通过检测分解产物来判断SF6电气设备故障方法

因为绝缘性能好、体积小等优点，近些年，SF6电气设备大行其道，逐步取代了以绝缘油和干燥空气作为绝缘介质的电气设备，据不完全统计，全国SF6电气设备达数十万台，已成为电力系统的主要设备，其应用对提高电力生产的安全经济运行起到了很好的作用。但是SF6电气设备也不是完美无缺的，由于在设计、材质、工艺和维护等方面存在些盲目性，使SF6电气设备内部存在局部的绝缘缺陷，而现有电气试验方法不能直接反映其内部的缺陷。因此，将这些隐患藏之于电网，在热和电的作用下，故障区域的SF6气体和固体绝缘材料不断分解，绝缘性能不断下降，直至事故发生。据国内外近年的统计资料得知，电网运行事故中绝缘事故占60%以上，严重地影响了电力行业的安全经济运行。

通过检测分解产物来判断SF6电气设备故障方法的机理

SF6电气设备内部绝缘材料，包括SF6气体和固体绝缘材料两类。SF6气体是所有SF6电气设备共有的，而固体绝缘材料则不同设备有所差异，主要有热固形环氧树脂、聚酯尼龙、聚酯乙烯、聚四氟乙烯、绝缘纸和绝缘漆等。不同绝缘材料的分解温度和分解产物各不相同。其中，130℃时聚脂乙烯、纸和漆开始分解，主要产生CO、CO2和低分子烃；400℃以上时聚四氟乙烯开始分解，主要产生CF4；500℃以上时，SF6气体和热固形环氧树脂开始分解，主要产生SO2、SOF2、H2S、CO和HF。

从上述得知，SF6气体和热固型环氧树脂有很好的热稳定性，对于正常运行的SF6电气设备，其内部温度仅仅比环境温度高5℃~10℃，因此，不会有绝缘材料的分解，SF6气体中没有上述分解产物。但若设备内部存在局部放电、重燃和严重过热性故障时，将使故障区域的固体绝缘材料和SF6气体发生分解，产生SO2、H2S、CO、HF等分解产物。

SF6电气设备安全研究方面的专家学者，在长期从事电气设备的技术监督和故障诊断处理的过程中，对SF6电气设备的原理、结构和内部绝缘材料有深入的了解，在研究设备故障时各种绝缘材料的裂解机理、分解产物的特征和对大量的故障实例进行统计分析后，提出通过检测SF6气体中特征组分（SO2、SOF2和HF是SF6分解的特征组分;H2S是热固型环氧树脂分解的特征组分;CO是聚酯乙烯、绝缘纸和绝缘漆分解的特征组分;CF4是聚四氟乙烯分解的特征组分）含量来判断SF6电气设备故障的方法。

现有检测分解产物的方法及仪器

从上文可知，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，因此，检测这些特征组分的含量便可诊断出设备内部故障。但由于内部潜伏性故障特征气体的含量较小，SF6气体的流动性又很差，分解产物主要借助于溶解、扩散和环境温度的变化产生的微弱对流而缓慢地溶解到SF6气体中。因此，选用灵敏度高和稳定性好、反应速度快的检测方法和仪器十分必要。

目前，SF6电气设备分解产物的检测方法有电化学法、化学比色法、色谱法、电离法、动态离子法和红外法。这些方法的优缺点见表1：

由表1我们可以得出这样的结论：只有采用流动方式检测的电化学法适用于SF6电气设备分解物的检测。近年来电化学传感器技术有了很大的提高，这为SF6电气设备分解产物现场检测创造了条件。

目前，市场上销售的检测SF6分解产物的产品很多，性能和价格差别也很大。其中，我们公司的SF6分解产物分析仪，选择优质电化学传感器，改进了采样气路的设计，并对所有管道及阀门材料进行特殊处理，既保证了样气的进入与排出的平衡问题，又避免采样气路因材质原因对样气的干扰与吸附，能再现样气的真实状态；该仪表不仅具有很高的灵敏度和稳定性，而且反应速度快、使用寿命长、耗气量少，可以有效地检出电气设备内部的潜伏性故障。目前，该产品已被列入国家电网公司推荐产品采购目录。

结束语

通过检测分解产物来判断SF6电气设备故障的方法，虽然是最近几年才研制出来的新方法，目前尚无行业标准，但几年来， 我们公司的 SF6分解产物分析仪已在福建、江苏、广东、四川、云南等20多个省市进行了试点应用，已检测出一百多台设备故障，而其中60多台系为系统运行中查出的隐患，避免了多起事故的发生。因此，随着我们公司的 SF6分解产物分析仪在全国的推广普及，将为SF6电气设备的可靠运行提供保证，也为设备的维修诊断提供科学依据，有力地保障电力行业的安全运行。