应用分解产物诊断故障.ppt
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1、应用分解用分解产物物诊断断故障故障应用分解产物诊断应用分解产物诊断SF6SF6电气设备内部故障电气设备内部故障目目 录录 1 1、简介、简介 2 2、检测分解产物的必要性、有效性、检测分解产物的必要性、有效性 3 3、SF6SF6电气设备绝缘材料电气设备绝缘材料 4 4、绝缘材料分解的特征组分、绝缘材料分解的特征组分 5 5、检测分解产物的标准、规程、检测分解产物的标准、规程 6 6、分解产物诊断、分解产物诊断SF6SF6电气设备内部故障原理电气设备内部故障原理 7 7、SF6SF6电气设备分解产物的检测方法电气设备分解产物的检测方法 8 8、分解产物含量监督的正常值范围、分解产物含量监督的正
2、常值范围 9 9、分解产物的检测周期、分解产物的检测周期 10 10、SF6SF6电气设备内部故障的类型及故障实例电气设备内部故障的类型及故障实例 11 11、内部故障的诊断方法、内部故障的诊断方法 12 12、提高潜伏性故障的检出率的措施、提高潜伏性故障的检出率的措施 13 13、结语、结语 1 1、简、简介介 SF6 SF6电气设备是主要的变电设备,其性能好坏直接影响电力生产安电气设备是主要的变电设备,其性能好坏直接影响电力生产安 全经济运行。由于在设计、材质、工艺和维护等存在一些薄弱环节全经济运行。由于在设计、材质、工艺和维护等存在一些薄弱环节 和不定因素,使内部可能存在缺陷,而常规试验
3、无法检出局部绝缘和不定因素,使内部可能存在缺陷,而常规试验无法检出局部绝缘 隐患,投运后,在热和电的作用下绝缘性能逐渐降低,直至发生事隐患,投运后,在热和电的作用下绝缘性能逐渐降低,直至发生事 故。造成严重损失,引起高度重视。故。造成严重损失,引起高度重视。厦门加华公司创始人长期从事油气电力设备技术监督和故障诊断处厦门加华公司创始人长期从事油气电力设备技术监督和故障诊断处 理,为理,为“全国电气化学标委会全国电气化学标委会”顾问顾问,在国内最早进行分解物检测技在国内最早进行分解物检测技 术及相关仪器开发,对术及相关仪器开发,对SF6SF6气体和固体绝缘材料的分解特性深入研究气体和固体绝缘材料的
4、分解特性深入研究 后,提出后,提出SO2SO2、HFHF是是SF6SF6气体裂解的特征组分;气体裂解的特征组分;H2SH2S是环氧树脂裂解特是环氧树脂裂解特 征组分;征组分;CF4CF4是聚四氟乙烯裂解特征组分;是聚四氟乙烯裂解特征组分;COCO和和H2H2是聚酯乙烯和绝缘是聚酯乙烯和绝缘 纸裂解特征组分,认为通过检测这些特征组分,可以诊断设备内部纸裂解特征组分,认为通过检测这些特征组分,可以诊断设备内部 隐患。自主研发生产的隐患。自主研发生产的JHJH系列检测仪,多次经中国计量院、中国电系列检测仪,多次经中国计量院、中国电 科院等检测,各项指标达到检测潜伏性故障要求,使用中还检出科院等检测,
5、各项指标达到检测潜伏性故障要求,使用中还检出82 82 台设备隐患,避免了不少事故发生。该司台设备隐患,避免了不少事故发生。该司0808年获国家科技部无偿创年获国家科技部无偿创 新基金,新基金,0808年和年和1010年两次得到国网推荐使用。经国家能源局批准,年两次得到国网推荐使用。经国家能源局批准,该司和福建电科院、湖南省电力公司承担了该司和福建电科院、湖南省电力公司承担了 DL/T1205-2013 DL/T1205-2013SF6SF6电电 气设备分解物检测方法行业标准的制定。气设备分解物检测方法行业标准的制定。在今年国网组织在今年国网组织330kV330kV及以上及以上GISGIS气体
