基于恒定应力加速寿命试验的SF_(6)气体密度表可靠性研究

SF_(6)气体密度表作为电网体系中一次设备的重要监测设备,其可靠性关乎变电设备的安全运行。为了确保SF_(6)气体密度表的可靠运行,有必要对其可靠性和寿命进行评估,而恒定应力加速寿命试验方法是结构复杂机械产品可靠性评估的有效方法之一。文章分析了SF_(6)气体密度表的加速应力和正常应力水平,确定了多应力加速寿命试验方案,利用Weibull寿命-应力模型综合估计了SF_(6)气体密度表的中位寿命、特征寿命、可靠寿命、平均寿命及相应的失效率,得到了其正常应力下可靠度曲线,为SF_(6)气体密度表生产制造和使用维护提供了理论依据和数据参考。

SF_(6)/N_(2)混合气体弧后分解产物检测与分析

目前电力行业中SF_(6)/N_(2)混合气体代替纯SF_(6)逐步得到推广,开展SF_(6)/N_(2)混合气体放电分解产物检测对电气设备运行状态评估具有重要意义。为探究SF_(6)/N_(2)混合气体电弧放电分解产物规律,开展了电弧放电实验,提出铜管引气技术并结合气相色谱仪解决了痕量组分难以快速有效检测的技术难题,实现了对SF_(6)/N_(2)混合气体电弧放电后分解产物的定性和定量检测,并利用密度泛函理论对主要分解路径的反应热进行计算,分析分解产物的形成原因和体积分数的变化规律。结果表明,SF_(6)/N_(2)混合气体在电弧放电下分解组分主要有CF_(4)、CH_(4)、CO_(2)、C_(2)F_(6)、SO_(2)F_(2)、SOF_(2)、SO_(2)、NF_(3)和N_(2)O,其中组分SOF_(2)、SO_(2)的生成量最高,NF_(3)和N_(2)O次之,CF_(4)和C_(2)F_(6)生成量最低。并且混合气体中N_(2)比重越大,电弧放电后NF_(3)和N_(2)O两种组分生成量越高,其余组分的生成量越低。NF_(3)和N_(2)O两种组分性质稳定且无毒,可以作为SF_(6)/N_(2)混合气体分解产物的特征组分。

基于电流监测和动态电阻分析的电容器组SF_(6)断路器电寿命评估系统

电容器组SF_(6)断路器电寿命状态监测工作对保障电网安全可靠运行意义重大。文中融合触头磨损计算方法和动态电阻分析法对SF_(6)断路器电寿命进行评估,提出SF_(6)断路器电寿命评估判据,首先基于断路器电流监测数据计算断路器触头磨损,对断路器电寿命状态进行判断预测,再利用动态电阻分析法印证判断出SF_(6)断路器的真实状态,兼顾触头磨损计算法的实时性和动态电阻法的准确性。基于所提判据,研发了一套融合触头磨损和动态电阻的SF_(6)断路器电寿命评估系统。该系统可基于断路器投切数据和动态电阻准确地评估SF_(6)断路器的电寿命,同时在人机交互界面上直观地呈现结果,为工作人员进行断路器状态检修提供辅助决策。

基于SF_(6)气体温度迟滞模型的密度监测失效判定策略

气体绝缘开关(gas insulated switchgear,GIS)设备SF_(6)气体密度监测失效可能会导致泄漏状态误判断,威胁电网安全运行。为此,针对数字式SF_(6)气体密度监测装置特点,构建并优化了基于热力学的SF_(6)气体温度迟滞模型。通过温度迟滞实验,获取了模型中未知参数。模拟实验表明,SF_(6)气体温度迟滞模型温度补偿偏差为±0.6℃,基于补偿后温度的计算压力与压力传感器检测压力偏差为±0.002 MPa。设计基于计算压力与检测压力相互验证的密度监测失效判定策略,结合某220 kV变电站中试点设备数据进行验证,经SF_(6)气体温度迟滞模型温度补偿并归算至20℃下的压力与实际值均不超过0.002 MPa,验证了该模型的准确度以及SF_(6)气体密度监测失效判定策略现场应用的可行性。

