1、第二十八卷 第一期，安徽电气工程职业技术学院学报 年 月 混合绝缘气体局放后分解产物检测与分析程海飞，俞 起，陈皓哲，许晓艺，章言鼎，李雪琪，投稿日期：作者简介：程海飞（），男，湖北黄冈人，本科，助理工程师，主要从事电网设备、电网材料、电厂设备、电厂材料研究。（安徽新力电业科技咨询有限责任公司，安徽 合肥；安徽皖信人力资源管理有限公司，安徽 合肥；国网安徽省电力有限公司界首市供电公司，安徽 界首；宁波诺丁汉大学 理工学院，浙江 宁波；国网安徽省电力有限公司物资公司，安徽 合肥）摘 要：文章介绍了 混合气体和 气体的局部放电试验，检测试验后的分解产物，通过分析分解产物组分和浓度的变化规律，初步得
2、出了分解产物与局放故障之间的关系，为进一步开展混合气体分解产物特征组分变化与设备故障类型关系研究奠定了基础。关键词：混合气体；分解产物；特征组分中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，；，；，；，；，）：，：；程海飞，俞 起，陈皓哲，许晓艺，章言鼎，李雪琪：混合绝缘气体局放后分解产物检测与分析 引言六氟化硫（）气体具有优良的绝缘和灭弧性能，广泛应用于气体绝缘组合电器（）、断路器、变压器、互感器等电气设备中。纯 气体是无色、无味、无毒和不可燃的，理化性质稳定。但在放电条下，会生成有害的低氟化物，这些物质反应能力极强，当有水分和氧存在时，这些分解产物又会与电极材料、绝缘材料、水分等进一步反应生
3、成组分十分复杂的多种化合物。它不仅会使设备绝缘性能下降，而且会对电气设备和人身带来严重的不良后果。运行中的 绝缘电气设备内部状态评价方法，前期普遍使用水分、压力和密度等项目的检测，但这几种检测方法所获得的数据与设备故障无明显对应关系。根据 气体的理化性质，国内近年来大力开展 气体分解产物检测研究，根据分解产物的特征组份判断故障类型，并通过模拟设备故障后检测分解产物的方法对设备运行状态进行评估。气体的液化温度较高，限制了其在寒冷地区的应用，因此在我国某些寒冷地区的电气设备中使用的绝缘气体需要混入 等其他气体以满足绝缘要求，这样的绝缘气体称为混合气体。混合气体中由于可能有其它组分参与反应，使得分解
4、产物与设备故障的关系变得复杂，分解产物特征组分已不适用，注意值也可能需要修正，因此开展本试验，旨在通过模拟试验，初步研究在相同局部放电条件下，混合绝缘气体产生的分解产物特征组份与含量较纯 气体的变化，为今后全面研究不同类型故障状态下、不同成分绝缘气体分解产物的特征组分及其含量变化做铺垫。模拟装置介绍利用自主研发的模拟装置：局放带电检测实验装置，装置内充入绝缘气体至 ，采用针板模型模拟针板局部放电，见图。经过逐渐加压试验得到稳定局部放电电压，然后持续稳定放电，低压 ，高压 ，局部放电量数值在 至 之间。图 模拟装置 局放带电检测实验装置 试验方法介绍本试验在模拟装置中进行，模拟装置中充入绝缘气体
5、后，对模拟装置进行放电试验，跟踪检测装置内分解产物含量，分析分解产物组分及含量变化，从而得出相关结论。检测仪器本试验主要检测局放故障后模拟装置中绝缘气体气体分解产物，分析局放时间与分解产物含量之间的变化关系。因此需要选用检测组分较全、且能实现检测与局放试验同时进行的仪器，本试验中选用以下两个仪器。（）上海华爱色谱分析技术有限公司生产的 便携式色谱仪，见图。这台仪器能在设备带电运行情况下同时检测、等 个组分。本试验主要用于检测局放试验后设备内是否存在、等分解产物及其含量。安徽电气工程职业技术学院学报 第二十八卷 第一期图 便携式色谱仪（）泰普联合（北京）科技开发有限公司生产的 气体分解产物检测仪
6、，见图。此仪器能在设备带电运行情况下实现、等 种组分的同时检测。图 气体分解物检测仪 试验气路本试验中模拟装置充入的绝缘气体分别是纯 气体和 各为 的混合气体，在模拟装置的右侧采用高压开关接头作为转换接头，将气体导入检测仪器。为了实现两台检测仪器同时检测以对比检测数据，试验中制作了三通，保证了模拟装置的气体同时导入两台检测仪器，三通如图。图 三通示意图（左侧连接模拟装置，右侧两条管路分别连接检测仪器）结果与讨论 试验气体为纯 气体的局部放电试验模拟设备抽真空后充入纯 气体至 ，用便携式色谱仪和分解产物检测仪检测设备内气体的初始成分及含量。然后连接局放装置，用预先设定好的条件开展模拟设备局部放电
