高压电气设备绝缘气体分解产物光学检测技术研究综述

SF_(6)及其替代气体分解组分的检测是评估高压电气设备绝缘状态的重要手段。以SF_(6)分解组分为例进行文献调研,总结了不同工况下SF_(6)及其替代气体特征分解组分的浓度分布,据此提出组分检测量程、检测下限等方面的建议;综述了基于光学的各类SF_(6)及其替代气体分解产物的检测手段,包括发射光谱法、直接吸收光谱法和间接吸收光谱法。相较于传统检测方法,基于光学原理的检测手段往往能兼顾检测速度、检测精度和灵敏度要求,检测下限通常低至体积分数10−6量级,具备高压电气设备在线监测的潜力。目前看来,单一检测方法难以实现SF_(6)及其替代气体分解产物的全组分检测,未来可考虑按照不同检测场景和需求形成光学检测为主、非光学检测为辅的在线集成检测系统。

基于第一性原理的Mo_(3)N_(2)晶体对SF_(6)分解组分吸附特性研究

对SF_(6)分解组分进行检测是对电力设备运行状态进行评估,以确保设备能安全稳定工作的有效措施之一。本文基于第一性原理仿真软件Materials Studio对SF6的两种特征分解组分气体在Mo3N2表面上的吸附过程进行理论计算。从吸附能、吸附距离、转移电荷、带隙、能态密度图等方面对其在传感器领域的可行性做了评估。结果表明,Mo_(3)N_(2)上对H_(2)S,SO_(2)F_(2)的吸附能均大于0.800 eV,且SO_(2)F_(2)气体分子在吸附后发生形变裂解,Mo_(3)N_(2)基底的原子排布些许错位,均为化学吸附。Mo_(3)N_(2)吸附两种气体后带隙降为0,转变为金属性。本文的所有理论计算研究对检测与清除SF_(6)分解组分气体的材料选型提供理论依据。

SF_(6)放电分解机理及其在故障分析领域的研究进展

SF6因其性能优异而广泛应用于电力工业,当电气设备出现放电故障或过热故障时,SF6气体将不可避免地发生分解。研究SF6分解机理,掌握SF6分解特性,以期提高设备的运维水平。文中从SF6分子解离、特征产物生成路径等方面,总结了SF6气体放电分解机理的相关研究进展,鉴于定性检测方法的局限性,指出结合DFT、ReaxFF等研究方法可厘清SF6的复杂分解过程;重点介绍了开展气体分解特性研究的基本测量与分析方法,包括:气相色谱质谱法、红外吸收光谱法及气敏传感器法等,其中气敏传感器因具备小型化、强响应等优势,是未来SF6气体绝缘装备内置传感、在线监测的重要发展方向;介绍了SF6分解特性研究由定性评判发展到定量分析的历程,总结了基于分解特性分析的气体绝缘设备故障诊断研究进展,其中以特征气体浓度比值法、产物分析与传统局放检测结合的方法最具代表性,但这些方法尚需完善,需要提出量化标准以在电力系统装备运维中推广应用。