六氟化硫氣體絕緣介質電-熱結合的分解模擬實驗方法
六氟化硫氣體絕緣介質電-熱結合的分解模擬實驗方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種六氟化硫氣體絕緣介質電-熱結合的分解模擬實驗方法，使用申請?zhí)枮?01310551600.2的“一種六氟化硫分解實驗系統(tǒng)”，包括檢查實驗系統(tǒng)的密封性能、清洗缸體、充入SF6氣體的步驟，還包括以下步驟：測量最大外施實驗電壓 U max、安裝平行板電極和發(fā)熱體測量起始放電電壓Ust、實驗電壓為U=0.5Ust時測量SF6的初始分解溫度T0、實驗電壓為U=0.5Ust時不同溫度下SF6的分解實驗，本發(fā)明具有的技術效果是：能模擬SF6氣體絕緣電氣設備中電-熱結合的故障狀態(tài)，彌補了現(xiàn)有通過檢測SF6分解氣體組分評估SF6絕緣電氣設備狀態(tài)的實驗方法及評估方法僅考慮SF6氣體絕緣電氣設備內放電性故障或過熱性故障而未考慮二者同時存在的不足，提高了對SF6氣體絕緣電氣設備故障判斷的準確性。
【專利說明】六氟化硫氣體絕緣介質電-熱結合的分解模擬實驗方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣體絕緣介質，具體涉及一種六氟化硫(SF6)氣體絕緣介質分解模擬實驗方法。
【背景技術】
[0002]SF6氣體絕緣裝備(如氣體絕緣開關GIS和氣體絕緣變壓器GIT等)由于其運行穩(wěn)定、結構緊湊和維護工作量小的優(yōu)點，在現(xiàn)代電網的建設和改造中，得到了廣泛的應用，并已逐步成為現(xiàn)代電網的主要設備之一。盡管SF6氣體絕緣裝備運行的可靠性要高于其他普通的電氣設備，但運行經驗表明:其內部導電接頭因制造、安裝工藝等問題常常會出現(xiàn)接觸不良，造成接觸電阻變大，接觸點在正常的工作電流作用下會導致不正常的發(fā)熱進而誘發(fā)局部過熱性故障(Partial Over-thermal Fault,簡稱P0F),由于SF6氣體絕緣裝備內部的特殊結構，使得目前還沒有一種能夠有效監(jiān)測POF故障的監(jiān)測方法。在POF的作用下，SF6氣體絕緣電氣設備內部的主要絕緣介質SF6會發(fā)生分解生成各種低氟硫化物SFx，這些SFx會與設備內部混雜的微量H2O和O2等發(fā)生一系列復雜的反應生成各種特征分解產物如S02F2、SOF2, SO2, H2S, CO2和CF4等，而這些分解特征產物及其含量與POF的故障狀態(tài)存在密切關系O
[0003]中國專利文獻CN102495319A于2012年6月13日公開了一種六氟化硫氣體絕緣設備接觸面過熱性故障的模擬實驗方法，包括以下主要步驟:
1、檢查實驗裝置的密封性能
打開實驗裝置的真空壓力表球閥和真空泵球閥，然后啟動真空泵，對實驗裝置的缸體抽真空，當缸體內的真空度為0.005?0.0lMPa時，依次關閉所述的真空泵球閥和真空泵，靜置10?12小時后再觀察實驗裝置的真空壓力表示數(shù)，當所述的真空壓力表示數(shù)保持在0.005?0.012MPa時，表明實驗裝置在真空狀態(tài)下的密封性完好；再打開實驗裝置的SF6氣瓶的閥門和進氣球閥，向實驗裝置的缸體內充入SF6氣體，直至所述的缸體內氣壓達到
0.2?0.3MPa為止，然后依次關閉所述的SF6氣瓶的閥門和進氣球閥，靜置10?12小時再觀察真空壓力表示數(shù)，當真空壓力表示數(shù)保持在0.195?0.3MPa時，表明實驗裝置在正壓狀態(tài)下的密封性完好。
[0004]2、清洗缸體
先打開真空泵球閥，啟動真空泵，對實驗裝置的缸體抽真空，當缸體內的真空度為
0.005?0.0lMPa時，依次關閉真空泵球閥和真空泵，再打開實驗裝置的SF6氣瓶的閥門和進氣球閥，向實驗裝置的缸體內充入SF6氣體，直到缸體內氣壓值為0.15?0.25MPa時為止，然后依次關閉所述的SF6氣瓶的閥門和進氣球閥，對實驗裝置的缸體進行清洗。按前述操作步驟，先抽真空，再充入SF6氣體清洗，如此重復沖洗2?5次后，再次對所述的缸體抽真空，然后靜置10?12h，使所述的缸體內附著的SF6氣體的分解氣體和水分充分氣化釋放，然后先充入SF6氣體，再抽真空。
[0005]3、充入SF6氣體在清洗缸體之后，打開實驗裝置的SF6氣瓶的閥門和進氣球閥，向實驗裝置的缸體內充入SF6氣體，直至氣壓為0.1?0.4MPa為止，然后依次關閉所述的SF6氣瓶的閥門和進氣球閥。
[0006]4、進行過熱性故障的模擬實驗。
[0007]上述實驗方法存在的不足之處在于:它只能對過熱性故障的六氟化硫氣體分解進行測試。但在實際運行中的3匕氣體絕緣裝備內部發(fā)生POF時，故障點不但會有局部高熱的作用，同時還會處于高場強區(qū)域。即電-熱共存狀態(tài)。雖然接頭部位由于接觸不良導致的POF—般不會同時伴隨產生放電性故障，但是由于局部高溫的作用下會導致SF6氣體絕緣介質和高壓金屬導體表面發(fā)生熱電離，形成游離的熱電子、各種帶電粒子以及分子碎片，產生的游離熱電子和帶電粒子必將在故障點處的固有強電場作用下重新獲得能量并加速，當電子積累的能量達到一定程度后便會發(fā)生電子碰撞電離，進一步加劇SF6氣體絕緣介質的分解。因此，當實際運行中的SF6氣體絕緣裝備發(fā)生POF時，SF6的分解實際上是內部固有強電場和故障形成的局部高溫熱場共同作用的結果。
[0008]中國專利文獻CN101059485A于2007年10月24日公開一種六氟化硫放電分解組分分析系統(tǒng)及其使用方法，該測試方法包括如下步驟:I)用真空泵對六氟化硫放電分解裝置抽真空；2)通過進氣針閥對六氟化硫放電分解裝置沖入SF6氣體；3)測量最大外施實驗電壓和起始ro電壓；4)產生不同電極下的ro ；5)采集氣體；6)氣體組分分析；7)采集ro脈沖信號波形，并進行故障診斷和模式識別。該測試方法存在的不足之處在于:它對放電過程中的六氟化硫氣體分解進行測試，并未考慮放電過程所伴隨的“熱”作用。
[0009]如果在利用SF6分解組分進行故障診斷時，放電和局部過熱對六氟化硫氣體分解的影響兩個要素只考慮其中一個因素，而忽視另一重要因素，則據此得出的診斷結果將會出現(xiàn)一些偏差，為電網的安全可靠運行帶來一些不必要的損失。
【發(fā)明內容】
[0010]針對現(xiàn)有的SF6氣體絕緣裝備故障模擬實驗方法的不足，本發(fā)明所要解決的技術問題就是提供一種六氟化硫氣體絕緣介質電-熱結合的分解模擬實驗方法，它能在實驗室更加真實的模擬Gis等SF6氣體絕緣裝備內不同程度的故障狀態(tài)和SF6氣體絕緣介質在該故障過程中伴隨的電一熱作用下分解過程，并獲得氣室內SF6分解氣體組分及其含量的數(shù)據，為進一步完善評估SF6氣體絕緣裝備絕緣狀態(tài)提供可靠的實驗基礎。
