SF6气体分解产物检测的应用

连三山施叶玲

摘要：六氟化硫（SF6）作为一种理想的绝缘和灭弧气体广泛应用于气体绝缘电力设备中。对运行设备和故障设备的SF6气体分解产物进行检测和结果分析，可以判断设备缺陷类型、性质、程度及发展趋势。

关键词：SF6气体；分解产物；故障；检测

引言：SF6电气设备因其占地少，运行安全可靠，并且有优良灭弧性能和高强度的SF6气体作为灭弧和绝缘介质，因此得到了广泛运用。六氟化硫电气设备在运行过程中，在放电或高温电弧的作用下SF6气体会分解产生低氟化物，然而通过常规的电气试验项目，如介损、绝缘电阻、直流电阻难以发现设备缺陷，SF6气体水分检测也只能检定其水分是否超标。因此可以通过SF6气体分解物含量的变化来判断设备是否发生故障。运行中的六氟化硫设备，当发生电弧放电、火花放电、过热等故障时，会产生大量HF、SO2等SF6气体分解物。不同缺陷引起的局部放电会产生不同的分解化合气体，相应的分解化合气体的成份、含量以及产生的速度也有差异同，因此可以通过监测六氟化硫气体中SF6气体分解物含量的变化来判断设备缺陷类型、性质、程度及发展趋势。

1SF6电气设备内部故障时特征组分

SF6电气设备内部绝缘材料包括SF6气体和固体绝缘材料两类。SF6气体是所有SF6电气设备共用的，固体绝缘材料依设备而不同，主要有热固型环氧树脂、聚酯尼龙、聚酯乙烯、聚四氟乙烯、绝缘纸和绝缘漆等。当SF6电气设备内部存在故障时，将引起故障区域的SF6气体和固体绝缘材料分解，产生的SO2、SOF2、H2S、HF和CO等分解特征组分将不断溶解和扩散到SF6气体中，其中SO2、HF是SF6分解的特征组分，H2S是热固型树脂分解的特征组分，CO是聚酯乙烯、绝缘纸和绝缘漆分解的特征组分。检测这些特征组分能够准确、方便、快速地诊断设备内部的状态。

2SF6电气设备分解物的检测方法

由于SF6电气设备内部故障时所产生的分解产物的浓度小，因此要求检测方法必须有较高的灵敏度和稳定性。目前，SF6电气设备分解产物的检测方法有电化学法、化学比色法、色谱法、电离法、动态离子法和红外法。动态离子法稳定性差，灵敏度低；色谱法、电离法和红外法灵敏度较高、稳定性较好，但由于SF6气体密度大，内部温差小，气体流动性较差，难以检出潜伏性故障，较适用于试验室对SF6气体的验收；化学比色法灵敏度低，耗气量大，难以检出隐患。近年来，电化学传感器技术的提高为SF6电气设备分解产物现场检测创造了条件。电化学法灵敏度高、稳定性好、耗气量少、响应速度快，能有效地检出设备内部的潜伏性故障[1]。

3检测标准

GB8905—1996《六氟化硫电气设备中气体管理和检测守则》[2]推荐便携式气相色谱仪、气体检测管和电化学传感器检测仪器为SF6气体分解产物的现场分析有效设备。IEC60480-2004[3]规定，重复使用的SF6气体中杂质最大允许含量为50μL/L，其中SO2+SOF2为12μL/L，HF为25μL/L。本文在现有标准和规程指导下，对开关设备在不同状态下的SF6气体分解产物进行检测和分析。

4SF6电气设备分解物检测常见故障类别

SF6电气设备内部故障可分为过热、电晕放电、火花放电和电弧放电等。通过对国内SF6断路器、互感器和GIS等电气设备分解产物检测实例综合分析，常见故障类别可归纳为导电金属对地放电、悬浮电位放电、导电杆的连接接触不良、互感器和变压器匝层间及套管电容屏短路、断路器重燃、断路器断口并联电阻和电容内部短路等。

5SF6电气设备分解物检测应用实例

5.1500kV某变电站220kVGISⅡ母线刀闸气室异常发热潜伏性故障

返厂试验有树枝状放电迹象

5.2500kV某变电站500kV5011断路器A相开断异常

2013年7月4日，工作人员在对500kV某变电站SF6断路器进行带电检测时，发现5011断路器分解产物异常。7月12日，工作人员对5011断路器进行SF6气体分解物含量现场带电检测，诊断该设备存在开断异常的潜伏性故障。该诊断结果在设备解体检查时得到了印证。

灭弧室套管内壁上的灰色固态粉末

6结论与建议

依据SF6分解物的体积分数诊断SF6电气设备是否存在内部故障，是SF6电气设备状态监测和故障诊断的有效手段。因此应全面定期开展SF6电气设备的分解产物检测，加强SF6电气设备的监督管理，尤其是尽快开展10a以上SF6电气设备检测分解物的测试普查工作，能够及早发现电网设备存在的事故隐患，避免事故发生，防止电网事故的扩大。另外可为SF6电气设备的状态检修提供科学依据，对提高SF6电气设备安全运行状况，保证电网安全稳定经济运行起到一定作用。

参考文献：

[1]游荣文，潘腾.应用分解产物含量诊断SF6电气设备内部故障[C]//中国电力企业联合会.2009年全国输变电设备状态检修技术交流研讨会论文集，北京：中国电力出版社，2009：868-876.