[发明专利]利用SF6压力波动判断SF6电气设备故障的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于电力电气设备技术领域，涉及一种高压电气设备故障监测的方法及装置，特别是一种利用六氟化硫(SF₆)压力波动判断高压六氟化硫电气设备故障的方法及装置。

背景技术

六氟化硫(SF₆)具有优异的电气绝缘和灭弧性能，被认为是迄今最理想的气体绝缘、灭弧介质。SF₆气体的独特性质使采用它作为绝缘灭弧介质的电气设备具有绝缘强度高、灭弧能力强、开断容量大、防火防爆、体积小、占地面积和占用空间小、重量轻、噪音小、运行温度低、安装方便、全密封电器安全可靠、无氧化问题、维修周期长等诸多优点。随着当今电力工业的快速发展，SF₆电气设备已得到越来越广泛的应用，其各级设备特别是高电压和超高电压等级设备的应用类型也越来越多，包括全封闭组合电器(GIS)、断路器(GCB)、变压器、电流互感器(GICT)、电压互感器(GIPT)、电力电缆(GIC)、套管、避雷器等，为电力系统的安全经济运行起到了良好的作用。

虽然SF₆气体作为电气绝缘、灭弧介质具有很大的优越性，但SF₆气体状态的变化对设备电气性能及人类的生存环境影响很大，具体体现在压力、温度、湿度、密度、空气、电弧分解物等对设备的电气性能的影响。SF₆气体的电气特性与气体的状态紧密相关，不同状态下SF₆所表现的电气性能差异很大，所以在设备运行过程中要始终保持气体在最佳状态下才能保证SF₆电气设备的稳定运行，同时，由于SF₆电气设备的开关机构、一次电路及触头部分等均封闭在SF₆作为绝缘气体的密封气室中，电路相关的故障或多或少都会引起SF₆气体相关状态参数的变化，严重者可能引发各种情况的事故，因此，通过在线检测并分析SF₆气体的状态参数的变化在很大程度上有助于设备故障的发现、诊断、定位。

在本发明技术方案提出之前，用于对SF₆设备气体状态进行检测的方法主要有离线水分测量、气体泄漏检测、电弧分解产物检测、机械式密度继电器及压力表检测以及数字式密度继电器检测等方式，它们基本上都属离线测试，其中的每种方式在具体应用中都存在一些缺陷，综述及分析如下。

离线水分测量：目前测试SF₆气体的微量水分含量是依靠离线式水分仪进行的，按《电力设备预防性试验规程》规定，每隔1~3年对设备进行一次测试。它的优点是测试精度高，缺点是测试受环境条件的影响巨大、要向大气环境排放SF₆气体、不能反映水分变化的即时状况、耗费人力物力。

气体泄漏检测：按国标GB8905-1997《SF₆电气设备中气体管理和监测导则》中规定，SF₆设备的年漏气率应≤1％。运行的SF₆设备发生泄漏时，可以通过局部包扎法或压力折算法检测并计算设备的年漏气率。采用局部包扎法检测时首先要停运设备，再用塑料薄膜包扎被怀疑的泄漏点进行检测，这样造成少送电损失、耗费人力物力、不能全面即时地反映设备密封状况；压力折算法是通过一定周期内压力表的变化来计算年漏气率的，设备内气体密度是通过人工观察压力表示值并查SF₆密度曲线图得来的，实际检测中由于压力表的精度较低、SF₆密度曲线图分度较粗、人工测算偏差较大等原因而很难得到精确值，必须要有足够的周期时间及很大的泄漏才能发现泄漏，故很难在故障发生的初期发现泄漏。

电弧分解产物检测：电弧分解产物的检测结果可反映设备气体的状况及作为设备内部故障判断的参考判据。目前国际上常用的检测方法分为两种：试验室高级分析仪器分析及现场化学检测管测试。试验室高级分析仪器分析要借助色谱仪—质谱仪—红外分光光度计联合测试，仪器造价昂贵，需要现场采样然后在实验室分析，采样方式复杂、要求操作水平高、影响因素多、即时性差，因此一般只作研究用途；现场检测管测试法虽然方便，但精度较低，属于半定量试验方法。