[0011]本發(fā)明所要解決的技術問題是通過這樣的技術方案實現(xiàn)的，它使用申請?zhí)枮?01310551600.2的“一種六氟化硫分解實驗系統(tǒng)”，對六氟化硫氣體絕緣介質電-熱結合的分解進行模擬實驗和分析，包括檢查實驗系統(tǒng)的密封性能、清洗缸體、充入SF6氣體的步驟，還包括以下步驟:
1、測量最大外施實驗電壓^max
在不放置平行板電極和發(fā)熱體的情況下，接好實驗線路，調節(jié)調壓器，緩慢升高實驗電壓，仔細觀察高速數(shù)字存儲示波器上有無信號，當出現(xiàn)微小放電脈沖信號時，記錄下此時加在模擬實驗裝置上的外施電壓Vniax ;
2、安裝平行板電極和發(fā)熱體，測量起始放電電壓Ust
調壓器將電壓降至OV后，關閉調壓器開關，用接地棒對高壓實驗設備進行放電，打開真空壓力表球閥和真空泵球閥，然后啟動真空泵，對缸體抽真空以排盡缸體內的SF6氣體及其分解氣體；然后打開缸體的封口，通過高壓套管和低壓套管內導體的螺紋將平行板電極安裝在高壓套管和低壓套管之間，并調整到適當?shù)母叨?；將鋁或電解銅材質的發(fā)熱體的兩個接線極，通過硬質絕緣銅導線分別與接線柱安裝法蘭的兩個發(fā)熱體接線柱連接，并通過絕緣支柱將所述的發(fā)熱體支撐在所述的兩平行板電極的中心軸線處；發(fā)熱體溫度傳感器設置于所述的發(fā)熱體的側面上，將所述的發(fā)熱體溫度傳感器的兩端通過導線分別與接線柱安裝法蘭的兩個發(fā)熱體溫度傳感器接線柱連接，最后蓋上缸體的封口 ；
再次經過檢查實驗系統(tǒng)的密封性能、清洗缸體、充入SF6氣體之后，在不接通熱電極控制電路的情況下，連接好實驗電路，調節(jié)調壓器，緩慢升高實驗電壓，仔細觀察高速數(shù)字存儲示波器上有無信號，當出現(xiàn)微小放電脈沖信號時，記錄下此時加在模擬實驗裝置上的外施電壓Ust ；
3、實驗電壓為U=0.5Ust時，測量SF6的初始分解溫度Ttl
調壓器將電壓降至OV后，關閉調壓器開關，用接地棒對高壓實驗設備進行放電；經過清洗缸體、充入SF6氣體之后，連接好實驗電路，調節(jié)調壓器，緩慢升高施加在平行板電極間的電壓至實驗所需電壓值U，再調節(jié)智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀，設定實驗初始溫度值T=10 V，以10°C為步長，每I小時采集氣體和氣體組分分析，每3小時手動提高一次溫度的設定值；直到所采集的氣體樣品中的SOF2含量開始增長時，記錄下智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀的溫度顯示值Ttl,此溫度值即為實驗電壓為U=0.5Ust時，電-熱結合分解模擬實驗中SF6的初始分解溫度值；
4、實驗電壓為U=0.5Ust時，不同溫度下SF6的分解實驗
調壓器將電壓降至O后，關閉調壓器開關，用接地棒對高壓實驗設備進行放電；實施清洗缸體和充入SF6氣體，連接好實驗電路，調節(jié)調壓器，緩慢升高施加在平行板電極間的電壓至實驗所需電壓值U，再調節(jié)智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀至溫度設定值=WSF6的初始分解溫度值Ttl開始至500°C，設置I\、T2、T3……Tltl共10個溫度設定值；手動調節(jié)所述的智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀至溫度設定值T1后，智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀自動調節(jié)所述的發(fā)熱體的表面發(fā)熱溫度至T1進行10小時實驗，每隔I小時采集氣體和氣體組分分析；
溫度設定值T1的實驗結束，經過清洗缸體、充入5^氣體之后，調節(jié)調壓器，緩慢升高電壓至實驗所需電壓值U，手動調節(jié)所述的智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀至溫度設定值T2，進行10小時實驗，每隔I小時采集氣體和氣體組分分析；
溫度設定值T2的實驗結束，經過清洗缸體、充入SF6氣體之后，如此重復進行實驗，分別測得溫度設定值T3、T4……Tltl下的SF6氣體分解組分及其含量的數(shù)據；最后根據檢測到的T1?Tltl下的分解氣體組分中S02F2、SOF2, SO2, CO2, CF4的含量，繪制出實驗電壓為U時，SF6氣體分解組分與發(fā)熱體表面發(fā)熱溫度的關系曲線。
[0012]采用上述技術方案后，本發(fā)明具有以下技術效果:
能模擬SF6氣體絕緣電氣設備中電-熱結合的故障狀態(tài)，彌補了現(xiàn)有通過檢測SF6分解氣體組分評估SF6絕緣電氣設備狀態(tài)的實驗方法及評估方法僅考慮SF6氣體絕緣電氣設備內放電性故障或過熱性故障而未考慮二者同時存在的不足，提高了對SF6氣體絕緣電氣設備故障判斷的準確性。為科研、教學、研究院所和設備制造廠家及電力系統(tǒng)中對SF6氣體絕緣電氣設備在線狀態(tài)檢測的理論分析和應用研究提供了一種簡單易行的測試方法。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]本發(fā)明的【專利附圖】
【附圖說明】如下:
圖1為本發(fā)明利用實驗系統(tǒng)的原理框圖；
圖2為本發(fā)明利用的電-熱結合故障模擬裝置的結構示意圖；
圖3為圖2的俯視圖；
圖4為實施例1檢測的CF4含量的變化曲線圖；
圖5為實施例1檢測的CO2含量的變化曲線圖；
圖6為實施例1檢測的SO2F2含量的變化曲線圖；
圖7為實施例1檢測的SOF2含量的變化曲線圖；
圖8為實施例1檢測的SO2含量的變化曲線圖。
[0014]圖1、圖2和圖3中:1、調壓器，5、高壓套管，6、缸體，7、平板電極，8、發(fā)熱體，9、發(fā)熱體溫度傳感器，10、低壓套管，12、數(shù)字示波器，15、智能數(shù)字顯示溫度調節(jié)儀，17、發(fā)熱體控制回路電源開關，18、電-熱結合性故障模擬實驗裝置，19、SF6氣瓶，20、進氣球閥，21、采樣球閥，22、氣相色譜質譜聯(lián)用儀，23、真空泵球閥，24、真空泵，26、發(fā)熱體接線柱，27、發(fā)熱體溫度傳感器接線柱，28、真空壓力表，29、真空壓力表球閥，31、接線柱安裝法蘭。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明:
實施例1
本發(fā)明使用申請?zhí)枮?01310551600.2的“一種六氟化硫分解實驗系統(tǒng)”，對六氟化硫氣體絕緣介質電-熱結合的分解進行模擬實驗和分析，包括檢查實驗系統(tǒng)的密封性能、清洗缸體、充入SF6氣體的步驟:
檢查實驗系統(tǒng)的密封性能:如圖2所示，打開本裝置的真空壓力表球閥29和真空泵球閥23，然后啟動真空泵24，對本裝置的缸體6抽真空，當缸體6內的真空度為0.005?