一种内置式SF_(6)气体绝缘设备多参量融合感知传感器研制

SF_(6)气体广泛用于高压电器设备,是一种重要的绝缘和灭弧介质,其密度和微水含量是描述其性能的主要参数。文中针对目前SF_(6)气体状态监测现状,在分析密度、微水表征方法和检测原理的基础上,根据密度、微水传感器中温度和压力数据可复用的特点,提出了密度和微水含量的融合感知方法及技术实现方式,研制了具有无线传输功能的SF_(6)气体温度、压力、密度和微水在线智能融合感知传感器,并在实验室完成了其性能的测实验证。该传感器的成功研制,不仅使技术实现更加经济、整体性更好,而且可以提供高质量的为SF_(6)气体状态监测时空数据,对提升高压电器设备的故障诊断及健康管理技术水平具有重要意义。

采用热释电原理检测SF_(6)气体中CO体积分数的方法与应用

高压电气设备SF_(6)绝缘气室中的发热故障会导致从绝缘材料中析出CO气体,因此,SF_(6)绝缘气室中CO气体体积分数变化可作为判断绝缘气室发热故障程度的依据之一。文中研究采用热释电原理检测SF_(6)气体中CO体积分数的方法,并采用该方法设计开发一种CO热释电光谱传感器:采用折叠光程,理论检出限为1.99μL/L。采用该光谱传感器可实现高压电气设备SF_(6)绝缘气室发热故障的无损在线监测,也可将该光谱传感器取代CO电化学传感器安装在便携式仪器中以克服采用电化学传感器检测CO、H_(2)两种兼容气体并存时的交叉干扰,确保对CO、H_(2)的准确测量。

SF_(6)气体密度状态检测的快速算法

针对SF_(6)气体密度计算过程复杂的问题,提出了快速判定SF_(6)气体密度的算法,以220 kV气体绝缘金属封闭开关设备灭弧室外其他气室中SF_(6)气体密度状态的判定为例,介绍了该算法的基本原理和实现过程,并通过仿真计算比较了本文算法与现有算法的实时性,结果表明,本文算法实现过程简单,实时性大幅提高,可促进大范围、多节点SF_(6)气体密度状态统一集中检测的数字化电子设备的发展和应用。

220kV变电站SF_(6)密度监测智能化改造施工方案

现有的变电站通常安装不具有远传功能的机械式SF_(6)气体密度继电器,需要巡检人员在现场逐个抄录密度继电器表盘示值,重复劳动强度大且工作效率低。针对上述问题,同时为响应国家智能电网建设计划,以广西百色茗雅站220 kV设备区为例,详述其SF_(6)密度监测智能化改造施工方案,以期为智能变电站建设提供工程经验。

具备SF_(6)泄漏预警功能的SF_(6)数字密度继电器设计

SF_(6)气体的绝缘性能和灭弧性能取决于SF_(6)气体的密度。SF_(6)泄漏不仅会导致SF_(6)气体密度值下降,还会带来其他危害。现有SF_(6)气体密度检测主要使用机械式SF_(6)数字密度继电器,但机械式SF_(6)密度继电器存在许多不足之处,如读数不准确、报警功能滞后等。针对机械式SF_(6)密度继电器的缺点,设计了一种SF_(6)数字密度继电器,可实现SF_(6)气体密度在线监测,并提出了SF_(6)泄漏判别算法,可实现SF_(6)泄漏预警功能,避免由于SF_(6)泄漏发现不及时导致的电网安全事故发生。

