2种局部放电类型下SF6分解组分检测及特性分析

为研究不同绝缘缺陷引起的局部放电下SF6气体的分解特性,探索识别不同绝缘缺陷的分解气体特征量,笔者在研制的SF6气体分解试验平台上,模拟了金属突出物和绝缘子金属污染物2种典型绝缘缺陷引起的局部放电下SF6气体的分解,检测了2种缺陷下CF4、SO2F2、SOF23种分解气体的含量随时间的变化规律,并研究了2种缺陷下SOF2/SO2F2、SO2F2/CF4、SOF2/CF43组组分含量比值的特性.结果表明,2种局部放电下SF6分解生成的主要稳定衍生物中均能检测到SOF2、SO2F2和CF4,但2种缺陷下这些组分的变化规律具有显著的差异,同时研究表明,2种绝缘缺陷下SOF2/SO2F2、SO2F2/CF4、SOF2/CF43组组分含量比值具有明显的不同,因此,可以将SF6分解气体的含量比值作为识别2种绝缘缺陷类型的特征量.     

吸附剂对SF_6典型分解产物含量及变化规律的影响

选用了电力设备中常用的吸附剂KDHF-03分子筛,模拟研究了吸附剂对电力设备中SF6气体在局部放电下分解特性的影响,特别关注了SO2、SO2F2、S2OF10等几种典型分解产物添加吸附剂前后的产生规律。结果表明,添加吸附剂后,3种产物的含量均明显降低,SO2F2与S2OF10两种产物的吸附率(体积分数)分别达到79.92%和78.73%,SO2含量则始终低于气体分析系统的检测限度。此外,引入吸附剂之后,SO2F2与S2OF10的产生速率随着加压时间逐渐降低,其含量随时间延长逐渐饱和。最后,提出将φ(S2OF10)/φ(SO2F2)作为SF6类设备绝缘缺陷诊断判据,该比值在有、无吸附剂两种情况下表现出了很好的稳定性,添加吸附剂前后其值均稳定在1.5~2.0之间。     

500kV SF_6电流互感器电容屏缺陷下的气体分解特性

为了研究SF_6电流互感器(CT)内存在电容屏缺陷时的气体放电分解特性,分别在实验室内的模拟平台和500kV实体CT内开展了试验研究。在实验室模拟罐体内建立了场强方向平行于电容屏表面的缺陷模型1#和垂直于其表面的缺陷模型2#,在保持相同放电量的条件下对两种模型进行了SF_6气体放电分解试验,结果显示:两种电容屏缺陷下的典型气体分解产物包括CF4、SO_2F2、CS2、SO_2和S2OF105种;在相同时间下,3种含硫氧化物的体积分数从大到小依次为φ(SO_2)、φ(S2OF10)、φ(SO_2F2),产物浓度随加压时间均呈现近线性增长趋势;CF4和CS2是涉及绝缘材料放电特有的分解产物,前者浓度远高于后者;对绝缘材料进行XPS元素能谱分析,得出C元素来源于绝缘材料;此外,放电量相近时模型2#下的分解产物浓度低于模型1#。最后,在500kV SF_6式实体CT内设置了电容屏沿面及屏间短路复合缺陷,结果表明,实体缺陷下的分解产物种类和变化趋势与同类型的实验室模拟缺陷结果一致。在实验室内模拟缺陷进行气体分解特性的研究对实际应用具有指导意义。     

光声光谱技术应用于SF6局部放电分解组分检测

针对SF6局部放电下分解组分传统检测方法存在的消耗被测气体多、检测时间长、不适用于在线监测等不足,利用光声光谱技术具有检测气体灵敏度高、不消耗被测气体等特点,研究了用于SF6局部放电分解组分检测技术,给出了局部放电下SF6分解特征组分SO2、CO2、CF4的特征频谱,利用研制的光声光谱实验平台获得了气体的光声信号与气体体积分数关系,得到了SO2、CO2、CF4的最低检测限分别为3.8×10-6、3.1×10-6、4.7×10-6,建立了用于降低SO2、CO2、CF4混合气体的光声信号交叉响应的RBF神经网络算法,使3种气体平均检测误差分别降为5.6％、1.6％、3.3％,提高了检测准确度,并用气相色谱法和检测管法的对比测量验证了其可信性,为解决交叉响应的影响问题提供了一种技术手段.     

