一种直流气体绝缘电气设备局部放电分解模拟实验方法
【技术领域】
[0001]本发明属于六氟化硫(SF6)气体绝缘电气设备的绝缘状态在线监测技术领域，具 体涉及一种直流气体绝缘电气设备局部放电分解模拟实验方法。
【背景技术】
[0002 ]由于六氟化硫(SF6)具有优良的绝缘和灭弧性能，使得以SF6作为绝缘介质的SF6气 体绝缘电气设备具有绝缘强度高、可靠性高、占地面积小及维护工作量小等优点，因而愈来 愈广泛地应用于高压和超/特高压输变电领域中。但SF 6气体绝缘电气设备在制造、装配和 运行过程中无法避免地会出现一些绝缘缺陷，这些绝缘缺陷在长期运行过程中会逐渐劣 化，当达到一定程度时会导致设备内部发生PD，在PD作用下SF 6气体会发生分解，并与SF6气 体中不可避免含有的微量空气和水分等杂质，发生反应生成如SOF2、S〇2F2、SOF4、S〇2、CF4、 c〇2、hf、h2s等产物，这些生成物会进一步加剧绝缘缺陷的劣化，从而使设备的整体绝缘性能 降低，危及设备的安全运行。因此，十分有必要对SF 6气体绝缘电气设备的早期绝缘状况进 行有效的评估和预警。
[0003] 然而，由于sf6气体绝缘电气设备是全封闭组合式结构，故其故障定位和检修工作 的执行相较传统的敞开式设备而言非常困难，且一旦发生事故，停电检修时间会更长、停电 范围也会更广，因而也会带来更大的经济损失。
[0004] SF6气体绝缘电气设备内部的绝缘缺陷引发的PD-方面是绝缘发生劣化的主要原 因，另一方面也是反映气体绝缘电气设备内部绝缘状态的特征量。因此，可以对sf 6气体绝 缘电气设备中ro展开在线监测以及时发现其中一些潜在的绝缘缺陷。目前用来检测SF6电 气设备ro的方法主要有脉冲电流法、超声波法、超高频法和SF6分解组分分析法等。可通过 各种检测方法对气体绝缘电气设备内部ro进行监测，得到各种检测方法下的特征量与PD的 关系，提取出能够表征ro的特征量，完善sf 6在ro下的分解理论，为实现sf6气体绝缘电气设 备的状态监测和故障诊断提供科学的理论依据。所以研制sf 6气体绝缘电气设备ro分解的 模拟装置，对于sf6气体绝缘电气设备的状态监测和故障诊断以避免大停电事故及保证电 力系统安全运行具有深远的意义。
[0005] 目前国内外在sf6气体绝缘电气设备PD在线监测的研究主要集中在交流条件下， 现有的SF6气体绝缘电气设备故障的模拟实验装置及方法，如专利号为ZL201010504048.8 的"六氟化硫电气设备绝缘状态综合评估方法"专利及专利号为ZL2007100784930的"六氟 化硫放电分解组分分析系统及其使用方法"专利，均只针对交流条件下SF 6气体绝缘电气设 备ro实验的模拟，仅获得sf6气体绝缘电气设备交流条件下ro sf6气体的分解组分及放电波 形等实验数据，不能进行直流条件下的pd的模拟实验。国际上关于直流气体绝缘电气设备 包括直流GIL、直流GIS的研究始于19世纪60年代，在70年代直流GIL就在全世界范围内得到 应用。随着特高压直流输电工程的发展，直流SF 6气体绝缘电气设备以其特有的优势也必将 在电力系统中得到愈来愈广泛的应用。因而研究在直流条件下sf6 ro的分解特性对于完善 sf6 ro分解理论具有重要的意义。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是针对现有的SF6气体绝缘电气设备的故障模拟实验装置的不足， 提供一种SF6气体绝缘电气设备在直流条件下ro的模拟实验方法，能在实验室模拟直流条 件下sf 6气体绝缘电气设备内各种不同的绝缘缺陷模型下的PD，获得不同绝缘缺陷模型下 PD的分解气体组分及其含量等特征量，为直流SF6气体绝缘电气设备的在线监测和绝缘状 态评估打下实验基础。
[0007] 本发明的技术方案是：
[0008] -种直流气体绝缘电气设备局部放电分解模拟实验方法，其特征在于，具体包括：
[0009] -个实验准备的步骤:包括
[0010] -个放置绝缘缺陷模型及检查气体放电室的密封性能的子步骤：
[0011] 首先，按照试验电路原理图连接各个试验装置，保证所有试验设备良好接地;打开 气体放电室的不锈钢缸体的椭圆形顶盖用乙醇仔细清洗不锈钢缸体内壁和人工缺陷模型， 去除气室内的杂质和灰尘然后把椭圆形顶盖装好;避免这些杂质和灰尘及上次试验可能附 着在内壁上的残留分解物影响试验结果;关闭本装置的采样球阀及进样球阀，打开真空压 力表球阀，再打开本装置的真空栗球阀，
