[發明專利]一種不同金屬材料對SF6交流PD分解的影響實驗裝置及其方法

在審

• 申請號: 201710401625.2
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN107015132A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 程林;曾福平;唐炬;漲潮海;蔡煒;張曉星;姚強;苗玉龍;邱妮
• 申請（專利權）人: 國網電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司;武漢大學;國網重慶市電力公司電力科學研究院;國網湖北省電力公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 魯力

技術領域

本發明屬于氣體電氣絕緣設備的絕緣在線監測與診斷技術領域，具體涉及一種不同金屬對六氟化硫(SF₆)交流氣體絕緣設備局部放電故障模擬實驗裝置及其方法。

背景技術

隨著電力事業的發展，SF₆由于其良好的絕緣性能、優異的滅弧性和較好的冷卻性，已被廣泛應用于如氣體絕緣組電器(Gas InsulateSwitchgear,GIS)等電力系統設備。隨著GIS使用越來越廣泛，電壓等級也越來越高，其在電力系統中的重要性日益突出，GIS發生故障將對電力系統安全構成巨大的威脅，嚴重影響供電的連續性和穩定性，輕則造成經濟損失，重則造成大面積停電，因此必須對GIS的運行狀況予以高度重視，盡量減少GIS故障發生的幾率。

然而，SF₆氣體絕緣電氣設備在制造、裝配和運行過程中無法避免地會出現金屬突出物或者金屬自由微粒等絕緣缺陷，這些絕緣缺陷在長期運行過程中會逐漸劣化，當達到一定程度時會導致設備內部發生局部放電(PartialDischarge,PD)，在PD作用下，SF₆氣體會發生分解，生成一系列的低氟硫化物SF_x(如SF₅、SF₄、SF₃、SF₂、SF)及F原子等，這些分解產物如遇微量水分、氧氣等雜質氣體還會發生一系列更為復雜的化學反應，生成如SO₂F₂、SOF₂、CF₄、SO₂、SOF₄、HF、CH₄、CO₂和H₂S等產物。初步研究發現，解產物的含量大小及其變化規律與PD類型及其嚴重程度有著緊密的內在關系，因此，可以利用SF₆分解特性來監測氣體絕緣設備的絕緣狀態，并進行故障診斷。

目前關于SF₆在交流PD下分解特性的研究已成本領域的研究熱點。但國內外在氣體絕緣電氣設備在線監測的研究很少有針對不同金屬材料對SF₆交流PD分解的影響。

如專利號為ZL200710078493.0的“六氟化硫放電分解氣體組分分析系統及其使用方法”專利和專利號為ZL 201210089955.X的“絕緣氣體局部放電分解組分多區域檢測系統及其方法”專利，只針對交流條件下氣體絕緣電氣設備實驗的模擬，僅能獲得氣體絕緣電氣設備交流條件下氣體的分解組分等實驗數據，不能進行不同金屬材料對SF₆交流PD分解的影響的相關的模擬實驗。然而，設備氣室部件采用多種金屬材料構件，在PD作用下，SF₆分解的F原子可與多種金屬發生反應，生成金屬氟化物或者金屬硫化物，而不同金屬的物理性質和化學性質之間也有著較大的區別，電極材料與分解物的形成有著直接的關系。因此，只有厘清不同金屬材料對SF₆正極性直流PD分解過程的影響特性及作用機制，才能建立相應的故障診斷實用技術。

中國專利文獻CN1012059485A于2007年10月24日公開了六氟化硫放電分解氣體組分分析系統及其使用方法，包括以下部件：

調壓控制臺、隔離變壓器、無暈實驗變壓器、無局放保護電阻、電容分壓器、六氟化硫放電分解裝置、無感檢測阻抗、匹配阻抗、高速數字存儲示波器和氣相色譜儀。

國專利文獻CN1012059485A于2007年10月24日公開了六氟化硫放電分解氣體組分分析系統及其使用方法，包括以下主要步驟：

抽真空、充氣、測量起始PD電壓、產生局部放電、采氣、組分分析和放電脈沖信號采集。

發明內容

針對現有的氣體絕緣電氣設備的故障模擬實驗裝置的不足，提供一種不同技術材料對SF₆交流PD分解的影響實驗裝置及方法，能在實驗室模擬交流條件下氣體絕緣電氣設備內各種不同金屬材料構成的金屬突出物缺陷模型下的PD，獲得不同金屬材料對分解氣體組分及其含量等特征量的影響，為氣體絕緣電氣設備的在線監測和絕緣狀態評估提供了可能。

實現本發明目的的技術方案是：