SF6设备气相色谱分析在现场的应用探讨4666.docx

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2、分分析在现现场的应应用和研研究周东平 刘春春意 湖北省宜宜昌供电电公司，湖湖北 宜宜昌44430003摘要：本本文列举举了大量量现场利利用SFF6气相相色谱分分析法对对SF66设备内内气体组组分进行行检测的的实例，分分析了各各气体组组分的产产生原因因，提出出了SFF6设备备故障的的检测原原则及维维护管理理的建议议。关键词：SF66气体；分解产产物；气气相色谱谱；现场场应用The Anaalyssis of SF66 gaas cchroomattogrraphhy eequiipmeent on thee-sppot apppliccatiion andd sttudiiesZHOUU Doo

3、ng-pinng,，LL IUU Chhun-yi，ZZENGG Juun，CCHENNG SShenngYichhangg poowerr Suupplly CComppanyy off Huubeii, YYichhangg 44430003, ChiinaAbsttracct：TThiss arrticcle lissts a llot of thee sccenee ussingg SSF6 ggas chrromaatoggrapphy anaalyssis of thee SFF6 ggas equuipmmentt too deetecct ccompponeentss off

4、thhe eexammplees, anaalyssis of thee caausees oof ggas commponnentts, madde tthe dettecttionn off SFF6 eequiipmeent faiilurres andd maainttenaancee off thhe pprinncippless off maanaggemeent.Key worrds：SF66 gaas; deccompposiitioon pprodductts; gass chhrommatoograaphyy; FFielld AAppllicaatioon中图分类类号 T

5、M8835 文献标标识码 BB0 前前言SF6电电气设备备因其占占地少，运运行安全全可靠，并并且有优优良灭弧弧性能和和高强度度的SFF6气体作作为灭弧弧和绝缘缘介质，因因此得到到了广泛泛运用。六氟化硫硫电气设设备在运运行过程程中，在在放电或或高温电电弧的作作用下SSF6气体会会分解产产生低氟氟化物，这这些低氟氟化物会会与生产产、装瓶瓶、设备备安装过过程中混混入的空空气发生生化学反反应，生生成有毒毒的、腐腐蚀性的的产物，对对设备造造成危害害，导致致绝缘性性能严重重下降，因因此通过过监测六六氟化硫硫气体中中空气含含量，来来掌握设设备的健健康状况况，考核核安装工工艺质量量有着重重要意义义。通过常规规

6、的电气气试验项项目，如如介损、绝绝缘电阻阻、直流流电阻难难以发现现设备缺缺陷，SSF6气体水水分检测测也只能能检定其其水分是是否超标标，通过过SF66气体分分解物含含量的变变化判断断设备是是否发生生故障是是一项新新的科研研课题。运运行中的的六氟化化硫设备备，当发发生电弧弧放电、火火花放电电、过热热等故障障时，会会产生大大量HFF、SOO2等SFF6气体分分解物。不不同缺陷陷引起的的局部放放电会产产生不同同的分解解化合气气体，相相应的分分解化合合气体的的成份、含含量以及及产生的的速度也也有差异异同，因因此可以以通过监监测六氟氟化硫气气体中SSF6气体分分解物含含量的变变化来判判断设备备缺陷类类型

7、、性性质、程程度及发发展趋势势。国内外对对SF66设备分分解气体体或化合合气体含含量与绝绝缘状况况之间的的关系，还还缺乏象象变压器器油色谱谱那样严严密的判判断方法法和标准准，关于于SF66分解物物的含量量标准，国国家及有有关行业业标准还还没有明明确规定定，国内内外对运运行中气气体分解解物组分分和控制制值也在在进行研研究和探探讨中。1 原原理及测测试情况况简介SF6气气体化学学性质极极其稳定定，其自自身分解解温度在在5000以上，在在正常运运行情况况下分解解物极少少，但在在电弧、火火花和电电晕放电电的作用用下，气气体会发发生分解解，产生生一些低低氟化合合物，这这些化合合物又会会与电极极材料、绝绝

8、缘材料料、水分分和氧气气等进一一步发生生反应生生成十分分复杂的的化合物物。SF6气气体在电电弧中的的分解和和与氧、水水的反应应： SF6+O2 2SSOF22（氟化化亚硫酰酰）+88F2SF66+ OO2 22SOFF4（四氟氟化硫酰酰）+44FSOF22+H2O SO2+2HHF（氢氢氟酸）SOF44+H2O SOO2F2（氟化化硫酰）+2HFF 在20007年以以前笔者者按照国国家标准准、导则则仅对SSF6气体做做水分检检测，未未进行SSF6气体组组分分析析工作。SSF6气体的的气相色色谱法是是目前国国内用于于SF6气体组组分的最最常用方方法，也也是IEEC6004800-20004和和G