0.0lMPa時，依次關閉真空泵球閥23和真空泵24，靜置10?12小時后再觀察本裝置的真空壓力表28示數(shù)，當所述的真空壓力表28示數(shù)保持在0.005?0.0lMPa時，表明本裝置在真空狀態(tài)下的密封性完好；再打開本裝置的SF6氣瓶19的閥門和進氣球閥20，向本裝置缸體內充入SF6氣體，直至所述的缸體內氣壓達到0.2?0.3MPa為止，然后依次關閉所述的SF6氣瓶19的閥門和進氣球閥20，靜置10?12小時再觀察真空壓力表28示數(shù)，當真空壓力表28示數(shù)保持在0.2?0.3MPa時，表明所述的電-熱聯(lián)合分解模擬實驗裝置在正壓狀態(tài)下的密封性完好。
[0016]清洗缸體:先打開真空泵球閥23，啟動真空泵24，對圖2所示的電-熱結合分解模擬實驗裝置的缸體6抽真空，當所述的缸體內的真空度為0.005?0.0lMPa時，依次關閉真空泵球閥23和真空泵24，再打開SF6氣瓶19的閥門和進氣球閥20，向缸體6內充入SF6氣體，直到缸體6內氣壓值為0.1MPa時為止，然后依次關閉SF6氣瓶19的閥門和進氣球閥20，對圖2所示的缸體6進行清洗。按前述操作步驟，先抽真空，再充入SF6氣體清洗，如此重復沖洗2?3次后，再次對所述的缸體抽真空，然后靜置10?12h，使所述的缸體內附著的SF6氣體的分解氣體和水分充分氣化釋放，然后先充入SF6氣體，再抽真空，以便將靜置過程中氣化釋放的雜質清洗掉，保證缸體內雜質氣體和固有水分含量減少到最低。
[0017]充入SF6氣體:打開SF6氣瓶19的閥門和進氣球閥20，向圖2所示的缸體6內充入SF6氣體，直至氣壓為0.1?0.4MPa為止，然后依次關閉所述的SF6氣瓶19的閥門和進氣球閥20。
[0018]還包括以下步驟:
1、測量最大外施實驗電壓^max
經檢查實驗系統(tǒng)的密封性能、清洗缸體、充入SF6氣體之后，在不放置平板電極7和發(fā)熱體8以及發(fā)熱體溫度傳感器9的情況下，如圖1所示，接好實驗線路，調節(jié)調壓器1，緩慢升高實驗電壓，仔細觀察高速數(shù)字存儲示波器12上有無信號，當出現(xiàn)微小放電脈沖信號時，記錄下此時加在模擬實驗裝置上的外施電壓(即為i/max)，該電壓值為以后實驗過程中最高的外施電壓，即模擬實驗電壓不能超過該電壓值，否則由實驗裝置本身產生的局部放電信號會與平行板電極和發(fā)熱體形成的電熱場引起的H)信號所混淆，導致實驗結果不準確，甚至無法識別是否是平行板電極和發(fā)熱體形成的電熱場引起的ro信號。
[0019]2、安裝平行板電極和發(fā)熱體，測量起始放電電壓Ust
如圖1、圖2和圖3所示，調壓器I將電壓降至OV后，關閉調壓器開關，用接地棒對高壓實驗設備進行放電，接著打開真空泵球閥23，然后啟動真空泵24，對缸體抽真空以排盡缸體內的SF6氣體及其分解氣體；然后打開缸體6的封口，通過高壓套管5和低壓套管10內導體的螺紋將平板電極7安裝在高壓套管5和低壓套管10之間，并調整到適當?shù)母叨?，將鋁材質的發(fā)熱體8的兩個接線極，通過硬質絕緣銅導線分別與接線柱安裝法蘭31的兩個發(fā)熱體接線柱26連接，并通過絕緣支柱將所述的發(fā)熱體支撐在所述的兩平板電極7的中心軸線處，發(fā)熱體溫度傳感器9設置于所述的發(fā)熱體8的側面上，將所述的發(fā)熱體溫度傳感器9的兩端通過導線分別與接線柱安裝法蘭31的兩個發(fā)熱體溫度傳感器接線柱27連接，接著蓋上封口 ；
再次經過檢查實驗系統(tǒng)的密封性能、清洗缸體、充入SF6氣體之后，在不接通發(fā)熱體8控制電路的情況下，連接好實驗電路，調節(jié)調壓器，緩慢升高實驗電壓，仔細觀察高速數(shù)字存儲示波器12上有無信號，當出現(xiàn)微小放電脈沖信號時，記錄下此時加在電-熱結合性故障模擬實驗裝置18上的外施電壓Ust，該電壓作為實驗起始電壓。
[0020]3、實驗電壓為U=0.5Ust時，測量SF6的初始分解溫度Ttl
調壓器I將電壓降至OV后，關閉調壓器開關，用接地棒對高壓實驗設備進行放電；經過清洗缸體、充入SF6氣體之后，連接好實驗電路，調節(jié)調壓器1，緩慢升高施加在平行板電極間的電壓至實驗所需電壓值U，再調節(jié)智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀15，設定實驗初始溫度值T=100°C，以10°C為步長，每I小時采集氣體和氣體組分分析，每3小時手動提高一次溫度的設定值；
一次溫度實驗結束后，經過清洗缸體、充入SF6氣體之后，再進行下一次溫度實驗；直到所采集的氣體樣品中的SOF2含量開始增長時，記錄下智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀的溫度顯示值，記為Ttl，此溫度值即為實驗電壓為U=0.5Ust時，電-熱結合分解模擬實驗中SF6的初始分解溫度值。
[0021]4、實驗電壓為U=0.5Ust時，不同溫度下SF6的分解實驗
調壓器I將電壓降至O后，關閉調壓器開關，用接地棒對高壓實驗設備進行放電；經過清洗缸體、充入SF6氣體之后，連接好實驗電路，調節(jié)調壓器1，緩慢升高實驗電壓至設定值U，再調節(jié)智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀15至溫度設定值T:從初始分解溫度Ttl開始至50(TC為止，設置TpTyT3……Tltl共10個溫度設定值；手動調節(jié)所述的智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀15至實驗設定值T1后，智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀15自動調節(jié)所述的發(fā)熱體8的表面發(fā)熱溫度至T1進行10小時實驗，每隔I小時采集氣體和氣體組分分析；
溫度設定值T1的實驗結束，經過清洗缸體、充入SF6氣體之后，調節(jié)調壓器1，緩慢升高電壓至實驗所需電壓值U，手動調節(jié)所述的智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀15至溫度設定值T2，進行10小時實驗，每隔I小時采集氣體和氣體組分分析；
溫度設定值T2的實驗結束，經過清洗缸體、充入SF6氣體之后，如此重復進行實驗，分別測得溫度設定值T3、T4……Tltl下的SF6氣體分解組分及其含量的數(shù)據；最后根據檢測到的T1?Tltl下的SF6氣體分解組分中SO2F2、SOF2、SO2、C02、CF4的含量，繪制出實驗電壓為U時，SF6氣體分解組分與發(fā)熱體8表面發(fā)熱溫度的關系曲線，如圖4?8所示。
[0022]從圖4中看出，CF4含量隨溫度升高而增大，在大于420°C的溫度條件下，CF4含量急劇增大。從圖5中看出，CO2含量隨溫度升高而增大，在340°C處出現(xiàn)拐點，在大于340°C之后，CO2含量的增幅加大。從圖6中看出，SO2F2含量隨溫度升高而增大，在400°C?480°C之間SO2F2含量的增幅較大。從圖7中看出，SOF2含量隨溫度升高而增大，溫度越高，SOF2含量的增幅也加大。從圖8中看出，SO2含量隨溫度升高而增大，在大于380°C的溫度條件下，SO2含量急劇增大。
[0023]利用SF6氣體分解組分與發(fā)熱體表面發(fā)熱溫度的關系曲線，能夠分析在實驗電壓為U時，SF6氣體分解組分與發(fā)熱體表面發(fā)熱溫度的關系，SF6氣體分解速率與發(fā)熱體表面發(fā)熱溫度的關系，從而根據設備實際情況下SF6氣體分解的情況判斷設備故障的嚴重程度。
[0024]實施例2
實施例2與實施例1不同的是，實施例2還包括:
5、實驗溫度為Ttl時，不同實驗電壓下SF6的分解實驗
