[发明专利]一种基于气体组分分析的GIS绝缘状态诊断方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种基于气体组分分析的GIS绝缘状态诊断方法。

背景技术

由于其运行可靠性高、占地面积小等特点，气体绝缘封闭组合电器（gas insulated switchgear，GIS）在当前电网运行中得到了广泛的应用，相关的绝缘状态监测与诊断研究变得更加重要。

根据所检测信号种类的不同，传统的GIS状态诊断方法可分为电类和非电类两种。其中，电类包括脉冲电流法和超高频法两种；非电类包括超声法、光检测法和气体组分分析法三种。

脉冲电流法是投入实际应用时间最长的一种状态监测方法，相关的测试分析手段已形成国际IEC标准。但由于所取脉冲电流信号易受现场电磁噪声干扰，该方法很难用于设备的在线状态检测。

超高频法提取300MHz~3GHz范围内由放电产生的电磁波信号，检测系统抗电磁干扰能力强，在设备状态检测中得到了初步的应用，但在局部放电量的确定和后期的模式识别方面仍需进一步的研究。

超声法的监测对象为伴随放电产生的声波，监测频率一般选为1kHz~20kHz。通过布置于腔体外不同位置传感器所采集信号的对比，可实现放电源的定位。超声法的优点是属于非侵入式检测，能较便捷的应用于现场。但由于声波在气体中传播的衰减较快、畸变较严重，所以监测灵敏度比较低，基本不能用来定量，一般需要辅助其他方法综合诊断。

光检测法以检测放电产生的光辐射为测量依据，但由于设备腔体一般不具备透光性，光检测法在内部绝缘状态诊断上存在很大的局限。

气体组分分析法是一种针对SF6气体绝缘设备特有的状态诊断方法，近年来得到了学术界的广泛关注并初步应用于实际。SF6在设备内部存在放电时会与气体中的微量杂质反应生成多种分解产物，且产物的种类、含量及变化趋势会因放电类型和严重程度的不同存在显著差异。配合分解机理的研究和高精度气体组分检测系统的开发，通过监测气体分解产物来实现设备绝缘状态诊断是可行的。

几种常见的设备状态监测手段对比如表1所示，发现气体组分分析法具备检测灵敏度高、不受现场电磁噪声干扰等优点，是一种应用前景非常广阔的方法。与传统的电类监测方法结合，可以达到综合较优的检测效果。

表1设备状态监测方法对比

目前常用的气体组分分析方法有气相色谱法（Gas Chromatography，简称GC）、红外光谱法（Infrared Spectroscopy，简称IR）、质谱法、检测管法、气敏传感器法和离子迁移谱法六类，在此基础上还衍生出气-红联用、气-质联用等方法。GC法较常用于痕量组分的高精度定量，配合标准样品的选取可实现未知组分的定性，是目前广泛采用的一种组分分析方法。IR法配合长光程气体池也可实现未知组分的定性，但由于高浓度SF6背景峰的干扰，检出精度和准确度都受到了很大程度的限制。质谱法记录不同质荷比分子裂片的相对强度，主要用于分析样品的元素组成和化学结构，复杂混合物的定性、定量则需要GC法的配合。检测管法主要针对二氧化硫SO2和氢氟酸HF，利用HF与氢氧化钠NaOH反应和SO2与碘反应的颜色变化进行检测。气敏传感器法根据传感器的不同可分为半导体和电化学两类。半导体气敏传感器元件表面吸附被测气体后，其电学特性会发生变化。电化学气敏传感器则通过与被测气体反应并产生与其浓度正相关的电信号来工作。检测管法和气敏传感器法的检测限都相对较高，并且由于酸性气体间的交互反应容易发生误判。离子迁移谱法利用电场中离子迁移速度的差别来进行离子的定性和定量。实际应用中，仅能给出气体分解产物总量的大致范围，属于一种定性的检测方法。

综合以上，气体组分分析法在GIS绝缘状态诊断的现场应用推广上具备独到的优势，但仍然无法准确建立气体组分与缺陷类型之间的对应关系，也即取法识别设备内部缺陷的种类和严重程度，为设备的故障诊断及后续处理提供依据。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种基于气体组分分析的GIS绝缘状态诊断方法，包括：

利用精密镜面露点法测定GIS气室内的水分含量；

在所述GIS气室内的水分含量满足要求时，测定GIS气室内的气体分解组分的种类和含量，判断GIS设备内部是否存在放电；

若所述GIS设备内部存在放电，则根据GIS设备内部是否出现含碳的放电相关气体分解组分，判断GIS设备内部放电涉及有机绝缘介质还是涉及非有机绝缘介质。