6、检测比武中,有气体检测比武中,有1212个省市使用个省市使用 我司综合检测仪,第一阶段已结束,得到用户好评。我司综合检测仪,第一阶段已结束,得到用户好评。我司不仅能提供一流仪器,而且能提供资深咨询和售后服务。我司不仅能提供一流仪器,而且能提供资深咨询和售后服务。行业里最早研究分解物检测技术。行业里最早研究分解物检测技术。公司创建人从上世纪末研究绝缘材料裂解及设备状态的关系,认为固体绝缘公司创建人从上世纪末研究绝缘材料裂解及设备状态的关系,认为固体绝缘材料的裂解是设备安全的最大隐患,提出材料的裂解是设备安全的最大隐患,提出H2SH2S、COCO分别为环氧树脂和聚脂乙烯、分别为环氧树脂和聚脂乙烯、
7、纸裂解的特征组分。纸裂解的特征组分。承担承担DL/T1205DL/T120520132013SF6SF6电气设备分解产物检测方法制定。电气设备分解产物检测方法制定。2008 2008年向中电联申请,年向中电联申请,20092009年国家能源局批准由福建电科院、湖南电力公司年国家能源局批准由福建电科院、湖南电力公司共同制定,已将我司提出的共同制定,已将我司提出的H2SH2S、CO CO 列为仪器的基本配置。列为仪器的基本配置。仪器使用面广、检测故障案例多。仪器使用面广、检测故障案例多。2008 2008年获得国家科技部无偿创新基金,年获得国家科技部无偿创新基金,0808年和年和1010年两次得到
8、国网公司推荐,年两次得到国网公司推荐,累计销售累计销售JHJH系列检测仪系列检测仪580580多台,在全国电力系统和设备制造行业广泛应用,多台,在全国电力系统和设备制造行业广泛应用,检出近检出近300300台故障设备,其中有台故障设备,其中有8383台为运行中检出的隐患,取得很好效果。近台为运行中检出的隐患,取得很好效果。近年来还应邀到江苏、甘肃和福建等电力系统进行各种电压等级设备检测,得年来还应邀到江苏、甘肃和福建等电力系统进行各种电压等级设备检测,得到用户好评。到用户好评。能提供故障诊断咨询服务。能提供故障诊断咨询服务。公司创始人长期从事公司创始人长期从事SF6SF6电气设备质量监督,了解
9、设备的性能、结构和绝缘材电气设备质量监督,了解设备的性能、结构和绝缘材料性质,具有电气料性质,具有电气/化学综合判断能力。化学综合判断能力。2 2、检测分解产物的必要性、有效性、检测分解产物的必要性、有效性 SF6气体具有很好的电气性能,使设备体积小、开断容量大,电压高,得到广泛应用。上世纪末我国发生多起GIS严重事故后,动摇了其“免维护”的观点。从国内外报道的SF6电气设备的事故中资料得知,绝缘事故占60%以上,其中有约60%不是突发性,有一段时间的发展过程,但目前常规的电气和化学试验方法难以检出局部的绝缘隐患。厦门加华公司创始人原在福建电科院长期从事油气设备监督和故障诊断处理,对设备性能、
10、结构和绝缘材料有深入了解,在对绝缘材料的裂解特性进行大量试验研究和对各种典型故障进行统计分析后,提出各种绝缘材料裂解的特征组分,认为固体绝缘材料的分解是危及设备安全的最大威胁。几年来,应用我司仪器检出三百多台的故障设备,其中83台为设备在运行中检出的隐患,避免了不少事故的发生,充分证明了该法的必要性和有效性。厦门加华公司对国内外电化学传感器进行深入研究后,选择国际知名厦门加华公司对国内外电化学传感器进行深入研究后,选择国际知名品牌的传感器,研制最佳检测流程和电路,配合温度飘移、交叉干扰品牌的传感器,研制最佳检测流程和电路,配合温度飘移、交叉干扰和线性处理技术,采用流动法检测和线性处理技术,采用