調壓器將電壓降至OV后，關閉調壓器開關，用接地棒對高壓實驗設備進行放電；經過清洗缸體、充入SF6氣體之后，連接好實驗電路，手動調節(jié)所述的智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀至SF6的初始分解溫度值Ttl ;再調節(jié)調壓器，緩慢升高施加在平行板電極間的電壓至實驗設定值:U1=0.3Ust、U2=0.4Ust、U3=0.5Ust、U4=0.6Ust、U5=0.7Ust、U6=0.SUs0U7=0.9Ust、、U8=Ust、U9=1.lUst、U10=L 2Ust共10個實驗設定值；在實驗電壓值U1條件下進行96小時的實驗，每隔12小時采集氣體和氣體組分分析；
實驗設定值U1的實驗結束，經過清洗缸體、充入5^氣體之后，連接好實驗電路，手動調節(jié)所述的智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀至SF6的初始分解溫度值Ttl，調節(jié)調壓器，緩慢升高電壓至實驗所需電壓值U2，進行96小時的實驗，每隔12小時采集氣體和氣體組分分析；
實驗設定值U2的實驗結束，經過清洗缸體、充入SF6氣體之后，如此重復進行實驗，分別測得實驗設定值U3、U4……U10下的SF6氣體分解組分及其含量的數(shù)據，最后根據檢測到的U1?Ultl下的SF6氣體分解組分中S02F2、SOF2, CO2, SO2, CF4的含量，繪制出SF6的初始分解溫度值Ttl時，SF6氣體分解組分與實驗電壓U的關系曲線。
[0025]利用SF6氣體分解組分與實驗電壓U的關系曲線，能夠分析在SF6的初始分解溫度值Ttl時，SF6氣體分解組分與實驗電壓U的關系，分解速率與實驗電壓U的關系，從而根據設備實際情況下SF6氣體分解的情況判斷設備故障的嚴重程度。
[0026]所述的采集氣體和氣體組分分析包括:電壓降至OV后，關閉調壓器I開關，再關閉發(fā)熱體控制回路電源開關17，最后用接地棒對高壓實驗設備進行放電，然后打開所述的采樣球閥21，讓氣體緩緩進入采樣袋至采樣袋微鼓，關閉采樣球閥21，將采集的氣體送入本裝置的氣相色譜質譜聯(lián)用儀22，對SF6氣體的分解組分及其含量進行檢測和記錄。
[0027]本方法發(fā)明通過設置實驗電壓和發(fā)熱體溫度，可以控制所述的發(fā)熱體周圍電場強度以及其表面發(fā)熱溫度；還通過放置不同材質的發(fā)熱體能模擬以下兩種情況:
1、在同一平行板電極間的電壓U，同一表面發(fā)熱溫度T的情況下，改變發(fā)熱體的材質，使得SF6氣體分解，實驗人員由實驗所得的SF6分解氣體的組分及含量等數(shù)據，繪制出5^氣體分解組分與發(fā)熱體材質的關系曲線，找出在同一平行板電極間電壓U，同一發(fā)熱體表面發(fā)熱溫度作用下SF6分解氣體的組分及含量與發(fā)熱體材質的關系。
[0028]2、在同一平行板電極間的電壓U，同一表面發(fā)熱溫度T和不同發(fā)熱體材質的情況下，使得SF6氣體分解，以I小時為間隔，取定10個氣體樣品采集時間，也即在10個小時的實驗過程重復采集氣體樣品10次，實驗人員由在同一平行板電極間的電壓U，同一發(fā)熱體表面發(fā)熱溫度T和不同材質的發(fā)熱體作用下不同試驗時間內SF6分解氣體的組分及含量等數(shù)據，繪制出SF6氣體分解組分與發(fā)熱體材質以及試驗時間之間的關系曲線，找出相同發(fā)熱體表面發(fā)熱溫度作用下的SF6分解氣體的組分及含量與發(fā)熱體材質及試驗時間之間的關系ο
【權利要求】
1.六氟化硫氣體絕緣介質電-熱結合的分解模擬實驗方法，使用申請?zhí)枮?01310551600.2的“一種六氟化硫分解實驗系統(tǒng)”，對六氟化硫氣體絕緣介質電-熱結合的分解進行模擬實驗和分析，包括檢查實驗系統(tǒng)的密封性能、清洗缸體、充入SF6氣體的步驟，其特征是還包括以下步驟: 步驟1、測量最大外施實驗電壓^iax 在不放置平行板電極和發(fā)熱體的情況下，接好實驗線路，調節(jié)調壓器，緩慢升高實驗電壓，仔細觀察高速數(shù)字存儲示波器上有無信號，當出現(xiàn)微小放電脈沖信號時，記錄下此時加在模擬實驗裝置上的外施電壓Vniax ; 步驟2、安裝平行板電極和發(fā)熱體，測量起始放電電壓Ust 調壓器將電壓降至OV后，關閉調壓器開關，用接地棒對高壓實驗設備進行放電，打開真空壓力表球閥和真空泵球閥，然后啟動真空泵，對缸體抽真空以排盡缸體內的SF6氣體及其分解氣體；然后打開缸體的封口，通過高壓套管和低壓套管內導體的螺紋將平行板電極安裝在高壓套管和低壓套管之間，并調整到適當?shù)母叨龋粚X或電解銅材質的發(fā)熱體的兩個接線極，通過硬質絕緣銅導線分別與接線柱安裝法蘭的兩個發(fā)熱體接線柱連接，并通過絕緣支柱將所述的發(fā)熱體支撐在所述的兩平行板電極的中心軸線處；發(fā)熱體溫度傳感器設置于所述的發(fā)熱體的側面上，將所述的發(fā)熱體溫度傳感器的兩端通過導線分別與接線柱安裝法蘭的兩個發(fā)熱體溫度傳感器接線柱連接，最后蓋上缸體的封口 ； 再次經過檢查實驗系統(tǒng)的密封性能、清洗缸體、充入SF6氣體之后，在不接通熱電極控制電路的情況下，連接好實驗電路，調節(jié)調壓器，緩慢升高實驗電壓，仔細觀察高速數(shù)字存儲示波器上有無信號，當出現(xiàn)微小放電脈沖信號時，記錄下此時加在模擬實驗裝置上的外施電壓Ust ； 步驟3、實驗電壓為U=0.5Ust時，測量SF6的初始分解溫度Ttl 調壓器將電壓降至OV后，關閉調壓器開關，用接地棒對高壓實驗設備進行放電；經過清洗缸體、充入SF6氣體之后，連接好實驗電路，調節(jié)調壓器，緩慢升高施加在平行板電極間的電壓至實驗所需電壓值U，再調節(jié)智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀，設定實驗初始溫度值T=10 V，以10°C為步長，每I小時采集氣體和氣體組分分析，每3小時手動提高一次溫度的設定值；直到所采集的氣體樣品中的SOF2含量開始增長時，記錄下智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀的溫度顯示值Ttl,此溫度值即為實驗電壓為U=0.5Ust時，電-熱結合分解模擬實驗中SF6的初始分解溫度值； 步驟4、實驗電壓為U=0.5Ust時，不同溫度下SF6的分解實驗 調壓器將電壓降至O后，關閉調壓器開關，用接地棒對高壓實驗設備進行放電；實施清洗缸體和充入SF6氣體，連接好實驗電路，調節(jié)調壓器，緩慢升高施加在平行板電極間的電壓至實驗所需電壓值U，再調節(jié)智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀至溫度設定值:從SF6的初始分解溫度值Ttl開始至500°C，設置I\、T2、T3……Tltl共10個溫度設定值；手動調節(jié)所述的智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀至溫度設定值T1后，智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀自動調節(jié)所述的發(fā)熱體的表面發(fā)熱溫度至T1進行10小時實驗，每隔I小時采集氣體和氣體組分分析； 溫度設定值T1的實驗結束，經過清洗缸體、充入5^氣體之后，調節(jié)調壓器，緩慢升高電壓至實驗所需電壓值U，手動調節(jié)所述的智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀至溫度設定值T2，進行10小時實驗，每隔I小時采集氣體和氣體組分分析； 溫度設定值T2的實驗結束，經過清洗缸體、充入SF6氣體之后，如此重復進行實驗，分別測得溫度設定值T3、T4……Tltl下的SF6氣體分解組分及其含量的數(shù)據；最后根據檢測到的T1?Tltl下的分解氣體組分中S02F2、SOF2, SO2, CO2, CF4的含量，繪制出實驗電壓為U時，SF6氣體分解組分與發(fā)熱體表面發(fā)熱溫度的關系曲線。
