直流条件下SF6气体在多种绝缘缺陷下的分解组分等实验数据，不能进行不同金属对SF6直流PD分解影响的研究。然而，设备气室部件采用多种金属材料构件，在PD作用下，SF6分解的F原子可与多种金属发生反应，生成金属氟化物或者金属硫化物，而不同金属的物理性质和化学性质之间也有着较大的区别，电极材料与分解物的形成有着直接的关系。因此，只有厘清不同金属材料对SF6正极性直流PD分解过程的影响特性及作用机制，才能建立相应的故障诊断实用技术。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种不同金属材料对SF6直流PD分解的影响实验方法，解决了现有技术中对于气体绝缘电气设备在线监测的研究鲜有直流条件以及不同金属材料下对SF6气体PD分解的影响的研究，无法厘清不同金属材料对SF6正极性直流PD分解过程的影响特性及作用机制的技术问题。本专利技术实施例提供的一种不同金属材料对SF6直流PD分解的影响实验方法，包括：S1、用无水乙醇对金属突出物缺陷模型、气室封盖和气室腔体内壁进行擦拭，以除去残留杂质；S2、安装金属突出物缺陷模型后，关闭采样口球阀、进样口球阀和压力表针阀，并打开真空泵球阀，将真空泵通电运行，对SF6放电气室抽真空，当SF6放电气室真空度为0.005～0，01MPa时，依次关闭真空泵和真空泵球阀，并静止24小时，观察SF6放电气室密封性，并进一步排除吸附在器壁上的残留杂质；S3、连接各个试验装置并检查电路；打开压力表针阀，再依次打开真空泵和真空泵球阀，将SF6放电气室再次抽至真空，当SF6放电气室真空度为0.005～0.01MPa时，依次关闭真空泵和真空泵球阀；打开进样口球阀，并从进样口充入体积分数为99.999％为SF6气体，直至压力表所示读数为大气压时，关闭进样口球阀停止进样；静置10分钟后，依次打开真空泵和真空泵球阀，将SF6放电气室再次抽至真空，当SF6放电气室真空度为0.005～0.01MPa时依次关闭真空泵和真空泵球阀；重复S3步骤3次，以充分排出气室内杂质气体；S4、打开进样口球阀，并从进样口充入体积分数为99.999％为SF6气体，直至SF6放电气室内气压达到0.3MPa；关闭进样口球阀，对SF6放电气室中的H2O和O2含量进行测量，然后静置24个小时；S5、调节调压控制台，逐步升高电压，当高速数字示波器上的波形刚出现PD脉冲时，记录下该时刻调压控制台所示电压，并记为起始放电电压20.75kV；再施加起始放电电压1.2倍的电压24.9kV作为实验电压，使金属突出物缺陷模型在SF6放电气室内产生直流PD；S6、在局部放电进行的96个小时内，每隔12个小时关闭调压控制台，打开真空泵将采样口和气相色谱质谱联用仪相连的PTFE软管抽至真空；关闭真空泵并打开采样口球阀，通过气相色谱质谱联用仪对样气进行分析；分析结束后，关闭采样口球阀，并打开真空泵将PTFE软管抽至真空；关闭真空泵，将调压控制台调至所施加的实验电压；金属突出物缺陷模型包括纯铝金属突出物缺陷模型、黄铜金属突出物缺陷模型、18/8不锈钢金属突出物缺陷模型。从以上技术方案可以看出，本专利技术实施例具有以下优点：本专利技术实施例提供了一种不同金属材料对SF6直流PD分解的影响实验方法，能良好的模拟直流SF6电气绝缘设备中，不同金属突出物缺陷造成的PD故障状态，填补了现有检测SF6分解气体组分评估SF6绝缘电气设备状态的实验设备及方法不能评估不同金属材料对SF6直流PD分解的影响的空白，为厘清金属材料对SF6直流PD分解的影响特性及其作用机制创造了可能；为科研、教学及工程实际中，因不同金属材料缺陷对SF6直流PD分解的影响提供了一种简单易行的测试方法，解决了现有技术中对于气体绝缘电气设备在线监测的研究鲜有直流条件以及不同金属材料下对SF6气体PD分解的影响的研究，无法厘清不同金属材料对SF6正极性直流PD分解过程的影响特性及作用机制的技术问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例中提供的一种基于不同金属材料对SF6直流PD分解的影响实验装置的实验电路原理框图；图2为本专利技术实施例中提供的一种SF6放电气室的结构示意图；图3为本专利技术实施例中提供的一种SF6放电气室的俯视图；图4为本专利技术实施例中提供的金属突出物缺陷模型的结构示意图；图5为本专利技术实施例中提供的不同金属材料对SF6直流PD分解的影响实验方法检测的CF4含量的变化曲线图；图6为本专利技术实施例中提供的不同金属材料对SF6直流PD分解的影响实验方法检测的CO2含量的变化曲线图；图7为本专利技术实施例中提供的不同金属材料对SF6直流PD分解的影响实验方法检测的SOF2含量的变化曲线图；图8为本专利技术实施例中提供的不同金属材料对SF6直流PD分解的影响实验方法检测的SO2F2含量的变化曲线图；图9为本专利技术实施例中提供的不同金属材料对SF6直流PD分解的影响实验方法检测的SO2含量的变化曲线图。