11、流动法检测SF6SF6气体中分解物的组分及其含量,气体中分解物的组分及其含量,从而准确、快速检出设备内部故障。几年来,应用该司仪器检出三百从而准确、快速检出设备内部故障。几年来,应用该司仪器检出三百多台的故障设备,其中多台的故障设备,其中8383台为设备在运行中检出的隐患,避免了不少台为设备在运行中检出的隐患,避免了不少事故的发生,为设备检修提供科学依据,取得很好效果,如:事故的发生,为设备检修提供科学依据,取得很好效果,如:2012 2012年年5 5月底厦门加华公司协助兰州超高压局对月底厦门加华公司协助兰州超高压局对750kV750kV白银变年检时,白银变年检时,进行进行1111台断路器检
12、测(共台断路器检测(共3333相),检出相),检出7541B7541B、C C两相断路器两相断路器SO2SO2含量含量分别为分别为1.8 L/L1.8 L/L和和5.5 L/L 5.5 L/L,但其它组分正常;,但其它组分正常;7521A7521A相断路器纯相断路器纯度偏低(度偏低(87.987.9)。经中国电科院和陕西电科院复测确认后,对)。经中国电科院和陕西电科院复测确认后,对7521A7521A相断路器做换气处理;检查相断路器做换气处理;检查75417541断路器断路器B B、C C两相发现内部有少两相发现内部有少量粉末后,返厂处理。及时消除了缺陷,得到甘肃电力公司的好评。量粉末后,返厂
13、处理。及时消除了缺陷,得到甘肃电力公司的好评。2014 2014年年1010月月1818日四川检修公司检出凉山日四川检修公司检出凉山500kV500kV普提变普提变IIII母母BB2CBB2C气室气室SO2SO2含量含量12.5L/L12.5L/L,其它组分正常,内置专家系统判断,其它组分正常,内置专家系统判断“分解物含量较高,分解物含量较高,内部可能存在局部放电,建议作综合分析。内部可能存在局部放电,建议作综合分析。”经超高频局放检测,经超高频局放检测,判断内部存在悬浮电位放电。解体发现导体连接触头均压罩固定螺丝判断内部存在悬浮电位放电。解体发现导体连接触头均压罩固定螺丝松动,底部有少量粉末
14、,避免了事故发生,得到四川省公司好评。松动,底部有少量粉末,避免了事故发生,得到四川省公司好评。2015 2015年年3 3月下旬福建厦门和漳州供电局检出两起悬浮电位放电,避免月下旬福建厦门和漳州供电局检出两起悬浮电位放电,避免了事故发生。了事故发生。3 3、SF6SF6电气设备绝缘材料电气设备绝缘材料 SF6电气设备内部绝缘材料有SF6气体和固体绝缘材料两大类。SF6气体是所有SF6电气设备共同的;而固体绝缘材料则不同设备有所不同,主要有:热固形环氧树脂、聚四氟乙烯、聚酯尼龙、聚酯乙烯、绝缘纸和绝缘漆等。SF6 SF6化学稳定性好,分子量为化学稳定性好,分子量为146146,结构为正八面体,
15、结构为正八面体 ,不,不可燃、不爆炸,在常温常压下非常稳定,在可燃、不爆炸,在常温常压下非常稳定,在20 20 ,101.3kPa101.3kPa下密度下密度6.16g/L(6.16kg/m3)6.16g/L(6.16kg/m3),约为空气的,约为空气的5 5倍;倍;导热系数是空气的导热系数是空气的4 4倍;温室效应是倍;温室效应是CO2CO2的的2300023000倍。倍。在常压下,分解温度为在常压下,分解温度为500500,高于,高于700700快速分解,快速分解,但在但在0.4MPa0.4MPa压力下,其分解温度降低至压力下,其分解温度降低至250250左右,在电左右,在电弧作用下将激烈