2.根據權利要求1所述的六氟化硫氣體絕緣介質電-熱結合的分解模擬實驗方法，其特征是還包括以下步驟: 步驟5、實驗溫度為Ttl時，不同實驗電壓下SF6的分解實驗 調壓器將電壓降至OV后，關閉調壓器開關，用接地棒對高壓實驗設備進行放電；經過清洗缸體、充入SF6氣體之后，連接好實驗電路，手動調節(jié)所述的智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀至SF6的初始分解溫度值Ttl ;再調節(jié)調壓器，緩慢升高施加在平行板電極間的電壓至實驗設定值:U1=0.3Ust、U2=0.4Ust、U3=0.5Ust、U4=0.6Ust、U5=0.7Ust、U6=0.SUs0U7=0.9Ust、、U8=Ust、U9=1.lUst、U10=L 2Ust共10個實驗設定值；在實驗電壓值U1條件下進行96小時的實驗，每隔12小時采集氣體和氣體組分分析； 實驗設定值U1的實驗結束，經過清洗缸體、充入5^氣體之后，連接好實驗電路，手動調節(jié)所述的智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀至SF6的初始分解溫度值Ttl，調節(jié)調壓器，緩慢升高電壓至實驗所需電壓值U2，進行96小時的實驗，每隔12小時采集氣體和氣體組分分析； 實驗設定值U2的實驗結束，經過清洗缸體、充入SF6氣體之后，如此重復進行實驗，分別測得實驗設定值U3、U4……U10下的SF6氣體分解組分及其含量的數(shù)據，最后根據檢測到的U1?Ultl下的SF6氣體分解組分中S02F2、SOF2, CO2, SO2, CF4的含量，繪制出SF6的初始分解溫度值Ttl時，SF6氣體分解組分與實驗電壓U的關系曲線。
3.根據權利要求1或2所述的六氟化硫氣體絕緣介質電-熱結合的分解模擬實驗方法，其特征是，所述的采集氣體和氣體組分分析包括:電壓降至OV后，關閉調壓器開關，再關閉發(fā)熱體控制回路電源開關，最后用接地棒對高壓實驗設備進行放電，然后打開所述的采樣球閥，讓氣體緩緩進入采樣袋至采樣袋微鼓，關閉采樣球閥，將采集的氣體送入本裝置的氣相色譜質譜聯(lián)用儀，對SF6氣體的分解組分及其含量進行檢測和記錄。
【文檔編號】G01R31/00GK104375071SQ201410705155
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年12月1日 優(yōu)先權日:2014年12月1日
【發(fā)明者】曾福平, 唐炬, 姚強, 王立強, 張曉星, 苗玉龍 申請人:武漢大學, 國網重慶市電力公司電力科學研究院
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種六氟化硫氣體絕緣介質電-熱結合的分解模擬實驗方法，使用申請?zhí)枮?01310551600.2的“一種六氟化硫分解實驗系統(tǒng)”，包括檢查實驗系統(tǒng)的密封性能、清洗缸體、充入SF6氣體的步驟，還包括以下步驟：測量最大外施實驗電壓 U max、安裝平行板電極和發(fā)熱體測量起始放電電壓Ust、實驗電壓為U=0.5Ust時測量SF6的初始分解溫度T0、實驗電壓為U=0.5Ust時不同溫度下SF6的分解實驗，本發(fā)明具有的技術效果是：能模擬SF6氣體絕緣電氣設備中電-熱結合的故障狀態(tài)，彌補了現(xiàn)有通過檢測SF6分解氣體組分評估SF6絕緣電氣設備狀態(tài)的實驗方法及評估方法僅考慮SF6氣體絕緣電氣設備內放電性故障或過熱性故障而未考慮二者同時存在的不足，提高了對SF6氣體絕緣電氣設備故障判斷的準確性。
【專利說明】六氟化硫氣體絕緣介質電-熱結合的分解模擬實驗方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣體絕緣介質，具體涉及一種六氟化硫(SF6)氣體絕緣介質分解模擬實驗方法。
【背景技術】
[0002]SF6氣體絕緣裝備(如氣體絕緣開關GIS和氣體絕緣變壓器GIT等)由于其運行穩(wěn)定、結構緊湊和維護工作量小的優(yōu)點，在現(xiàn)代電網的建設和改造中，得到了廣泛的應用，并已逐步成為現(xiàn)代電網的主要設備之一。盡管SF6氣體絕緣裝備運行的可靠性要高于其他普通的電氣設備，但運行經驗表明:其內部導電接頭因制造、安裝工藝等問題常常會出現(xiàn)接觸不良，造成接觸電阻變大，接觸點在正常的工作電流作用下會導致不正常的發(fā)熱進而誘發(fā)局部過熱性故障(Partial Over-thermal Fault,簡稱P0F),由于SF6氣體絕緣裝備內部的特殊結構，使得目前還沒有一種能夠有效監(jiān)測POF故障的監(jiān)測方法。在POF的作用下，SF6氣體絕緣電氣設備內部的主要絕緣介質SF6會發(fā)生分解生成各種低氟硫化物SFx，這些SFx會與設備內部混雜的微量H2O和O2等發(fā)生一系列復雜的反應生成各種特征分解產物如S02F2、SOF2, SO2, H2S, CO2和CF4等，而這些分解特征產物及其含量與POF的故障狀態(tài)存在密切關系O
[0003]中國專利文獻CN102495319A于2012年6月13日公開了一種六氟化硫氣體絕緣設備接觸面過熱性故障的模擬實驗方法，包括以下主要步驟:
1、檢查實驗裝置的密封性能
打開實驗裝置的真空壓力表球閥和真空泵球閥，然后啟動真空泵，對實驗裝置的缸體抽真空，當缸體內的真空度為0.005?0.0lMPa時，依次關閉所述的真空泵球閥和真空泵，靜置10?12小時后再觀察實驗裝置的真空壓力表示數(shù)，當所述的真空壓力表示數(shù)保持在0.005?0.012MPa時，表明實驗裝置在真空狀態(tài)下的密封性完好；再打開實驗裝置的SF6氣瓶的閥門和進氣球閥，向實驗裝置的缸體內充入SF6氣體，直至所述的缸體內氣壓達到
0.2?0.3MPa為止，然后依次關閉所述的SF6氣瓶的閥門和進氣球閥，靜置10?12小時再觀察真空壓力表示數(shù)，當真空壓力表示數(shù)保持在0.195?0.3MPa時，表明實驗裝置在正壓狀態(tài)下的密封性完好。
[0004]2、清洗缸體
先打開真空泵球閥，啟動真空泵，對實驗裝置的缸體抽真空，當缸體內的真空度為
0.005?0.0lMPa時，依次關閉真空泵球閥和真空泵，再打開實驗裝置的SF6氣瓶的閥門和進氣球閥，向實驗裝置的缸體內充入SF6氣體，直到缸體內氣壓值為0.15?0.25MPa時為止，然后依次關閉所述的SF6氣瓶的閥門和進氣球閥，對實驗裝置的缸體進行清洗。按前述操作步驟，先抽真空，再充入SF6氣體清洗，如此重復沖洗2?5次后，再次對所述的缸體抽真空，然后靜置10?12h，使所述的缸體內附著的SF6氣體的分解氣體和水分充分氣化釋放，然后先充入SF6氣體，再抽真空。
[0005]3、充入SF6氣體在清洗缸體之后，打開實驗裝置的SF6氣瓶的閥門和進氣球閥，向實驗裝置的缸體內充入SF6氣體，直至氣壓為0.1?0.4MPa為止，然后依次關閉所述的SF6氣瓶的閥門和進氣球閥。
[0006]4、進行過熱性故障的模擬實驗。
[0007]上述實驗方法存在的不足之處在于:它只能對過熱性故障的六氟化硫氣體分解進行測試。但在實際運行中的3匕氣體絕緣裝備內部發(fā)生POF時，故障點不但會有局部高熱的作用，同時還會處于高場強區(qū)域。即電-熱共存狀態(tài)。雖然接頭部位由于接觸不良導致的POF—般不會同時伴隨產生放電性故障，但是由于局部高溫的作用下會導致SF6氣體絕緣介質和高壓金屬導體表面發(fā)生熱電離，形成游離的熱電子、各種帶電粒子以及分子碎片，產生的游離熱電子和帶電粒子必將在故障點處的固有強電場作用下重新獲得能量并加速，當電子積累的能量達到一定程度后便會發(fā)生電子碰撞電離，進一步加劇SF6氣體絕緣介質的分解。因此，當實際運行中的SF6氣體絕緣裝備發(fā)生POF時，SF6的分解實際上是內部固有強電場和故障形成的局部高溫熱場共同作用的結果。
[0008]中國專利文獻CN101059485A于2007年10月24日公開一種六氟化硫放電分解組分分析系統(tǒng)及其使用方法，該測試方法包括如下步驟:I)用真空泵對六氟化硫放電分解裝置抽真空；2)通過進氣針閥對六氟化硫放電分解裝置沖入SF6氣體；3)測量最大外施實驗電壓和起始ro電壓；4)產生不同電極下的ro ；5)采集氣體；6)氣體組分分析；7)采集ro脈沖信號波形，并進行故障診斷和模式識別。該測試方法存在的不足之處在于:它對放電過程中的六氟化硫氣體分解進行測試，并未考慮放電過程所伴隨的“熱”作用。
