六氟化硫氣體故障分解產物研究

摘要：在工業生產中，會產生大量的六氟化硫氣體，如果這些氣體直接排放到大氣中，會造成很嚴重的污染，并且對人們的生命安全產生威脅。文章對六氟化硫氣體障礙分解物進行探究，對六氟化硫電氣設備運行狀態進行科學的監控，從而確保安全生產。

關鍵詞：六氟化硫；氣體故障；分解產物；工業生產；環境污染；電氣設備 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM564 文章編號：1009-2374（2017）11-0139-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.071

SF6設備的常見故障主要是放電和過熱兩種，在通常情況下，SF6設備不會產生毒性氣體，但是如果產生的氣體與固體的絕緣材料受熱而發生了裂解的情況，就會產生大量的有毒的氣體，這些氣體會直接威脅到人們的生命，所以要定期對室內的二氧化硫和硫化氫等分解物進行嚴格的檢測，從而才能有效地分析SF6設備中存在的安全隱患，從而才能采取相應的措施規避各類風險。

1 分解產物產生的機理

當SF6設備出現故障后，會產生一系列的化學反應，這些化學反應發生后，會產生大量有毒的氣體，絕緣材料在高溫下會發生熱解的問題，這些產物中含有大量的硫化物，所以在設備使用的環節中，應該對二氧化硫的含量進行檢測，對二氧化硫的濃度總量進行分析。設備在剛發生故障的過程中不會產生大量的二氧化硫，但是隨著分解物的增多，二氧化硫的濃度也會上升。

2 關于六氟化硫氣體分解故障的案例分析

2.1 110kV GIS變電站出現跳閘事故

在某電站剛剛開始運營一段時間后，變電站就出現了嚴重的跳閘的問題。在對故障進行分析中，采用故障錄波的形式，發現故障區域的電流達到了7.51kA，故障持續的時間為40ms。相關的維修人員對C相氣室進行了嚴格的觀察，發現在隔離刀閘絕緣拉桿的中間部分和周圍的部分的絕緣子被破壞，也發生了電弧燒傷的情況。專業人員對此故障氣體進行回收和分析，發現氣體中二氧化硫的含量非常多，氣體的內部存在大量的火花放電的情況，而且也出現了過熱的情況，固體的絕緣材料發生了分解。然后維修人員又對其他的氣室進行了檢查，發現其他的氣室沒有發生異常的情況，說明這次故障還沒有對其他的氣室造成不良的影響。第二天，維修人員對故障氣體的分解產物進行了分析，發現二氧化硫的含量非常高，但是沒有發現硫化氫的存在，所以可以看出在C室的斷路器斷開后，有少量的二氧化硫產生。

2.2 110kV變電所GIS組合電器發生爆炸事故

在預留的西母線電壓互感器氣室中，法蘭發生了爆炸，在氣室中，屏蔽罩和防潮劑在爆炸的作用力的沖擊下飛出，在地面上出現了大量的爆炸的粉塵和設備，在爆炸后，維修人員對氣室進行了檢查，沒有找到用作固定的屏蔽罩和螺絲。在C相水平方向盤式絕緣上產生了不均勻的裂縫。在B相氣室的罐體中出現了漏電的情況，維修人員對B相氣室進行了檢查，發現盤式絕緣子的母線的端子屏蔽罩在母線的端頭的部位，但是沒有螺絲對其進行固定。在對C相進行檢查的過程中，發現盤式絕緣母線的端頭并沒有出現屏蔽罩，但是在其他的氣室中也沒有發現異常的問題。

在故障發生后，維修人員進行了及時的搶修工作，從故障的發生到故障的排查只用了一天的時間，所以這種檢查的方式可以在故障發生的過程中節省故障處理的時間。通過工作人員的經驗總結，發現此故障為局部的放電故障，在故障發生的過程中，沒有對GIS組合進行電壓互感器的預留，而且盤式絕緣子母線的端頭屏蔽罩的固定并不穩定。所以變電所的相關人員應該提高警惕，對設備進行定期的檢查，如果發現屏蔽罩發生了松動的情況，應該進行及時的處理。

2.3 變電站110kV母差保護發生跳閘事故

在跳閘事故發生的過程中，維修人員對檢測報告進行分析，在事故還沒有發生前，對SF6設備的氣壓值進行檢查，發現氣壓值在規定的范圍內。但是在事故發生后，工作人員再對氣室的氣體進行檢查，發現氣體中的硫化氫氣體的含量在不斷的上升，維修人員運用測壓器進行檢查，發現氣體中含有大量的硫化氫氣體，找到故障發生的主要的位置，防止各類安全事故的發生。

在GIS組合電氣電壓互感器中，盤式絕緣子都是水平放置的，所以其表面會出現大量的灰塵，而且雜物非常的多，這些污物會導致電場不能均勻的分布，導致局部發生放電的情況。當系統接地后，另外的兩個系統的電壓就會升高，導致盤式絕緣子的水平位置會導致大量的放電，直接導致短路情況的產生，導致母差保護的跳閘。