图示说明，1.调压变压台，2.高压无晕实验变压器，3.保护电阻，4.分压电容器，5.高压整流硅堆，6.滤波电容，7.耦合电容，8.50Ω无感电阻，9.高速数字示波器，10.SF6放电气室，11.气相色谱质谱联用仪，12.高压SF6/空气套管，13本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不同金属材料对SF6直流PD分解的影响实验方法，其特征在于，包括：S1、用无水乙醇对金属突出物缺陷模型、气室封盖和气室腔体内壁进行擦拭，以除去残留杂质；S2、安装金属突出物缺陷模型后，关闭采样口球阀、进样口球阀和压力表针阀，并打开真空泵球阀，将真空泵通电运行，对SF6放电气室抽真空，当SF6放电气室真空度为0.005～0，01MPa时，依次关闭真空泵和真空泵球阀，并静止24小时，观察SF6放电气室密封性，并进一步排除吸附在器壁上的残留杂质；S3、连接各个试验装置并检查电路；打开压力表针阀，再依次打开真空泵和真空泵球阀，将SF6放电气室再次抽至真空，当SF6放电气室真空度为0.005～0.01MPa时，依次关闭真空泵和真空泵球阀；打开进样口球阀，并从进样口充入体积分数为99.999％为SF6气体，直至压力表所示读数为大气压时，关闭进样口球阀停止进样；静置10分钟后，依次打开真空泵和真空泵球阀，将SF6放电气室再次抽至真空，当SF6放电气室真空度为0.005～0.01MPa时依次关闭真空泵和真空泵球阀；重复S3步骤3次，以充分排出气室内杂质气体；S4、打开进样口球阀，并从进样口充入体积分数为99.999％为SF6气体，直至SF6放电气室内气压达到0.3MPa；关闭进样口球阀，对SF6放电气室中的H2O和O2含量进行测量，然后静置24个小时；S5、调节调压控制台，逐步升高电压，当高速数字示波器上的波形刚出现PD脉冲时，记录下该时刻调压控制台所示电压，并记为起始放电电压20.75kV；再施加起始放电电压1.2倍的电压24.9kV作为实验电压，使金属突出物缺陷模型在SF6放电气室内产生直流PD；S6、在局部放电进行的96个小时内，每隔12个小时关闭调压控制台，打开真空泵将采样口和气相色谱质谱联用仪相连的PTFE软管抽至真空；关闭真空泵并打开采样口球阀，通过气相色谱质谱联用仪对样气进行分析；分析结束后，关闭采样口球阀，并打开真空泵将PTFE软管抽至真空；关闭真空泵，将调压控制台调至所施加的实验电压；所述金属突出物缺陷模型包括纯铝金属突出物缺陷模型、黄铜金属突出物缺陷模型、18/8不锈钢金属突出物缺陷模型。...

【技术特征摘要】
1.一种不同金属材料对SF6直流PD分解的影响实验方法，其特征在于，包括：S1、用无水乙醇对金属突出物缺陷模型、气室封盖和气室腔体内壁进行擦拭，以除去残留杂质；S2、安装金属突出物缺陷模型后，关闭采样口球阀、进样口球阀和压力表针阀，并打开真空泵球阀，将真空泵通电运行，对SF6放电气室抽真空，当SF6放电气室真空度为0.005～0，01MPa时，依次关闭真空泵和真空泵球阀，并静止24小时，观察SF6放电气室密封性，并进一步排除吸附在器壁上的残留杂质；S3、连接各个试验装置并检查电路；打开压力表针阀，再依次打开真空泵和真空泵球阀，将SF6放电气室再次抽至真空，当SF6放电气室真空度为0.005～0.01MPa时，依次关闭真空泵和真空泵球阀；打开进样口球阀，并从进样口充入体积分数为99.999％为SF6气体，直至压力表所示读数为大气压时，关闭进样口球阀停止进样；静置10分钟后，依次打开真空泵和真空泵球阀，将SF6放电气室再次抽至真空，当SF6放电气室真空度为0.005～0.01MPa时依次关闭真空泵和真空泵球...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐念，李丽，樊小鹏，周永言，黎晓淀，邹庄磊，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44