[发明专利]一种用于测试SF6气体放电分解产物特性的试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及气体绝缘全封闭式组合电器(GIS)故障诊断技术领域，涉及应用SF₆气体分解产物检测以分析诊断设备运行状况这一研究课题。

背景技术

气体绝缘全封闭式组合电器(Gas-insulated metal-enclosed switchgear，GIS)因其结构紧凑，占地面积小，可靠性高等特点在超高压和特高压电网中得到了广泛推广。据国际大电网会议(CIGRE)统计表明，GIS年故障率为0.01～0.02/站，约为常规设备故障率的10％。随着GIS的大规模使用，因内部绝缘材料和安装质量问题引起的故障和事故逐渐增多，作为电网系统最重要的电力设备之一，GIS一旦发生故障将会造成严重的后果，其直接危害变电站主设备受损，造成供电中断，带来大面积区域停电，影响正常的生活、生产甚至社会稳定。因此，提高GIS运行的可靠性对整个电网的安全可靠运行具有十分重要的意义。

GIS在工厂中制造、试验之后，是以运输单元的方式运往安装工地的。设备在运输、储存和安装中可能发生的问题有零部件松动、脱落，电极表面刮伤或安装错位引起的电极表面缺陷，导电微粒进入或工具遗忘在装置内等，这些隐患的存在和发展会造成设备内部发生火花放电、电晕、局部放电和过热等问题，导致绝缘气体SF₆发生分解及复杂的化学反应，生成多种由氟、硫和氧等组成的气体化合物，伴随产生的电信号和产物信号在反映故障的同时，也可用于诊断故障。

局部放电检测是对GIS进行故障诊断的重要手段之一。围绕GIS局部放电检测，国内外的研究者进行了大量的研究，提出了多种检测方法。这些方法可以分为四类：检测超高频(UHF)电磁波、放电电流或导体电压变动等电气信号的方法；检测超声(AE)或振动的方法；检测发光的方法；检测SF₆气体分解物的方法。目前，国内外关于UHF检测法和AE检测法的研究比较活跃，但这两种方法有一个共同的弱点，就是易于受到外界噪声的干扰。与UHF检测法和AE检测法相比，检测SF₆气体分解物的方法具有不受电磁噪声和振动干扰的优点，适合于现场使用；初步研究表明，不同放电类型可能导致SF₆分解过程与气体分解产物种类及含量不同，而且随着局部放电和过热的持续，SF₆分解气体的量也将逐渐累积，故该方法非常适合于GIS状态长期监测。

目前，大多数研究只是简单罗列SF₆气体分解物的种类，既没有研究反映故障的典型气体种类，也没有研究缺陷条件和典型气体浓度之间的关系，以及各种典型气体浓度之间的相互关系。此外，分解产物组分较多，含量微少不易测量，化学反应复杂，使得SF₆气体在放电作用下化学反应过程成为一个研究难题。

发明内容

本发明的目的是在实验室模拟多种故障放电，采用傅里叶红外光谱作为检测手段，研究各种放电类型下SF₆气体分解产物组分及含量规律，提取出反映放电故障的典型气体及特征量，为应用SF₆气体分解产物诊断设备运行状况这一课题奠定试验和理论基础。

本发明是通过以下技术方案来解决：

一种用于研究SF₆气体放电分解产物特性的试验装置，包括：带有过流保护的试验变压器、阻容分压器、气体放电装置，放电电极的放电发光情况，可用单反相机透过嵌在合页门上的石英玻璃进行记录，压力表监测气体放电装置内的气压大小，阻容分压器和放电量检测单元将信号通过同轴电缆传输到示波器，纯SF₆气体经聚四氟乙烯管由进气口充入气体放电装置，试验结束后的废气经出气口使用真空泵抽离，采样口用于采集试验气样，真空表监测气体池及聚四氟乙烯管道内的气压情况，傅里叶红外光谱仪扫描气体池内的试验气样，得到SF₆气体分解产物的吸光度光谱图。

所述的放电电极采用外螺纹形式，可以方便地更换，模拟不同类型的放电故障，包括针板电晕放电，火花放电，颗粒放电和悬浮电位放电等类型。

所述的合页门便于试验中更换电极及准确调整电极的位置，此外，可便于清洗腔体内部，保持试验环境的洁净。

所述的放电量检测单元设计为50Ω的检测阻抗，将放电产生的电流脉冲信号转化成电压脉冲信号，同时采用二极管双限幅电路对检测阻抗进行保护。

所述的气体池用于采集试验气样，首先使用真空泵将聚四氟乙烯管及气体池抽真空，然后调节阀门，充入定量气样此过程由真空表(-0.1MPa～0)进行监测。