[0009]如果在利用SF6分解組分進行故障診斷時，放電和局部過熱對六氟化硫氣體分解的影響兩個要素只考慮其中一個因素，而忽視另一重要因素，則據此得出的診斷結果將會出現(xiàn)一些偏差，為電網的安全可靠運行帶來一些不必要的損失。
【發(fā)明內容】
[0010]針對現(xiàn)有的SF6氣體絕緣裝備故障模擬實驗方法的不足，本發(fā)明所要解決的技術問題就是提供一種六氟化硫氣體絕緣介質電-熱結合的分解模擬實驗方法，它能在實驗室更加真實的模擬Gis等SF6氣體絕緣裝備內不同程度的故障狀態(tài)和SF6氣體絕緣介質在該故障過程中伴隨的電一熱作用下分解過程，并獲得氣室內SF6分解氣體組分及其含量的數(shù)據，為進一步完善評估SF6氣體絕緣裝備絕緣狀態(tài)提供可靠的實驗基礎。
[0011]本發(fā)明所要解決的技術問題是通過這樣的技術方案實現(xiàn)的，它使用申請?zhí)枮?01310551600.2的“一種六氟化硫分解實驗系統(tǒng)”，對六氟化硫氣體絕緣介質電-熱結合的分解進行模擬實驗和分析，包括檢查實驗系統(tǒng)的密封性能、清洗缸體、充入SF6氣體的步驟，還包括以下步驟:
1、測量最大外施實驗電壓^max
在不放置平行板電極和發(fā)熱體的情況下，接好實驗線路，調節(jié)調壓器，緩慢升高實驗電壓，仔細觀察高速數(shù)字存儲示波器上有無信號，當出現(xiàn)微小放電脈沖信號時，記錄下此時加在模擬實驗裝置上的外施電壓Vniax ;
2、安裝平行板電極和發(fā)熱體，測量起始放電電壓Ust
調壓器將電壓降至OV后，關閉調壓器開關，用接地棒對高壓實驗設備進行放電，打開真空壓力表球閥和真空泵球閥，然后啟動真空泵，對缸體抽真空以排盡缸體內的SF6氣體及其分解氣體；然后打開缸體的封口，通過高壓套管和低壓套管內導體的螺紋將平行板電極安裝在高壓套管和低壓套管之間，并調整到適當?shù)母叨?；將鋁或電解銅材質的發(fā)熱體的兩個接線極，通過硬質絕緣銅導線分別與接線柱安裝法蘭的兩個發(fā)熱體接線柱連接，并通過絕緣支柱將所述的發(fā)熱體支撐在所述的兩平行板電極的中心軸線處；發(fā)熱體溫度傳感器設置于所述的發(fā)熱體的側面上，將所述的發(fā)熱體溫度傳感器的兩端通過導線分別與接線柱安裝法蘭的兩個發(fā)熱體溫度傳感器接線柱連接，最后蓋上缸體的封口 ；
再次經過檢查實驗系統(tǒng)的密封性能、清洗缸體、充入SF6氣體之后，在不接通熱電極控制電路的情況下，連接好實驗電路，調節(jié)調壓器，緩慢升高實驗電壓，仔細觀察高速數(shù)字存儲示波器上有無信號，當出現(xiàn)微小放電脈沖信號時，記錄下此時加在模擬實驗裝置上的外施電壓Ust ；
3、實驗電壓為U=0.5Ust時，測量SF6的初始分解溫度Ttl
調壓器將電壓降至OV后，關閉調壓器開關，用接地棒對高壓實驗設備進行放電；經過清洗缸體、充入SF6氣體之后，連接好實驗電路，調節(jié)調壓器，緩慢升高施加在平行板電極間的電壓至實驗所需電壓值U，再調節(jié)智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀，設定實驗初始溫度值T=10 V，以10°C為步長，每I小時采集氣體和氣體組分分析，每3小時手動提高一次溫度的設定值；直到所采集的氣體樣品中的SOF2含量開始增長時，記錄下智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀的溫度顯示值Ttl,此溫度值即為實驗電壓為U=0.5Ust時，電-熱結合分解模擬實驗中SF6的初始分解溫度值；
4、實驗電壓為U=0.5Ust時，不同溫度下SF6的分解實驗
調壓器將電壓降至O后，關閉調壓器開關，用接地棒對高壓實驗設備進行放電；實施清洗缸體和充入SF6氣體，連接好實驗電路，調節(jié)調壓器，緩慢升高施加在平行板電極間的電壓至實驗所需電壓值U，再調節(jié)智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀至溫度設定值=WSF6的初始分解溫度值Ttl開始至500°C，設置I\、T2、T3……Tltl共10個溫度設定值；手動調節(jié)所述的智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀至溫度設定值T1后，智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀自動調節(jié)所述的發(fā)熱體的表面發(fā)熱溫度至T1進行10小時實驗，每隔I小時采集氣體和氣體組分分析；
溫度設定值T1的實驗結束，經過清洗缸體、充入5^氣體之后，調節(jié)調壓器，緩慢升高電壓至實驗所需電壓值U，手動調節(jié)所述的智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀至溫度設定值T2，進行10小時實驗，每隔I小時采集氣體和氣體組分分析；
溫度設定值T2的實驗結束，經過清洗缸體、充入SF6氣體之后，如此重復進行實驗，分別測得溫度設定值T3、T4……Tltl下的SF6氣體分解組分及其含量的數(shù)據；最后根據檢測到的T1?Tltl下的分解氣體組分中S02F2、SOF2, SO2, CO2, CF4的含量，繪制出實驗電壓為U時，SF6氣體分解組分與發(fā)熱體表面發(fā)熱溫度的關系曲線。
[0012]采用上述技術方案后，本發(fā)明具有以下技術效果:
能模擬SF6氣體絕緣電氣設備中電-熱結合的故障狀態(tài)，彌補了現(xiàn)有通過檢測SF6分解氣體組分評估SF6絕緣電氣設備狀態(tài)的實驗方法及評估方法僅考慮SF6氣體絕緣電氣設備內放電性故障或過熱性故障而未考慮二者同時存在的不足，提高了對SF6氣體絕緣電氣設備故障判斷的準確性。為科研、教學、研究院所和設備制造廠家及電力系統(tǒng)中對SF6氣體絕緣電氣設備在線狀態(tài)檢測的理論分析和應用研究提供了一種簡單易行的測試方法。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]本發(fā)明的【專利附圖】
【附圖說明】如下:
圖1為本發(fā)明利用實驗系統(tǒng)的原理框圖；
圖2為本發(fā)明利用的電-熱結合故障模擬裝置的結構示意圖；
圖3為圖2的俯視圖；
圖4為實施例1檢測的CF4含量的變化曲線圖；
圖5為實施例1檢測的CO2含量的變化曲線圖；
圖6為實施例1檢測的SO2F2含量的變化曲線圖；
圖7為實施例1檢測的SOF2含量的變化曲線圖；
圖8為實施例1檢測的SO2含量的變化曲線圖。
[0014]圖1、圖2和圖3中:1、調壓器，5、高壓套管，6、缸體，7、平板電極，8、發(fā)熱體，9、發(fā)熱體溫度傳感器，10、低壓套管，12、數(shù)字示波器，15、智能數(shù)字顯示溫度調節(jié)儀，17、發(fā)熱體控制回路電源開關，18、電-熱結合性故障模擬實驗裝置，19、SF6氣瓶，20、進氣球閥，21、采樣球閥，22、氣相色譜質譜聯(lián)用儀，23、真空泵球閥，24、真空泵，26、發(fā)熱體接線柱，27、發(fā)熱體溫度傳感器接線柱，28、真空壓力表，29、真空壓力表球閥，31、接線柱安裝法蘭。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明:
實施例1
本發(fā)明使用申請?zhí)枮?01310551600.2的“一種六氟化硫分解實驗系統(tǒng)”，對六氟化硫氣體絕緣介質電-熱結合的分解進行模擬實驗和分析，包括檢查實驗系統(tǒng)的密封性能、清洗缸體、充入SF6氣體的步驟:
檢查實驗系統(tǒng)的密封性能:如圖2所示，打開本裝置的真空壓力表球閥29和真空泵球閥23，然后啟動真空泵24，對本裝置的缸體6抽真空，當缸體6內的真空度為0.005?