φ(CO)/φ(CO_2)作为气煤采空区低温氧化指标值的研究

为了研究一氧化碳与二氧化碳的体积分数比(φ(CO)/φ(CO_2))在义马气煤低温氧化过程中随温度的变化规律,本研究采用自行设计研发的恒温加热装置对制备好的混合粒径煤样在不同温度下进行恒温氧化,产生的气体用GC-950气相色谱仪进行分析。记录CO和CO_2在不同温度下不同时间点的体积分数,进而计算出φ(CO)/φ(CO_2)值。分析不同温度下φ(CO)/φ(CO_2)值与时间的关系得出,当氧化反应进行一段时间后,φ(CO)/φ(CO_2)值会趋于一个稳定的值,且温度越高这个时间越短。进一步分析φ(CO)/φ(CO_2)稳定值与温度的关系,拟合分析得出了φ(CO)/φ(CO_2)稳定值与温度有良好的线性关系。与CO单位体积分数值相比,在义马气煤采空区φ(CO)/φ(CO_2)值作为指标值更具优越性,对生产有很好的指导意义。     

SF_6气体放电分解产物的研究

随着电力工业的迅速发展,SF6电气设备数量不断增多,它已逐渐取代传统的绝缘油材料作为高压电气设备中的绝缘及灭弧介质。本文介绍了检测SF6电气设备中SF6气体分解物的重要意义,分析了SF6气体的基本性质及其在放电条件下分解物的基本情况,为了对实际工作中的高压电气设备进行模拟,设计并制作了一套高压放电下SF6气体分解模拟装置,完成了SF6气体放电模拟实验,最后利用气相色谱-质谱联用技术对模拟装置分解产物样品进行了检测分析,得到了分解物的成分及含量。     

·OH对窄间隙气体放电烟气脱硫效果的影响

采用窄间隙强电场电离气体放电,将O2,H2O等气体分子电离加工成高浓度的强氧化羟基自由基(.OH),进而在等离子体反应器中直接将模拟烟气中的SO2氧化脱除,反应产生的H2SO4采用电集雾器回收.脱硫过程中不使用催化剂,不加吸收剂,是一种具有应用前景的脱硫新方法.主要对放电功率、氧的体积分数以及水的体积分数对.OH和SO2脱除率的影响进行了实验研究,结果表明:模拟烟气总流量为0.1 m3/h,氧的体积分数为21%,水的体积分数为1.38%,SO2初始体积分数为0.08%时,SO2脱除率为78%.随着放电功率及O2,H2O体积分数的增加,SO2脱除率有明显提高.     

电气设备局部过热故障的模拟试验及检测系统

GIS(gas insulated switchgear)和GIL(gas insulated line)是电力工程中重要的气体绝缘输电装备。局部过热是这类设备典型故障之一。为了研究GIS/GIL装备内局部过热缺陷引发绝缘气体或气固绝缘系统的老化分解现象,本文试制了基于比例-积分-微分控制的局部过热故障模拟试验及检测系统,实现了局部过热温度自动测控、功率实测和气体分解产物检测。本系统模拟最大发热功率接近800W,与实际设备局部发热功率相当;局部高温可达660℃,满足模拟金属导体部件发热损坏的要求;系统具有良好的温度测控能力,400℃时波动值不大于±1℃,625℃时波动值不大于±5℃;发热模块输入电压、电流波动范围不超过±1%,功率波动范围不大于±1.5%。同时通过625℃时C4F7N/CO2气体分解、涉及环氧树脂的气固分解以及400℃时SF6/N2的分解试验,验证了该系统适用于纯气体和气固绝缘系统的局部过热故障模拟。相比于现有研究成果,本系统在故障元件表面温度测控和发热功率等方面具有较大改进,模拟效果更接近气体绝缘装备的实际故障状况。     

低渗透油藏CO2驱SF6微量气体示踪实验研究

CO2驱油技术是提高低渗透油藏采收率的有效方法,而井间示踪监测是深入理解实际油田注CO2驱替特征的重要手段之一。通过天然低渗透岩芯CO2驱SF6气体示踪室内实验研究,独创性地设计了"常压加剂高压注入"的微体积量气体示踪剂的投放方法,建立了基于高灵敏度热导检测器的SF6示踪剂气相色谱检测方法。实验结果表明:SF6气体示踪剂的投放工艺具有简便、加剂量可控的优点,示踪剂检测方法具有简单、速度快(2 min/样)、灵敏度高(检测极限10–7)和精密度好(相对标准偏差为0.6%)的优点。     

CO-NO_x-SO_2体系化学平衡分析

对CO-NOx-SO2体系进行化学平衡分析。研究结果表明:CO,NOx和SO2之间可以很好地相互作用从而使得3种污染物同时脱除;烟气中NOx比SO2易于被CO还原,增加CO的体积分数φ(CO)或降低温度有利于SO2的还原,燃煤烟气自身的CO足以在1 000 K以下还原其中的SO2和NOx;脱硝产物仅为N2,脱硫产物主要为单质硫和COS,提高反应温度可以抑制副产物COS的生成;随着烟气中NOx或SO2体积分数增大,脱硝率维持在100%,脱硫率有所降低,但脱硫产物均主要为单质硫。