9、B/T1888677-20002共共同推荐荐的检测测方法。应用SFF6气体分分解物进进行电气气设备故故障的诊诊断的目目的是为为了早期期检出内内部缺陷陷，一般般选择具具有代表表性的分分解物作作为诊断断的主要要依据，自2006年起笔者使用N3000型便携式SF6色谱仪开展了对SF6气体空气、CF4、CO、CO2、HF、SO2、SOF2、SO2F2等组分的气相色谱现场测试研究，积累了大量的现场测试数据,测试所采用的标准见表一：表1 组分周期要求说明空气大修后大修后0.005%DL/TT 5996-119966电力力设备预预防性试试验规程程必要时运行中0.22%CF4大修后大修后0.005%SD311

10、1六六氟化硫硫新气中中空气、四四氟化碳碳的气相相色谱测测定法必要时运行中0.11%SF6运行时99.8%DL/TT 5996-119966电力力设备预预防性试试验规程程2 案例分分析表2为近近年来现现场测试试的部分分设备及及典型数数据：表2 SF66气相色色谱试验验典型数数据表序号测试时间间设备名称称缺陷情况况检测判断断情况120066.8.21某高压开开关故障停电电空气、CCF4含量较较大220066.111.200某进口原原装开关关暂无明显显故障CO2含含量较大大320077.1.22江陵换流流站51152断断路器短路故障障CF4和和CO22含量较较大，SSO2超量程程式（220000uL

11、/L）420088.1.16丹桂站某某开关开关爆炸炸CF4和和CO22含量很很大520088.1.16平安站刀刀闸、CCT组合合电器查找故障障位置CF4和和CO22含量很很大，CC3F8也有产产生620088.100.111学院街学学51开开关测试检查查空气0.38%，超过过国家标标准的00.2%720088.100.200鑫城鑫553电缆缆筒测试检查查CF4含含量0.3933%，超超过标准准0.005%820088.122.266桔城桔004CTT气室内部有异异常响动动各种分解解物含量量正常920099.3.24桔城4#PT接接地刀闸闸气室短路故障障CF4和和CO22含量较较大，SSO2大于

12、112uLL/L，有有SOFF2案例分析析1： 20066年8月月21日日对某故故障开关关气体正正常气室室和故障障气室分分别进行行了现场场测试，测测试结果果如下：表3 正常常、故障障气室气气体含量量对比表表组分正常气室室/%故障气室室/%空气0.066351.0552CF40.00018880.07767SO2无有HF无有国内外的的研究机机构对SSF6气体在在不同试试验条件件下的分分解产物物进行了了研究，研研究结果果表明：SF66在放电电和热分分解过程程中，稳稳定分解解生成物物主要是是SOFF2，当故故障涉及及固体绝绝缘材料料时，还还会生成成CF4和COO2，通过过CF44含量可可分析判判断固

13、体体绝缘情情况。国国内曾报报导过通通过测定定CF44确定固固体绝缘缘材料故故障的事事例11。SOFF2性质较较活泼，与与气体中中水分可可发生水水解反应应，生成成SO2。从上表可可以看出出，故障障气室存存在CFF4、SO2等故障障生成物物，故障障气室中中可能存存在大量量电弧放放电和电电晕放电电，并且且已涉及及到固体体绝缘。福建、安安徽省电电力局已已将SFF6气体色色谱分析析作为预预试项目目，其规规定SOO2含量标标准分别别为2 uL/L、110uLL/L。笔笔者认为为，本案案例中SSO2小于注注意值的的原因在在于SFF6设备中中的水分分含量较较小，且且SF66品质较较高，复复合性能能好.。SO2

14、气气体是SSOF22与设备备内部的的水分发发生反应应的产物物，其含含量与设设备中的的水分含含量有相相当大的的关系，有有可能由由于水分分含量小小，使得得SO2含量也也较小。SF6气气体和内内部固体体绝缘材材料有很很好的热热稳定性性，只有有当温度度超过5500后才会会开始分分解，因因此对于于正常运运行的电电气设备备，不仅仅在其非非电弧气气室中没没有分解解产物而而且在有有电弧的的断路器器室也因因其合分分速度快快又有良良好的灭灭弧功能能使分解解后又在在瞬间得得到复合合（复合合率达999.88%以上上），因因此在其其内也没没有明显显的分解解产物。基于以上上分析，我我们认为为：对SO2气体的的含量不不能简