7、试验，定时跟踪检测设备内 气体分解产物组分及含量。便携式色谱仪所得数据见表，分解产物检测仪检测所得数据见表。程海飞，俞 起，陈皓哲，许晓艺，章言鼎，李雪琪：混合绝缘气体局放后分解产物检测与分析表 便携式色谱仪检测数据表局放时间组分（）（）（）（）未知物质（）未检出 表 分解产物仪检测数据表局放时间组分（）（）（）（）表 中、出峰均比较明显，系统可以自动计算出组分浓度；出峰在 拖尾峰上，无法准确定量浓度，因此用峰面积代替；未知物质虽然出峰比较明显，但无法确定其成分，因此无法定量浓度也用峰面积代替。具体典型谱图见图。（）通道：、（）通道：、未知物质图 便携式色谱仪检测谱图由表 中试验数据可以看出，
8、、等碳氟化物的含量随放电时间增加而有少量增加；峰面积也有微量增加，但由于该峰出在 的拖尾峰上，软件计算不能给出 峰面积的准确数值，因此无法判断其变化趋势；未知物质虽无法判断其成分，但该峰峰底与基线基本平行，因此软件可以计算出峰面积，可以根据峰面积变化趋势判断出未知峰含量亦随放电时间增加而增加，变化对比见图。图 、含量随放电时间变化对比图安徽电气工程职业技术学院学报 第二十八卷 第一期将、等碳氟化物的含量变化趋势线放到一张图上，对比发现，放电 内，含量变化最小，含量变化最大；放电时间超过 后，含量变化最小，含量变化最大。就变化量的绝对值，放电 后，含量增加最多，含量增加最少。对于未知物质，试验得
9、出放电会使其含量增加，因此可以用其它试验方法对其定性，下一步试验有待开展。由表 中试验数据可以看出，分解产物仪未能检出、等分解产物，说明本放电试验未能使设备内产生以上四种物质。试验气体为 混气的局部放电试验模拟设备抽真空后充入纯 气体至 ，再充入纯 气体至 ，使设备内气体为 各为 的混合气体。局放试验采用 相同的试验条件，定时跟踪检测设备内 气体分解产物组分及含量。便携式色谱仪所得数据见表（和未知峰变化趋势用峰面积表示，气体作为本底不记录数据，峰被 覆盖无法记录），分解产物检测仪检测所得数据见表。表 便携式色谱仪检测数据表局放时间组分（）（）未知物质（）未检出 未检出未检出 未检出 表 分解产
10、物仪检测数据表局放时间组分（）（）（）（）表 中数据可以看出，设备内 和未知物质含量随放电时间增加而有微量增加，其中 在放电 后含量基本不变；组分由于出峰时间接近，而 作为本底气体含量很大，因此系统无法将 组分完全分离，从谱图上看 组分没有出峰；组分含量在放电 之后才检测到有极微量的增加。有表 中试验数据可以看出，分解产物仪未能检出、等分解产物，说明本放电试验未能使设备内产生以上四种物质。混气与 纯气的局部放电试验结果比较 混气与 纯气经过相同放电试验后，和未知物质含量均有所增加。但由于分解产物主要来自 气体，各 体积混气中分解产物的初始含量比纯 气体低，因此放电试验后的含量也相应较低。对比两
11、个试验中 含量的增长幅度，可以看出，放电时间小于 时，绝缘气体为纯 的增长速度较快；之后，两种成分绝缘气体的试验 增长幅度基本相同，如图。程海飞，俞 起，陈皓哲，许晓艺，章言鼎，李雪琪：混合绝缘气体局放后分解产物检测与分析将两个试验的分解产物中的未知物质峰面积变化进行比较：纯 试验中未知物质峰面积较 各体积混合气体的试验数据大一个数量级，为了方便比较，将前者数据均缩小 倍再进行比较。可以看出，放电时间 内绝缘气体为 各 体积混气的试验中未知物质增长速度较快；之后，正好相反，如图。图 不同成分绝缘气体放电试验中 含量变化对比图图 不同成分绝缘气体放电试验中未知物质峰面积变化对比图在两个不同成分绝
12、缘的放电试验中，均出现 组分峰，说明用本试验中提到的放电条件，会使气体产生这种产物，但其含量及增长趋势目前无法通过本试验中提到的仪器准确测得，进一步试验有待开展。分析分解产物仪检测所得数据，、等组分含量均为，说明无论设备使用的绝缘气体为纯 还是 的混合气，本放电试验未能使设备内产生以上四种物质。结论本试验建立了不同成分绝缘气体设备局部放电模拟试验方法，跟踪检测了放电 内，绝缘气体分别为 气体和 各 体积混合气体的分解产物特征组分的含量，通过对比以上两个试验的数据初步得出特征组份及其含量的变化规律。目前，相关科研机构正在积极创新，旨在研发新的检测技术，能够对本试验中 及未知物质成分及含量进行分析和定量检测；同时通过延长局部放电时间、更换模拟故障类型、根据现场设备实际情况更换模拟设备内充气成分及比例等方式，进一步掌握设备故障类型与分解产物之间的关系，实现各种充气电气设备的全面监督。这将是我们接下来的研究重点。参考文献：张晓星，姚尧，唐炬，等 放电分解气体组分分析的现状和发展 高电压技术，（）：，陈晓庆，彭华东，任明，等 气体分解产物检测技术及应用情况 高压电器，（）：，李兴文，赵虎，等 替代气体的研究进展综述 高电压技术，（）：刘陈瑶，朱立平，黄云光，等 利用联合诊断技术对设备 气体分析的应用 广西电力，（）：，责任编辑：王川陵