0.0lMPa時，依次關閉真空泵球閥23和真空泵24，靜置10?12小時后再觀察本裝置的真空壓力表28示數(shù)，當所述的真空壓力表28示數(shù)保持在0.005?0.0lMPa時，表明本裝置在真空狀態(tài)下的密封性完好；再打開本裝置的SF6氣瓶19的閥門和進氣球閥20，向本裝置缸體內充入SF6氣體，直至所述的缸體內氣壓達到0.2?0.3MPa為止，然后依次關閉所述的SF6氣瓶19的閥門和進氣球閥20，靜置10?12小時再觀察真空壓力表28示數(shù)，當真空壓力表28示數(shù)保持在0.2?0.3MPa時，表明所述的電-熱聯(lián)合分解模擬實驗裝置在正壓狀態(tài)下的密封性完好。
[0016]清洗缸體:先打開真空泵球閥23，啟動真空泵24，對圖2所示的電-熱結合分解模擬實驗裝置的缸體6抽真空，當所述的缸體內的真空度為0.005?0.0lMPa時，依次關閉真空泵球閥23和真空泵24，再打開SF6氣瓶19的閥門和進氣球閥20，向缸體6內充入SF6氣體，直到缸體6內氣壓值為0.1MPa時為止，然后依次關閉SF6氣瓶19的閥門和進氣球閥20，對圖2所示的缸體6進行清洗。按前述操作步驟，先抽真空，再充入SF6氣體清洗，如此重復沖洗2?3次后，再次對所述的缸體抽真空，然后靜置10?12h，使所述的缸體內附著的SF6氣體的分解氣體和水分充分氣化釋放，然后先充入SF6氣體，再抽真空，以便將靜置過程中氣化釋放的雜質清洗掉，保證缸體內雜質氣體和固有水分含量減少到最低。
[0017]充入SF6氣體:打開SF6氣瓶19的閥門和進氣球閥20，向圖2所示的缸體6內充入SF6氣體，直至氣壓為0.1?0.4MPa為止，然后依次關閉所述的SF6氣瓶19的閥門和進氣球閥20。
[0018]還包括以下步驟:
1、測量最大外施實驗電壓^max
經檢查實驗系統(tǒng)的密封性能、清洗缸體、充入SF6氣體之后，在不放置平板電極7和發(fā)熱體8以及發(fā)熱體溫度傳感器9的情況下，如圖1所示，接好實驗線路，調節(jié)調壓器1，緩慢升高實驗電壓，仔細觀察高速數(shù)字存儲示波器12上有無信號，當出現(xiàn)微小放電脈沖信號時，記錄下此時加在模擬實驗裝置上的外施電壓(即為i/max)，該電壓值為以后實驗過程中最高的外施電壓，即模擬實驗電壓不能超過該電壓值，否則由實驗裝置本身產生的局部放電信號會與平行板電極和發(fā)熱體形成的電熱場引起的H)信號所混淆，導致實驗結果不準確，甚至無法識別是否是平行板電極和發(fā)熱體形成的電熱場引起的ro信號。
[0019]2、安裝平行板電極和發(fā)熱體，測量起始放電電壓Ust
如圖1、圖2和圖3所示，調壓器I將電壓降至OV后，關閉調壓器開關，用接地棒對高壓實驗設備進行放電，接著打開真空泵球閥23，然后啟動真空泵24，對缸體抽真空以排盡缸體內的SF6氣體及其分解氣體；然后打開缸體6的封口，通過高壓套管5和低壓套管10內導體的螺紋將平板電極7安裝在高壓套管5和低壓套管10之間，并調整到適當?shù)母叨?，將鋁材質的發(fā)熱體8的兩個接線極，通過硬質絕緣銅導線分別與接線柱安裝法蘭31的兩個發(fā)熱體接線柱26連接，并通過絕緣支柱將所述的發(fā)熱體支撐在所述的兩平板電極7的中心軸線處，發(fā)熱體溫度傳感器9設置于所述的發(fā)熱體8的側面上，將所述的發(fā)熱體溫度傳感器9的兩端通過導線分別與接線柱安裝法蘭31的兩個發(fā)熱體溫度傳感器接線柱27連接，接著蓋上封口 ；
再次經過檢查實驗系統(tǒng)的密封性能、清洗缸體、充入SF6氣體之后，在不接通發(fā)熱體8控制電路的情況下，連接好實驗電路，調節(jié)調壓器，緩慢升高實驗電壓，仔細觀察高速數(shù)字存儲示波器12上有無信號，當出現(xiàn)微小放電脈沖信號時，記錄下此時加在電-熱結合性故障模擬實驗裝置18上的外施電壓Ust，該電壓作為實驗起始電壓。
[0020]3、實驗電壓為U=0.5Ust時，測量SF6的初始分解溫度Ttl
調壓器I將電壓降至OV后，關閉調壓器開關，用接地棒對高壓實驗設備進行放電；經過清洗缸體、充入SF6氣體之后，連接好實驗電路，調節(jié)調壓器1，緩慢升高施加在平行板電極間的電壓至實驗所需電壓值U，再調節(jié)智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀15，設定實驗初始溫度值T=100°C，以10°C為步長，每I小時采集氣體和氣體組分分析，每3小時手動提高一次溫度的設定值；
一次溫度實驗結束后，經過清洗缸體、充入SF6氣體之后，再進行下一次溫度實驗；直到所采集的氣體樣品中的SOF2含量開始增長時，記錄下智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀的溫度顯示值，記為Ttl，此溫度值即為實驗電壓為U=0.5Ust時，電-熱結合分解模擬實驗中SF6的初始分解溫度值。
[0021]4、實驗電壓為U=0.5Ust時，不同溫度下SF6的分解實驗
調壓器I將電壓降至O后，關閉調壓器開關，用接地棒對高壓實驗設備進行放電；經過清洗缸體、充入SF6氣體之后，連接好實驗電路，調節(jié)調壓器1，緩慢升高實驗電壓至設定值U，再調節(jié)智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀15至溫度設定值T:從初始分解溫度Ttl開始至50(TC為止，設置TpTyT3……Tltl共10個溫度設定值；手動調節(jié)所述的智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀15至實驗設定值T1后，智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀15自動調節(jié)所述的發(fā)熱體8的表面發(fā)熱溫度至T1進行10小時實驗，每隔I小時采集氣體和氣體組分分析；
溫度設定值T1的實驗結束，經過清洗缸體、充入SF6氣體之后，調節(jié)調壓器1，緩慢升高電壓至實驗所需電壓值U，手動調節(jié)所述的智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀15至溫度設定值T2，進行10小時實驗，每隔I小時采集氣體和氣體組分分析；
溫度設定值T2的實驗結束，經過清洗缸體、充入SF6氣體之后，如此重復進行實驗，分別測得溫度設定值T3、T4……Tltl下的SF6氣體分解組分及其含量的數(shù)據；最后根據檢測到的T1?Tltl下的SF6氣體分解組分中SO2F2、SOF2、SO2、C02、CF4的含量，繪制出實驗電壓為U時，SF6氣體分解組分與發(fā)熱體8表面發(fā)熱溫度的關系曲線，如圖4?8所示。
[0022]從圖4中看出，CF4含量隨溫度升高而增大，在大于420°C的溫度條件下，CF4含量急劇增大。從圖5中看出，CO2含量隨溫度升高而增大，在340°C處出現(xiàn)拐點，在大于340°C之后，CO2含量的增幅加大。從圖6中看出，SO2F2含量隨溫度升高而增大，在400°C?480°C之間SO2F2含量的增幅較大。從圖7中看出，SOF2含量隨溫度升高而增大，溫度越高，SOF2含量的增幅也加大。從圖8中看出，SO2含量隨溫度升高而增大，在大于380°C的溫度條件下，SO2含量急劇增大。
[0023]利用SF6氣體分解組分與發(fā)熱體表面發(fā)熱溫度的關系曲線，能夠分析在實驗電壓為U時，SF6氣體分解組分與發(fā)熱體表面發(fā)熱溫度的關系，SF6氣體分解速率與發(fā)熱體表面發(fā)熱溫度的關系，從而根據設備實際情況下SF6氣體分解的情況判斷設備故障的嚴重程度。
[0024]實施例2
實施例2與實施例1不同的是，實施例2還包括:
5、實驗溫度為Ttl時，不同實驗電壓下SF6的分解實驗
調壓器將電壓降至OV后，關閉調壓器開關，用接地棒對高壓實驗設備進行放電；經過清洗缸體、充入SF6氣體之后，連接好實驗電路，手動調節(jié)所述的智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀至SF6的初始分解溫度值Ttl ;再調節(jié)調壓器，緩慢升高施加在平行板電極間的電壓至實驗設定值:U1=0.3Ust、U2=0.4Ust、U3=0.5Ust、U4=0.6Ust、U5=0.7Ust、U6=0.SUs0U7=0.9Ust、、U8=Ust、U9=1.lUst、U10=L 2Ust共10個實驗設定值；在實驗電壓值U1條件下進行96小時的實驗，每隔12小時采集氣體和氣體組分分析；
實驗設定值U1的實驗結束，經過清洗缸體、充入5^氣體之后，連接好實驗電路，手動調節(jié)所述的智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀至SF6的初始分解溫度值Ttl，調節(jié)調壓器，緩慢升高電壓至實驗所需電壓值U2，進行96小時的實驗，每隔12小時采集氣體和氣體組分分析；
實驗設定值U2的實驗結束，經過清洗缸體、充入SF6氣體之后，如此重復進行實驗，分別測得實驗設定值U3、U4……U10下的SF6氣體分解組分及其含量的數(shù)據，最后根據檢測到的U1?Ultl下的SF6氣體分解組分中S02F2、SOF2, CO2, SO2, CF4的含量，繪制出SF6的初始分解溫度值Ttl時，SF6氣體分解組分與實驗電壓U的關系曲線。