16、分解,主要产生弧作用下将激烈分解,主要产生SO2SO2、SOF2 SOF2和和HF HF。SF6 SF6气体负电性很强,具有很好的绝缘性能和灭弧性能,气体负电性很强,具有很好的绝缘性能和灭弧性能,是目前理想的绝缘介质。自上世纪是目前理想的绝缘介质。自上世纪8080年代后,广泛用作电年代后,广泛用作电气设备的绝缘介质,起着绝缘、灭弧和冷却散热的作用。气设备的绝缘介质,起着绝缘、灭弧和冷却散热的作用。3.2 3.2 固体绝缘材料固体绝缘材料主要有热固形环氧树脂、聚四氟乙烯、聚酯尼主要有热固形环氧树脂、聚四氟乙烯、聚酯尼龙、聚酯乙烯、绝缘纸和绝缘漆等,其由龙、聚酯乙烯、绝缘纸和绝缘漆等,其由C C、
17、H H、F F、S S、O O和和N N等元素构成,按其分解温度可分等元素构成,按其分解温度可分为三类:为三类:热固形环氧树脂热固形环氧树脂 有双酚型和酚醛型两类,为多种大分子量的混合物,由有双酚型和酚醛型两类,为多种大分子量的混合物,由C C、H H、O O、S S和和N N等元素构成;当温度高等元素构成;当温度高 于于500500时开始裂解主要产生时开始裂解主要产生H2SH2S、CO CO、少量低分子烃和、少量低分子烃和AlF3,AlF3,在在 绝缘子的成型过程中加入约绝缘子的成型过程中加入约30%30%氧化铝粉末,以便增加强度。氧化铝粉末,以便增加强度。聚四氟乙烯聚四氟乙烯 由由C C、
18、F F元素构成元素构成,在在400400时开始裂解,主要产时开始裂解,主要产 生生CF4CF4和和COCO。聚酯尼龙聚酯尼龙 为碳水化合物,由为碳水化合物,由C C、H H和和O O等元素构成;尼龙在等元素构成;尼龙在 280 280时开始裂解,主要产生时开始裂解,主要产生CO CO、H2 H2、CO2CO2和低和低 分子烃。分子烃。聚酯乙烯、绝缘纸和绝缘漆聚酯乙烯、绝缘纸和绝缘漆 为碳水化合物,由为碳水化合物,由C C、H H和和O O等元素构成;在等元素构成;在130 130 时开始裂解,主要产生时开始裂解,主要产生CO CO、H2 H2、CO2CO2和低分子和低分子 烃。烃。4、SF6电
19、气设备内部绝缘材料分解的特征组分 据国外资料报道,SF6电气设备内部故障时产生的硫化物、氟化物和碳化物有近百种。在深入研究内部绝缘材料的裂解机理和对各种故障实例进行统计分析后提出:SF6 SF6分解的特征组分为分解的特征组分为SO2SO2、SOF2 SOF2和和HFHF;热固型环氧树脂分解的特征组分热固型环氧树脂分解的特征组分 为为H2S H2S、CO CO;聚四氟乙烯分解的特征组分聚四氟乙烯分解的特征组分 为为CF4 CF4、CO CO;聚酯乙烯、绝缘纸和绝缘漆聚酯乙烯、绝缘纸和绝缘漆 分解的特征组分为分解的特征组分为CO CO、H2 H2;我司最早提出我司最早提出 H2S H2S 和和 C
20、O CO 是固体绝缘材料分解的特征气是固体绝缘材料分解的特征气体,并取得国家专利,现已行业认同。据统计正常设备中体,并取得国家专利,现已行业认同。据统计正常设备中的分解物含量为:(的分解物含量为:(L/LL/L)SO2 SO2SOF2 1.0SOF2 1.0 HF 0.5 HF 0.5 H2S 0.5 H2S 0.5 CO 50 CO 50 H2 50 H2 50 CF4 100 CF4 100(20102010年以后生产的年以后生产的SF6SF6新气)新气)对新设备交接时,除对新设备交接时,除CF4 100L/LCF4 100L/L外,其余均为外,其余均为0 0。5 5、检测检测SF6SF6