SF_(6)密度继电器实验室校验方法

SF_(6)密度继电器是SF_(6)电气设备的重要器件之一,定期对SF_(6)密度继电器进行校验是保障电力设备安全可靠运行的必要措施。随着数字式SF_(6)密度继电器的推行,现有的校验方法已无法满足其校验要求。为此,提出了SF_(6)密度继电器实验室校验方法,通过搭建高低温校验平台对SF_(6)气体密度继电器进行性能校验,结果表明该校验平台满足数字式SF_(6)密度继电器和传统机械式SF_(6)密度继电器的校验要求,弥补了传统密度继电器校验项目的不足,对支撑SF_(6)密度继电器数字化改造具有重要意义。

变电站GIS设备SF_(6)压力在线监测装置应用分析

通过对变电站GIS设备使用的SF_(6)气体特性、应用性能、泄漏危害等方面进行阐述,借以说明SF_(6)气体压力在线监测装置对于保障电网系统安全运行的重要性。同时结合500 kV黄渡变电站加装GIS设备SF_(6)压力在线监测装置的需求,具体介绍了SF_(6)压力在线监测装置的应用前景,分析了该设备在变电运维工作中所起到的作用。

SF_(6)气体密度继电器故障诊断方法研究

作为重要的气体密度监测装置,SF_(6)气体密度继电器的性能好坏直接影响电气设备的安全运行。针对SF_(6)气体密度继电器在实际应用中发现的监测数据不准确、密度继电器接点误导通、产生故障电弧和漏油等缺陷问题,可通过校验监测数据、增加接点信号的延迟传输及改进部件等方法来诊断,这对保障SF_(6)气体密度继电器稳定可靠运行有着重要的意义。

基于SF_(6)气体的高压断路器运行状态在线监测系统设计

为实现高压断路器的在线监测和故障诊断功能,提高电力系统的稳定性和安全性,设计了基于SF_(6)气体的高压断路器运行状态在线监测系统.提出了基于Polanyi吸附势的SF_(6)气体状态监测方法,并提出了SF_(6)气体高压断路器机械特性的工作状态监测方法.设计了在线监测系统的硬件结构和软件设计流程,同时实现了SF_(6)气体状态监测和机械特性状态监测的系统功能.在某500kV变电站的500kV SF_(6)高压断路器上验证了SF_(6)高压断路器运行状态在线监测系统的可靠性和准确性.该研究实现了高压断路器运行状态的在线监测,提高了设备保养周期和利用效率,符合现代电力系统智能化、自动化和信息化的需求.

基于分数阶巴特沃斯滤波器的1000kV特高压远传式SF_(6)密度继电器

由于1000kV特高压设备所处电磁环境复杂,采用现有技术的远传式SF_(6)密度继电器抗干扰能力差,无法将设备信息准确远传,严重影响特高压设备在线监测。为解决这一问题,利用分数阶巴特沃斯滤波器设计了一种新型抗干扰远传式SF_(6)密度继电器。通过500kV及1000kV两类组合电器在三种情况下抗干扰试验、极端特殊情况下的电磁干扰试验,表明采用分数阶巴特沃斯滤波器的远传式SF_(6)密度继电器具有良好的最大抑制倍数,验证了本文方法的有效性、全面性。

基于STM32的SF_(6)开关室环境监控系统设计与实现

针对SF_(6)开关室环境监控系统,采用STM32F103ZCT6芯片为运算控制器,对系统进行设计与实现。

SF_(6)表计在线监测与巡视方法的研究

智能变电站一次设备不仅需满足在线监测的要求,便于实时获取设备的各种监测数值,还需满足智能巡视的要求,能够提供设备的实时画面。因此,GIS设备SF_(6)气体密度表不仅要具备数据远传功能,还需要支持图像监视。以往的方案往往对将两者割裂开来分别考虑,造成了一系列的问题。为此将SF_(6)气体密度表在线监测与智能巡视结合起来考虑,用一个方案满足两方面的要求,降低了改造难度与投资成本。