15、单单定量进进行判定定，应坚坚持设备备间横向向比较与与历史数数据纵向向比较的的方法。单独检测SOF2或SO2没有诊断意义，只有监测SOF2或SO2的总含量，才能准确监督SF6电气设备运行状况，判断SF6电气设备故障性质和部位。案例分析析2：20066年111月200日，我我们对某某电气公公司生产产的中低低压SFF6开关柜柜进行了了六氟化化硫色谱谱组分分分析，结结果发现现在中低低压开关关柜中充充入的六六氟化硫硫有三种种组分：空气、CCO2 和SOO2。在安装前前对其充充装前的的进口SSF6气体进进行了检检测，结结果表明明新气产产品质量量很高，没没有CFF4和COO2。我们们和厂家家共同分分析了CC

16、O2的产生生原因，经经调查后后得出结结论，在在电气设设备完成成生产后后进行了了检漏和和补焊，有有可能是是焊枪的的高温和和空气中中的有机机物发生生高温反反应生成成CO22 、SOO2。案例分析析3: 20007年11月222日，我我们对江江陵换流流站51152断断路器进进行现场场测试。检检测结果果：组分分中CFF4和COO2的含量量明显增增高，且且SO2超过仪仪器量程程（20000uuL/LL）。SF6电电气设备备中中常常使用环环氧树脂脂、聚乙乙烯、聚聚四氟乙乙烯和酚酚醛作为为固体绝绝缘材料料，固体体绝缘过过热后会会产生大大量的CCO、CCO2，随着着温度升升高，固固体绝缘缘物产生生的COO、C

17、OO2会急剧剧增加，能能过检测测CO、CCO2可以发发现SFF6设备的的过热故故障。色谱图中中SO22F2和SO2含量较较高，表表示放电电比较严严重，CCO2、CFF4含量也也较高，说说明已涉涉及到固固体绝缘缘。案例分析析4：20088年1月月16日日，我们们对丹桂桂变电站站一损坏坏的SFF6开关进进行现场场测试。测测试结果果如下：表4 各组分分及含量量序号组份保留时间间/S峰强/mmv*ss含量/%1空气44.11 11.9972770.022262CF460.11 203.320.388393CO2116.8 118.78330.222424SF6136.7 52444099.0015SO

18、2FF2484.7 130.32880.244616SO218811.3 59.9948770.11132从表四可可以看出出CF44、COO2的含量量较高，还还含有SSO2F2和SOO2。我们们认为这这台开关关故障比比较严重重，有长长期电弧弧放电和和电晕放放电现象象。根据大量量的现场场试验经经验，一一般CFF4为所有有SF66高压电电气故障障设备中中的标准准生成物物，其含含量的大大小可直直接判断断高压电电气的绝绝缘状态态。而SSO2也为标标准的生生成物质质，但是是这种物物质一般般在高压压电气绝绝缘状况况较差的的情况下下才会有有明显的的特征。如如果生成成物中有有SO22，基本本上可以以判定存存在

19、一定定的有故故障。案例分析析5：20088年1月月16日日，某变变电站2220kkV刀闸闸、CTT组合电电器发生生放电故故障，对对现场两两组气室室进行了了对比测测试，检检测情况况如下。图1 B相相气室谱谱图图2 A相相气室谱谱图表5 A、BB气室组组分含量量对照表表组成名A相组分分含量/%B相组分分含量/%空气0.0440.044CF40.0110.400CO20.0110.066SF699.99398.666C3F880.844检测中发发现B相相气室SSO2含含量 为为18447uLL/L。从以上色色谱分析析不难看看出： B相气气室中含含有大量量的故障障特征气气体CFF4、CO2、C3F8、

20、SOO2，其中中CF44、SOO2严重超超标（福福建、安安徽省电电力公司司规定SSO2含量标标准分别别为2uuL/LL、100uL/L）。在国内外外研究成成果中，CC3F8气体目目前还不不能在故故障气体体中确定定其化学学组分，所所以不能能判断含含量是否否超标。我我们通过过大量的的试验，发发现C3F8有一定定的生成成特性，在在故障CCT、PPT中这这种物质质的含量量就会明明显的增增大，在在谱图上上能明显显识别。该六氟化化硫电气气设备为为CT、刀刀闸组合合电器，我我们判断断其故障障部位为为CT部部分。该该故障电电气设备备在20008年年1月228日进进行了解解体，证证实了故故障判断断。案例分析析5

