六氟化硫（SF6）氣體在電弧、電火花和電暈放電的作用下會(huì)發(fā)生分解，產(chǎn)生二氧化碳（CO2）、四氟化碳（CF4）等分解產(chǎn)物。SF6氣體組分分析（可在設(shè)備帶電狀態(tài)下進(jìn)行）是診斷SF6氣體絕緣設(shè)備內(nèi)部運(yùn)行情況的一個(gè)強(qiáng)有力的手段，據(jù)此可判斷設(shè)備是否故障，并確定故障的具體部位，近年來(lái)已有不少成功案例。

GIS 中典型放電性故障特征及相應(yīng)的SF6氣體分解產(chǎn)物和分解機(jī)理，給出了不同放電類(lèi)型故障相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果，并對(duì)常見(jiàn)的電暈放電故障給出了放電量與分解產(chǎn)物的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，歸納了不同放電故障下主要?dú)怏w分解產(chǎn)物的反應(yīng)方程，并應(yīng)用于一起GIS故障分析，為GIS 潛伏性故障及其故障類(lèi)型判斷累積經(jīng)驗(yàn)。

GIS在城市電網(wǎng)中得到普遍的應(yīng)用，目前由于此類(lèi)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和接線(xiàn)方式上的特殊性，傳統(tǒng)的檢測(cè)方法很難監(jiān)督其運(yùn)行狀況，常規(guī)的SF6氣體的檢測(cè)方法檢測(cè)氣體濕度，無(wú)法判斷設(shè)備內(nèi)部是否存在潛伏性故障。

SF6 氣體在設(shè)備正常的運(yùn)行情況下均含有一定量雜質(zhì)，當(dāng)設(shè)備內(nèi)部存在故障時(shí)，在電弧或高溫的作用下，SF6氣體本身或SF6與設(shè)備內(nèi)部的絕緣材料相互作用會(huì)產(chǎn)生一定種類(lèi)和一定量的雜質(zhì)，通過(guò)對(duì)雜質(zhì)種類(lèi)和含量的分析，可以分析并判斷SF6 電氣設(shè)備內(nèi)部存在故障的情況。

采用SF6氣體分析技術(shù)判斷設(shè)備內(nèi)部故障，類(lèi)似于采用絕緣油中溶解氣體分析方法判斷充油設(shè)備內(nèi)部故障，具有無(wú)需設(shè)備停電、可及時(shí)跟蹤設(shè)備內(nèi)部故障的發(fā)展?fàn)顩r、方法簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。

1 GIS 設(shè)備中典型放電性故障及SF6氣體產(chǎn)物

GIS 設(shè)備在運(yùn)輸、儲(chǔ)存和安裝中可能發(fā)生零部件松動(dòng)，電極表面刮傷或安裝錯(cuò)位引起的電極表面缺陷，導(dǎo)電微粒進(jìn)入或工具遺忘在裝置內(nèi)等，這些隱患的存在和發(fā)展會(huì)造成設(shè)備內(nèi)部發(fā)生電弧放電、火花放電、電暈或局部放電。

針對(duì)以上多種類(lèi)型放電性故障及相關(guān)SF6分解機(jī)理分別展開(kāi)討論。

1.1 放電性故障類(lèi)型

在SF6 氣體絕緣設(shè)備中，放電性故障是使SF6 氣體發(fā)生分解的主要原因。放電形式主要有3 種：電弧放電、火花放電、電暈或局部放電。

表1對(duì)3種放電類(lèi)型的產(chǎn)生機(jī)理、信號(hào)特征、持續(xù)時(shí)間和放電能量等方面的特點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的歸納與總結(jié)。

1.2 SF6氣體分解產(chǎn)物及規(guī)律

自20 世紀(jì)70 年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)SF6 氣體在不同放電條件下的分解特性進(jìn)行了大量基礎(chǔ)研究，深入探討了SF6分解生成物的種類(lèi)以及SF6分解的一般過(guò)程。如CHUFY于2016年對(duì)SF6氣體分解物的研究進(jìn)行了總結(jié)，后續(xù)研究又進(jìn)一步完善了SF6 氣體分解產(chǎn)物種類(lèi)，其中典型3 種放電下產(chǎn)生的SF6分解產(chǎn)物如表2所示。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)典型放電故障下的SF6氣體分解產(chǎn)物特征形成了如下的共識(shí)：

（1）電弧放電，溫度往往可達(dá)20000K,會(huì)發(fā)生氣體熱分解現(xiàn)象。高溫下SF6及其分解物會(huì)與金屬發(fā)生反應(yīng)，形成金屬氟化物。在分解產(chǎn)物中，SOF2是主要的穩(wěn)定分解產(chǎn)物；CF4 是當(dāng)電弧接觸有機(jī)材料時(shí)形成的；SO2是由SOF2水解形成。

（2）火花放電能量相對(duì)電弧放電較低，SOF2是主要的分解產(chǎn)物；SO2F2的體積分?jǐn)?shù)較電弧放電有所增加；SF4是火花放電中重要的初始產(chǎn)物。

（3）電暈或局部放電，SO2F2的體積分?jǐn)?shù)相對(duì)電弧放電，火花放電情況下要高得多，被認(rèn)為是主要的氣體產(chǎn)物[5],可作為電暈或低能放電的一種特征。隨著放電能量降低（從電弧到火花），SO2F2 體積分?jǐn)?shù)增大。電暈放電時(shí)，有微量水份和氧氣的前提下，主要的穩(wěn)定氣體是SOF2、SO2F2和SOF4[9].雖然電弧放電和火花放電的信號(hào)特征、持續(xù)時(shí)間和放電能量有所差別，但其放電機(jī)理和試驗(yàn)結(jié)果有相似之處，故在后文中將這兩種放電故障類(lèi)型的機(jī)理和試驗(yàn)結(jié)果在一起描述和分析。

事故分析

故障發(fā)生后，將故障GIS返廠(chǎng)分析故障原因。2013年3月5日，在廠(chǎng)家進(jìn)行故障GIS部件解體檢查，檢查發(fā)現(xiàn)2212-2刀閘動(dòng)觸頭銅桿上有兩處放電痕跡，屏蔽罩鉚沖槽內(nèi)無(wú)鉚沖痕跡。電科院對(duì)附著在桶壁上的分解產(chǎn)物做了成分檢測(cè)，主要成分為F、Fe、Al、Cr,可判斷為屏蔽罩受電弧作用后的分解產(chǎn)物。結(jié)合在該站內(nèi)開(kāi)倉(cāng)檢查情況進(jìn)行分析，初步判斷2212-2A相刀閘動(dòng)觸頭導(dǎo)向屏蔽罩因鉚沖不實(shí)，造成脫落至動(dòng)觸頭銅桿上，且在掉落過(guò)程中對(duì)筒壁圓筒與直筒相貫線(xiàn)處放電，是造成本次故障的直接原因。

SF6 氣體含量分析能有效監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀況，無(wú)需設(shè)備停電，適應(yīng)當(dāng)前狀態(tài)檢修的要求，具有較高的推廣價(jià)值。但由于缺乏數(shù)據(jù)積累，目前未能在測(cè)試方法和設(shè)備運(yùn)行狀況評(píng)價(jià)方法上形成相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，這些問(wèn)題亟待在進(jìn)一步的工作中得到解決。