3 SF6設備故障診斷原理

在SF6設備運行的過程中，會出現內部放電的問題，直接導致設備的絕緣性能的下降，導致電網發生不穩定的問題。

3.1 放電故障

SF6設備的內部會出現局部放電的問題，主要是懸浮電位放電和零件間的放電等，這種放電會導致導體間出現局部短路的問題，而且如果設備受潮、零件松動等都會導致放電故障的產生，在開關設備間會出現較大的放電量。

SF6設備因為內部絕緣存在缺陷而發生放電，這時會有大量的導電顆粒存在，而且釋放的能量非常大，甚至會出現電弧放電的問題。在火花放電的過程中，會導致大量的硫化物氣體，這時氣體的比值會上升。在電暈放電的過程中，會產生大量的硫化物分解物。

3.2 過熱故障

SF6設備因為不能良好的接觸，就會導致導電接觸的電阻比較大，導致故障點的溫度突然的升高，如果溫度超過了平均值，氣體就會直接地發生分解的問題，如果溫度高達600℃，就會直接導致金屬開始發生熔化，導致絕緣子材料發生分解的情況，通過相關的實驗分析，可以看出在高壓氣體中，如果溫度較高，固體絕緣材料會與SF6設備產生的氣體發生反應，導致絕緣材料的分解。這類故障產生的原因主要是分解產物的產生。

3.3 SF6設備氣體分解產物的判斷

在實驗室內可以對設備進行模擬測試，SF6設備氣體的分解產物和設備的故障會形成直接的聯系，所以在對開關設備進行隱患排查的過程中要格外的重視。在對設備的內部情況進行檢測的過程中，要對產物的特征進行分析。

3.3.1 對特征氣體進行分析。一般情況下，會產生電弧、火花和電暈的放電，在設備氣體產生分解產物后，會形成大量的硫化物氣體，當發生了局部的放電故障后，會產生大量的二氧化硫等分解產物。在放電和過熱故障產生后，就會導致SF6設備氣體產生大量的硫化物氣體，在這個過程中還會導致固體絕緣情況的產生，如果在運行開關設備中放置適當的吸附劑，就可以防止大量分解物的產生，但是此時大量的二氧化碳就會逐漸的積累，對設備的運行產生不良的影響。

在對SF6設備氣體分解物進行檢測的過程中，一般采用現場檢測的手段，但是很多氣體的檢測還是要依賴實驗室分析的方法，在現場檢測還是存在一定的難度。所以在這個階段中，應該采用二氧化硫檢測的方式，從而分析被檢測的開關是否存在故障，從而可以準確地檢測設備的內在的故障。

在對SF6設備進行現場運行管理的過程中，應該對設備分解的產物進行初步的診斷，而且還應該分析設備氣室的類型和氣體的組成成分，有些分解產物在檢測的過程中操作性比較差，要制定嚴格的參考指標。

3.3.2 在對參考指標制定的過程中，應該對非滅弧氣室中分解產物進行分析，分析斷路器的滅弧氣室，但是其分解的速度比較快，而且氣體的介質具有很好的絕緣的性能。SF6設備氣體在分解中可以在較短的時間內復合，而且其復合率非常高，在設備的內部放有大量的吸附劑，可以對具體的分解產物進行分析。如果在設備的內部出現了潛在的故障，就會導致絕緣材料發生分解的分析。在模擬試驗的基礎上還應該完善現場試驗，防止SF6設備開關產生任何的安全隱患，要對不同類型的氣室中的氣體進行檢測。

4 結語

在電力設備運行的過程中，要對設備中的氣體進行定期的檢測，防止電氣設備發生異常的情況，使設備的缺陷可以及時地展現出來。通過SF6氣體中SO2、H2S含量的檢測能檢出內部早期故障，SF6電氣設備異常運行時SO2、H2S濃度范圍含量直接反應了設備內部放電性缺陷，對應不同的設備缺陷，放電時產生的SO2、H2S濃度將不同，需要我們區別不同情況分析和判斷。對于運行設備，當設備遭受明顯的過電壓沖擊時也應及時檢測SO2、H2S含量，因此在故障的分析時應結合設備的結構、材質、運行、檢修和其他試驗等情況進行綜合分析，以便做出更準確的判斷。

參考文獻

[1] 顏湘蓮，王承玉，宋杲，等.氣體絕緣開關設備中SF6氣體分解產物檢測與設備故障診斷的研究進展[J].高壓電器，2013，（6）.

[2] 袁平，付漢江，袁先亮.便攜式色譜儀在六氟化硫電氣設備故障檢測中的應用研究[J].華中電力，2010，（6）.

[3] 姚強，常濤，劉永，等.GC-FTIR技術在六氟化硫氣體分解產物分析中的應用[J].重慶大學學報，2014，（7）.

作者簡介：何琳（1990-），女，廣東梅州人，廣東電網有限責任公司東莞供電局助理工程師，研究方向：變壓器油和六氟化硫氣體的試驗和科研。

（責任編輯：王 波）