21、：20088年6月月24日日，我们们对桔城城变电站站GISS设备中中的SFF6气体进进行了色色谱试验验，发现现4母PPT、55母PTT气室空空气含量量超标。空空气含量量为0.92448%,大大超超过0.2%运运行标准准。20088年100月166日，对对学院街街变电站站学511开关进进行现场场测试，其其空气含含量为00.388%，超超过标准准0.22%，但但其他组组分含量量正常。初步判断断是由于于设备组组装时抽抽真空工工艺不到到位。案例分析析6：20088年122月266日，运运行人员员反映桔桔城变电电站桔004CTT气室有有异常响响声。试试验结果果显示各各种分解解物含量量很小，可可以判定定无

22、放电电故障。我我们推测测此异常常响声可可能与负负荷有关关，同时时也决定定进行追追踪分析析分解物物。此气气室在运运行中再再未发出出异常响响声，一一直运行行至今。案例分析析7：20099年3月月24日日，桔城城变电站站GISS4#PPT接地地刀闸气气室发生生短路故故障，我我们对其其SF6气体进进行了色色谱试验验，发现现CF44和COO2含量较较大，SSO2大于112uLL/L，并并有少许许SOFF2，判断断内部有有严重放放电故障障，后经经解体检检查，发发现内部部有严重重放电且且气室内内沉积许许多白色色粉末。表6 4母PPT、55母PTT气室色色谱分析析结果表表3 看法及及建议（1）SSO2气体是是

23、SOFF2与水分分发生反反应的产产物，其其含量与与设备中中的水分分含量多多少有相相当大的的关系，对对SO2气体的的含量不不能简单单定量进进行判定定。我们们在试验验中发现现大量运运行正常常的SFF6设备中中SO2气体含含量大于于2uLL/L，但但其仍然然运行正正常。建建议确定定故障时时必须坚坚持横向向比较与与纵向比比较相结结合的原原则，即即对其含含量的变变化进行行追踪分分析，与与同类型型正常气气室各组组分对比比分析。（2）组组分C33F8有一定定的生成成特性，CCT、PPT发生生故障时时含量会会明显的的增大。CC3F8的产生生与CTT、PTT材质有有关，在在谱图上上能明显显识别。建议将C3F8做

24、为重要的故障气体成分进行分析。（3）在在对运行行SF6设备中中空气含含量的检检测中发发现很多多设备空空气含量量较大，国国家现行行SF6气体检检测标准准中仅仅仅对新气气制定出出标准，但但对于运运行中SSF6设备的的空气含含量标准准未作规规定，而而空气的的存在对对SF6电气设设备绝缘缘状况有有较大影影响，而而且空气气含量的的增加可可能预示示着SFF6设备漏漏气而渗渗入空气气，或者者新气的的验收、设设备安装装工艺上上存在一一定的问问题。因因此建议议严格按按相关标标准进行行新气的的验收、抽抽检，必必要时加加大新气气的抽验验比例。（4）SSF6电气设设备内气气体分解解物中最最有代表表性的主主要是SSOF

25、22，只有有设备内内水分增增加时才才会继续续反应生生成SOO2和HF 。因因此单独独检测SSOF22或SO2没有诊诊断意义义。只有有监测SSOF22或SO2的总含含量，才才能准确确监督SSF6电气设设备运行行状况，判判断SFF6电气气设备故故障性质质和部位位。IEEC6004800-20004规规定再利利用SFF6气体中中SO2和SOOF2总含量量最大允允许值为为12uuL/LL，国家家即将出出台的SSF6气体检检测标准准中已把把SO2和SOOF2总含量量的注意意值定为为12uuL/LL。（5）通通过检测测SF6分解产产物，诊诊断电气气设备故故障，是是一件相相当有意意义的工工作，国国内应加加快研究究步伐，该该方法类类似于油油中溶解解气体分分析诊断断电气设设备故障障方法一一样，有有着巨大大的发展展前景。今今后要进进行更多多的试验验和改进进，使此此方法更更加成熟熟。作者简介介：周东平（119622-），男，湖北宜昌，高级工程师，大学，从事SF6气体技术监督管理。刘春意（119855-），男，湖北宜昌，工程师，大学，从事SF6气体技术监督管理参考文献献1张张仲旗等等，通过过检测SSO2发现SSF6电电气设备备故障，中中国电力力，20002，（44）：778-880