[0025]利用SF6氣體分解組分與實驗電壓U的關系曲線，能夠分析在SF6的初始分解溫度值Ttl時，SF6氣體分解組分與實驗電壓U的關系，分解速率與實驗電壓U的關系，從而根據設備實際情況下SF6氣體分解的情況判斷設備故障的嚴重程度。
[0026]所述的采集氣體和氣體組分分析包括:電壓降至OV后，關閉調壓器I開關，再關閉發(fā)熱體控制回路電源開關17，最后用接地棒對高壓實驗設備進行放電，然后打開所述的采樣球閥21，讓氣體緩緩進入采樣袋至采樣袋微鼓，關閉采樣球閥21，將采集的氣體送入本裝置的氣相色譜質譜聯(lián)用儀22，對SF6氣體的分解組分及其含量進行檢測和記錄。
[0027]本方法發(fā)明通過設置實驗電壓和發(fā)熱體溫度，可以控制所述的發(fā)熱體周圍電場強度以及其表面發(fā)熱溫度；還通過放置不同材質的發(fā)熱體能模擬以下兩種情況:
1、在同一平行板電極間的電壓U，同一表面發(fā)熱溫度T的情況下，改變發(fā)熱體的材質，使得SF6氣體分解，實驗人員由實驗所得的SF6分解氣體的組分及含量等數(shù)據，繪制出5^氣體分解組分與發(fā)熱體材質的關系曲線，找出在同一平行板電極間電壓U，同一發(fā)熱體表面發(fā)熱溫度作用下SF6分解氣體的組分及含量與發(fā)熱體材質的關系。
[0028]2、在同一平行板電極間的電壓U，同一表面發(fā)熱溫度T和不同發(fā)熱體材質的情況下，使得SF6氣體分解，以I小時為間隔，取定10個氣體樣品采集時間，也即在10個小時的實驗過程重復采集氣體樣品10次，實驗人員由在同一平行板電極間的電壓U，同一發(fā)熱體表面發(fā)熱溫度T和不同材質的發(fā)熱體作用下不同試驗時間內SF6分解氣體的組分及含量等數(shù)據，繪制出SF6氣體分解組分與發(fā)熱體材質以及試驗時間之間的關系曲線，找出相同發(fā)熱體表面發(fā)熱溫度作用下的SF6分解氣體的組分及含量與發(fā)熱體材質及試驗時間之間的關系ο
【權利要求】
1.六氟化硫氣體絕緣介質電-熱結合的分解模擬實驗方法，使用申請?zhí)枮?01310551600.2的“一種六氟化硫分解實驗系統(tǒng)”，對六氟化硫氣體絕緣介質電-熱結合的分解進行模擬實驗和分析，包括檢查實驗系統(tǒng)的密封性能、清洗缸體、充入SF6氣體的步驟，其特征是還包括以下步驟: 步驟1、測量最大外施實驗電壓^iax 在不放置平行板電極和發(fā)熱體的情況下，接好實驗線路，調節(jié)調壓器，緩慢升高實驗電壓，仔細觀察高速數(shù)字存儲示波器上有無信號，當出現(xiàn)微小放電脈沖信號時，記錄下此時加在模擬實驗裝置上的外施電壓Vniax ; 步驟2、安裝平行板電極和發(fā)熱體，測量起始放電電壓Ust 調壓器將電壓降至OV后，關閉調壓器開關，用接地棒對高壓實驗設備進行放電，打開真空壓力表球閥和真空泵球閥，然后啟動真空泵，對缸體抽真空以排盡缸體內的SF6氣體及其分解氣體；然后打開缸體的封口，通過高壓套管和低壓套管內導體的螺紋將平行板電極安裝在高壓套管和低壓套管之間，并調整到適當?shù)母叨龋粚X或電解銅材質的發(fā)熱體的兩個接線極，通過硬質絕緣銅導線分別與接線柱安裝法蘭的兩個發(fā)熱體接線柱連接，并通過絕緣支柱將所述的發(fā)熱體支撐在所述的兩平行板電極的中心軸線處；發(fā)熱體溫度傳感器設置于所述的發(fā)熱體的側面上，將所述的發(fā)熱體溫度傳感器的兩端通過導線分別與接線柱安裝法蘭的兩個發(fā)熱體溫度傳感器接線柱連接，最后蓋上缸體的封口 ； 再次經過檢查實驗系統(tǒng)的密封性能、清洗缸體、充入SF6氣體之后，在不接通熱電極控制電路的情況下，連接好實驗電路，調節(jié)調壓器，緩慢升高實驗電壓，仔細觀察高速數(shù)字存儲示波器上有無信號，當出現(xiàn)微小放電脈沖信號時，記錄下此時加在模擬實驗裝置上的外施電壓Ust ； 步驟3、實驗電壓為U=0.5Ust時，測量SF6的初始分解溫度Ttl 調壓器將電壓降至OV后，關閉調壓器開關，用接地棒對高壓實驗設備進行放電；經過清洗缸體、充入SF6氣體之后，連接好實驗電路，調節(jié)調壓器，緩慢升高施加在平行板電極間的電壓至實驗所需電壓值U，再調節(jié)智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀，設定實驗初始溫度值T=10 V，以10°C為步長，每I小時采集氣體和氣體組分分析，每3小時手動提高一次溫度的設定值；直到所采集的氣體樣品中的SOF2含量開始增長時，記錄下智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀的溫度顯示值Ttl,此溫度值即為實驗電壓為U=0.5Ust時，電-熱結合分解模擬實驗中SF6的初始分解溫度值； 步驟4、實驗電壓為U=0.5Ust時，不同溫度下SF6的分解實驗 調壓器將電壓降至O后，關閉調壓器開關，用接地棒對高壓實驗設備進行放電；實施清洗缸體和充入SF6氣體，連接好實驗電路，調節(jié)調壓器，緩慢升高施加在平行板電極間的電壓至實驗所需電壓值U，再調節(jié)智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀至溫度設定值:從SF6的初始分解溫度值Ttl開始至500°C，設置I\、T2、T3……Tltl共10個溫度設定值；手動調節(jié)所述的智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀至溫度設定值T1后，智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀自動調節(jié)所述的發(fā)熱體的表面發(fā)熱溫度至T1進行10小時實驗，每隔I小時采集氣體和氣體組分分析； 溫度設定值T1的實驗結束，經過清洗缸體、充入5^氣體之后，調節(jié)調壓器，緩慢升高電壓至實驗所需電壓值U，手動調節(jié)所述的智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀至溫度設定值T2，進行10小時實驗，每隔I小時采集氣體和氣體組分分析； 溫度設定值T2的實驗結束，經過清洗缸體、充入SF6氣體之后，如此重復進行實驗，分別測得溫度設定值T3、T4……Tltl下的SF6氣體分解組分及其含量的數(shù)據；最后根據檢測到的T1?Tltl下的分解氣體組分中S02F2、SOF2, SO2, CO2, CF4的含量，繪制出實驗電壓為U時，SF6氣體分解組分與發(fā)熱體表面發(fā)熱溫度的關系曲線。
2.根據權利要求1所述的六氟化硫氣體絕緣介質電-熱結合的分解模擬實驗方法，其特征是還包括以下步驟: 步驟5、實驗溫度為Ttl時，不同實驗電壓下SF6的分解實驗 調壓器將電壓降至OV后，關閉調壓器開關，用接地棒對高壓實驗設備進行放電；經過清洗缸體、充入SF6氣體之后，連接好實驗電路，手動調節(jié)所述的智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀至SF6的初始分解溫度值Ttl ;再調節(jié)調壓器，緩慢升高施加在平行板電極間的電壓至實驗設定值:U1=0.3Ust、U2=0.4Ust、U3=0.5Ust、U4=0.6Ust、U5=0.7Ust、U6=0.SUs0U7=0.9Ust、、U8=Ust、U9=1.lUst、U10=L 2Ust共10個實驗設定值；在實驗電壓值U1條件下進行96小時的實驗，每隔12小時采集氣體和氣體組分分析； 實驗設定值U1的實驗結束，經過清洗缸體、充入5^氣體之后，連接好實驗電路，手動調節(jié)所述的智能數(shù)顯溫度調節(jié)儀至SF6的初始分解溫度值Ttl，調節(jié)調壓器，緩慢升高電壓至實驗所需電壓值U2，進行96小時的實驗，每隔12小時采集氣體和氣體組分分析； 實驗設定值U2的實驗結束，經過清洗缸體、充入SF6氣體之后，如此重復進行實驗，分別測得實驗設定值U3、U4……U10下的SF6氣體分解組分及其含量的數(shù)據，最后根據檢測到的U1?Ultl下的SF6氣體分解組分中S02F2、SOF2, CO2, SO2, CF4的含量，繪制出SF6的初始分解溫度值Ttl時，SF6氣體分解組分與實驗電壓U的關系曲線。
3.根據權利要求1或2所述的六氟化硫氣體絕緣介質電-熱結合的分解模擬實驗方法，其特征是，所述的采集氣體和氣體組分分析包括:電壓降至OV后，關閉調壓器開關，再關閉發(fā)熱體控制回路電源開關，最后用接地棒對高壓實驗設備進行放電，然后打開所述的采樣球閥，讓氣體緩緩進入采樣袋至采樣袋微鼓，關閉采樣球閥，將采集的氣體送入本裝置的氣相色譜質譜聯(lián)用儀，對SF6氣體的分解組分及其含量進行檢測和記錄。
【文檔編號】G01R31/00GK104375071SQ201410705155
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年12月1日 優(yōu)先權日:2014年12月1日
【發(fā)明者】曾福平, 唐炬, 姚強, 王立強, 張曉星, 苗玉龍 申請人:武漢大學, 國網重慶市電力公司電力科學研究院
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