21、气体分解产物的标准规程气体分解产物的标准规程序号序号标标准准规规程名称程名称检测组检测组分分指指标标或要求或要求1 1DL/T1054-2007DL/T1054-2007高高压电压电气气设备绝缘设备绝缘技技术监术监督督规规程程SO2SO2、H2SH2S必要必要时时开展开展SO2SO2、H2SH2S等分等分解物含量的解物含量的测测定。定。2 2IEC60480-2004IEC60480-2004六氟化六氟化硫硫电电气气设备设备中气体的中气体的检检测测、处处理理导则导则和再利用和再利用规规范范SOF2 SOF2、SO2SO2、HFHF最大可接受最大可接受杂质杂质的量的量为为:分解物分解物总总量量5
22、0L/L50L/L,或(或(SO2+SOF2SO2+SOF2)12L/L12L/L或或 HF25L/L HF25L/L3 3GB/T8905-2012GB/T8905-2012六氟化六氟化硫硫电电气气设备设备中气体的管中气体的管理和理和检测导则检测导则SO2SO2、H2SH2S、HFHF分解物分解物总总量量5 L/L5 L/L或(或(SO2+SOF2SO2+SOF2)2L/L2L/L或或 HF2L/L HF2L/L序号序号标标准准规规程名称程名称检测组检测组分分指指标标或要求或要求4 4国网公司生国网公司生变电变电(2011)50(2011)50号文号文“关于开展关于开展SF6SF6气体分气体
23、分解物解物检测仪检测检测仪检测工作的通工作的通知知”SO2SO2、H2SH2S、COCO对对SO2SO2、H2SH2S、COCO的检测精度的检测精度和稳定性提出具体要求和稳定性提出具体要求5 5Q/GDW1896-2013Q/GDW1896-2013SF6SF6气气体分解产物检测技术现场体分解产物检测技术现场应用导则应用导则SO2SO2、H2SH2S、COCOa.a.当当SO2SO2、H2SH2S大于大于1L/L1L/L时时,应应引起注意,引起注意,COCO做做辅辅助判断;助判断;b.b.电电化学法适用于化学法适用于现场现场交接、交接、预试预试和和诊诊断性断性检测检测。6 6DL/T1205D
24、L/T120520132013SF6SF6电电气气设备设备分解分解产产物物检测检测方法方法SO2SO2、H2SH2S、COCOa.a.将将SO2SO2、H2SH2S、COCO作作为为分解分解物物检测仪检测仪的基本配置;的基本配置;b.b.对检测对检测精度和精度和稳稳定性提出定性提出具体要求。具体要求。6 6、分解物诊断、分解物诊断SF6SF6电气设备内部故障原理电气设备内部故障原理 从上述得知,当SF6电气设备内部存在故障时,故障区域的SF6气体和固体绝缘材料在热和电的作用下,将裂解产生SO2、SOF2、H2S、CO、HF和 CF4等特征组分,这些分解产物将缓慢地溶解、扩散到SF6气体中,由于
25、SF6气体中的分解产物及内部故障有一定的关系,因此,检测这些特征组分的种类和含量便可诊断设备内部故障。我司检出的大量故障实例和2008年8月在华北电大及北京超高压局的故障模拟试验得以验证。SF6 SF6电气设备潜伏性故障的特点电气设备潜伏性故障的特点a.a.设备内部早期故障的能量低、范围小、含设备内部早期故障的能量低、范围小、含量少;量少;b.SF6b.SF6分子量大,内部压力高,气体密度大,分子量大,内部压力高,气体密度大,温差小,流动性很差;温差小,流动性很差;c.c.从设备本体至排气口的从设备本体至排气口的“死体积死体积”较大,较大,若取出几十毫升气体进行测试若取出几十毫升气体进行测试,
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