外电场对SF_(6)分子结构及电负性的影响

电负性优异是SF_(6)具有良好绝缘性能的重要因素之一,为分析SF6基态分子结构与电负性的变化,首先采用密度泛函理论(DFT)/B3LYP方法在6-311G基组下优化SF_(6)基态分子结构,得到了分子在外电场作用下基态分子键长、键角、总能量、分子前线轨道能量和Mulliken电布居数等基态分子结构信息,其次采用Mulliken标度对SF6的电负性进行了计算。分析结果显示电场作用下,SF6分子键长、键角度发生了变化,分子的总能量绝对值逐渐增加,分子最高占据轨道和最低未占据轨道能量逐渐增加,分子内电荷布居数具有有向性转移;分子的电负性在场强为0~0.000 3 a.u.范围内急剧减小,在场强为0.000 3~0.001 5 a.u.范围内处于波动状态,得出了SF_(6)分子在电场作用下分子结构发生畸变,能隙逐渐减少,分子趋于不稳定,并且电场影响了分子吸引电子的能力等结论。

检测SF_(6)分解特征组分的MoS_(2)纳米片气敏特性与机理研究

通过水热法结合高温固相法合成片状纳米MoS_(2)结构,并用场发射扫描电子显微镜(field emission scanning electron microscopy,FESEM)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)与拉曼光谱对MoS_(2)微观形貌、晶体结构、元素组成与振动模式进行表征,将纳米MoS_(2)通过丝网印刷法均匀涂覆于叉指电极表面制备电阻式气体传感器,测试SO2、SOF2、SO2F2和H2S共4种SF_(6)分解特征组分的气敏响应特性,用第一性原理密度泛函理论,分析MoS_(2)微观结构的物理化学特性,探索SF_(6)分解组分别在MoS_(2)表面与边缘结构的吸附性能,包括吸附能、电荷转移、吸附距离与范德华力比率等。结果显示,基于片状纳米MoS_(2)的气体传感器对4种SF_(6)分解组分的最佳工作温度均为200℃。在最佳工作温度下,传感器对4种SF_(6)分解组分在0~50×10^(-6)响应–浓度关系有高线性度(R^(2)>0.959),理论检测极限排序为H_(2)S<SO_(2)<SOF_(2)<SO_(2)F_(2),大小分别为531×10^(-9)、622×10^(-9)、1.55×10^(-6)与2.89×10^(-6)。同时理论计算结果表明,MoS_(2)边缘结构对气敏响应贡献占主导作用,且对不同SF_(6)分解组分的不同灵敏度来源于分子与MoS_(2)边缘结构的不同化学相互作用能与电荷转移。该研究为基于过渡金属硫化物的气敏传感器(transition metal dichalcogenides,TMDCs)检测SF_(6)分解组分提供实验和理论支持。

高寒地区高压断路器用SF_(6)/CF_(4)混合气体液化试验分析

内蒙古锡林郭勒地区某次气温骤降后,8台不同生产厂家的SF_(6)/CF_(4)混合气体断路器相继发生低气压告警或闭锁故障,现场开展了密封性能测试、SF_(6)分解物测试、密度表校验等诊断性试验,试验结果未见异常。之后对缺陷断路器进行了混合气体组分测试,根据断路器参数,利用试验平台模拟了断路器在低温运行工况下发生低气压故障的过程。结果表明:充装SF_(6)/CF_(4)气体比例不正确、混合气体密度表参数不匹配、罐体内气压过高会造成SF_(6)/CF_(4)混合气体断路器在低温条件下发生低气压故障。提出了应在相关规程中增加对混合气体断路器开展现场混合气体组分测试、核对密度表参数、出厂时进行低温条件下密封性能检测等建议。

运行中的SF_6变压器的气体监督检测

SF6气体绝缘变压器在我国电力系统中的应用越来越广泛,建立运行中的气体分析的有效检测手段和监督依据,对此类电气设备进行监督管理显得尤其重要。为此,根据深圳供电分公司SF6变压器投运七年来的运行情况和监督检测方面所积累的经验,结合厂家的监督标准,提出了SF6变压器气体监督检测方面的建议,为SF6气体绝缘变压器的安全运行和监督提供参考。