[0012] 然后，启动本装置的真空栗，对本装置的不锈钢缸体内抽真空，当不锈钢缸体内的 真空度为0.005~0.0 IMPa时，依次关闭所述的真空栗球阀和真空栗，静置10~12小时后再 观察本装置的真空压力表示数，当所述的真空压力表示数保持在0 · 005~0 · 012MPa时，表明 本装置的气体放电室在真空状态下的密封性完好;再打开本装置的SF6气瓶的阀门和进气 球阀，向所述的不锈钢缸体内充入SF 6气体，直至所述的不锈钢缸体内气压达到0.3~ 0.5MPa 为止，
[0013] 最后，依次关闭所述的SF6气瓶的阀门和进气球阀，静置10~12时再观察真空压力 表示数，当真空压力表示数保持在0.295~0.5MPa时，表明所述的气体放电室在正压状态下 的密封性完好；
[0014] 一个清洗不锈钢缸体的子步骤：
[0015] 首先，打开所述的真空栗球阀，启动所述的真空栗，对所述的不锈钢缸体内抽真 空，当不锈钢缸体内的真空度为〇. 005~0.0 IMPa时，依次关闭所述的真空栗球阀和真空栗， 再打开所述的SF6气瓶的阀门和进样球阀，向所述的不锈钢缸体内充入SF 6气体，直到所述的 不锈钢缸体内气压值为0.25~0.35MPa时为止，然后依次关闭所述的SF6气瓶的阀门和进气 球阀，对所述的不锈钢缸体进行清洗，
[0016] 然后，先抽真空，再充入SF6气体清洗，如此重复冲洗2~5次后，再次对所述的不锈 钢缸体抽真空，然后静置10~12h，使不锈钢缸体内附着的SF 6气体的分解气体和水分充分 气化释放，
[0017] 最后，先充入SF6气体，再抽真空，以便将静置过程中气化释放的杂质清洗掉，保证 不锈钢缸体内杂质气体和固有水分含量减少到最低；
[0018] 一个充入SF6气体的子步骤：
[0019] 打开所述的SF6气瓶的阀门和进气球阀，向所述的不锈钢缸体内充入SF6气体，直至 气压为0.3~0.5MPa为止，然后依次关闭所述的SF 6气瓶的阀门和进气球阀;稳定数小时，使 SF6扩散均匀，气体处于稳定状态；
[0020] 一个进行直流条件下ro分解的模拟试验的步骤:包括
[0021] -个固有缺陷测试的子步骤：
[0022]进行ro试验前，要对装置的固有ro特性进行测试，即无模拟绝缘缺陷时，在相同的 试验环境下，装置本身没有产生PD的试验电压阈值;在不放入模拟绝缘缺陷的情况下完成 第⑴步以后，调节调压控制台缓慢升高试验电压，仔细观察所述数字存储示波器上的信号 变化，当出现微小放电脉冲信号时，记录此时装置上的外施电压，即为装置固有的起始PD电 压，记为u g;得到装置固有起始ro电压后，缓慢调节调压控制台将试验电压降为〇,关闭试验 电源，即断开调压控制台输入端与市电的连接;然后使用放电棒对所有的设备的高压端进 行有效放电之后进入试验区域，打开所述的真空栗球阀，启动所述的真空栗，对所述的不锈 钢缸体内抽真空，当不锈钢缸体内的真空度为0.005~0.0 IMPa时，依次关闭所述的真空栗 球阀和真空栗；
[0023] 一个进行直流ro试验的子步骤：
[0024] 先打开本装置的气体放电室的石英玻璃观察窗，将绝缘缺陷其中的一种跟导电杆 的螺纹结构连接使绝缘缺陷在石英玻璃观察窗的观察范围之内，并调节好两电极之间的距 离;然后将石英玻璃装在对接法兰之间，用"〇"形橡胶垫密封并用8~15根螺杆直径为15_ 的螺钉压紧固定;对所述的不锈钢缸体进行清洗，再向所述的不锈钢缸体内充入SF 6气体， 用逐步升压法对绝缘缺陷模型施加电压;调节调压控制台，缓慢升高试验电压，仔细观察数 字示波器上的信号变化，当出现微小放电脉冲信号时，记录此时装置上的外施电压，即为试 验的起始PD电压，记为U st;以试验的起始PD电压Ust为基准，设置1.2U-St、1.3Ust、1.4U st、 1.5Ust、1.6Ust五个试验电压值分别进行试验;应当注意的是施加在缺陷模型的试验电压不 应该超过装置固有的起始ro电压u g，否则由装置固有缺陷产生的ro信号会与绝缘缺陷模型 产生的PD信号混淆，导致无法识别人工模拟缺陷的PD;缓慢调节调压控制台升高试验电压 至lj 1.2Ust，在1.2Ust的电压下对绝缘缺陷进行连续96个小时的ro试验，每隔12个小时采集一 次试验数据;连续96h ro试验完成后，得到一种绝缘缺陷在某一试验电压下的一组数据，每 组数据包括8次采样数据;然后缓慢调节调压控制台将试验电压降为0,关闭试验电源，即断 开调压控制台输入端与市电的连接；
[0025] 然后，使用放电棒对所有的设备的高压端进行有效放电之后进入试验区域，打开 所述的真空栗球阀，启动