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在SF6氣體絕緣電氣設(shè)備內(nèi),促使SF6氣體分解放電以消耗能量的大小分為三類:電弧放電、火花放電和電暈放電或局部放電。
電弧放電:在正常操作條件下,斷路器開斷時會產(chǎn)生電弧放電;氣室內(nèi)發(fā)生短路故障時,也會產(chǎn)生電弧放電。放電能量與電弧電流有關(guān)。
火花放電:一種氣隙間極短時間的電容性放電,能量較低,產(chǎn)生的分解產(chǎn)物與電弧放電產(chǎn)生的分解產(chǎn)物有明顯的區(qū)別?;鸹ǚ烹姵0l(fā)生在隔離開關(guān)開斷操作中或高壓試驗中出現(xiàn)閃絡(luò)時。
電暈放電或局部放電的產(chǎn)生,是由于在SF6氣體絕緣電氣設(shè)備中,某些部件處于懸浮電位,會導(dǎo)致電場強度局部升高,此時設(shè)備中的金屬雜質(zhì)和絕緣子中存在的氣泡導(dǎo)致電暈放電或局部放電。長時間的局部放電或電暈放電使SF6氣體分解,導(dǎo)致氣室內(nèi)腐蝕性分解產(chǎn)物的積累。局部放電是一個連續(xù)的過程,在氣室中形成的分解產(chǎn)物的量與放電時間成正比。
SF6氣體絕緣組合電器因其具有占地面積小、可靠性高、維護量小及電磁環(huán)境友好等優(yōu)點被普遍地應(yīng)用。在正常情況下,氣體絕緣組合電器氣室內(nèi)部的SF6氣體絕緣介質(zhì)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,不易發(fā)生分解。但是,當(dāng)氣室內(nèi)存在電弧放電、火花放電或電暈放電等情況時,SF6氣體便會因強磁場效應(yīng)而發(fā)生分解,生成低氟硫化物SF5、SF4、SF3、SF2和 SF1,部分低氟硫化物還會與氣室內(nèi)存在的氧氣和水分等雜質(zhì)進一步發(fā)生反應(yīng),生成如SO2F2、SOF2和 SO2等穩(wěn)定的化合物。這些分解產(chǎn)物的存在,不但會降低絕緣介質(zhì)的絕緣性能,而且還會腐蝕支柱絕緣子等絕緣設(shè)備,嚴重危害設(shè)備的長久安全運行。
SF6氣體分解組分的特性與設(shè)備內(nèi)部絕緣缺陷類型以及嚴重程度密切相關(guān),可以通過分析設(shè)備氣室內(nèi)SF6氣體分解特性診斷設(shè)備內(nèi)部絕緣故障。然而,基于SF6分解組分的氣體組分分析法的應(yīng)用還處于初步研究階段,許多問題尚未完全解決,比如缺陷類型、放電能量、電極材料、氣壓等對SF6氣體分解特性的影響機理及規(guī)律還不十分清楚。所以,有必要弄清楚各影響因素對SF6氣體分解特性的影響,校正各影響因素對特征組分及其比值的影響,為準(zhǔn)確利用氣體組分分析法對SF6氣體絕緣設(shè)備進行在線監(jiān)測和故障診斷打下基礎(chǔ)。
不同針-板電極間距、不同電極材料、不同氣體壓強下SF6的電暈放電分解試驗,并利用氣相色譜儀和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析了不同放電時間下的SF6氣體分解組分。通過對試驗數(shù)據(jù)進行對比分析發(fā)現(xiàn):針-板電極間距不影響CO2、SOF2和SO2的生成,而隨著電極間距的增加,SO2F2的含量有所下降。特征比值φ(SOF2+SO2)/φ(SO2F2)和φ(SO2F2+SOF2+SO2)/φ(CO2)均與針-板電極間距關(guān)聯(lián)特性明顯。針-板缺陷模型下,板電極材料不影響CO2的生成;板電極材料化學(xué)活性(鋁>銅>不銹鋼)越大,越能促進SOF2和SO2的生成,而抑制SO2F2的生成。針電極材料對CO2、SO2F2、SOF2和SO2的生成均有影響。φ(SOF2+SO2)/φ(SO2F2)與板電極材料關(guān)聯(lián)特性明顯,與針電極材料的關(guān)聯(lián)特性不明顯,而φ(SO2F2+SOF2+SO2)/φ(CO2)與板電極材料和針電極材料的關(guān)聯(lián)特性均比較明顯。而隨著氣室壓強的增大,CO2、SO2F2、SOF2、SO2含量和φ(SOF2+SO2)/φ(SO2F2)均存在不同程度的減小;氣壓對φ(SO2F2+SOF2+SO2)/φ(CO2)的影響規(guī)律不明顯,考慮氣壓的影響時,其更適合作為故障診斷的特征量。