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。

145 kV SF_(6)/N_(2)混合气体GIS的研制

为响应国家绿色低碳环保的号召,开展SF_(6)/N_(2)混合气体GIS的研制。介绍了SF_(6)/N_(2)混合气体的混合比、充气压力的选择及设计压力的计算方法。最后,145 kV SF_(6)/N_(2)混合气体GIS(断路器除外)通过了全部试验。

一种110 kV瓷柱式SF_(6)断路器气体加热装置设计与实现

针对110 kV瓷柱式SF_(6)断路器在冬季极寒天气下报警及闭锁频发问题,设计了一种110 kV瓷柱式SF_(6)断路器气体加热装置,包括加热模块、温控模块、电源模块三个部分。实际变电站应用效果表明,该装置能随环境温度变化自动调节气室温度,使SF_(6)气体压力保持在安全范围内,具有良好的加热效果,有效地提高了断路器安全、稳定运行的能力。

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。

自能式SF_(6)断路器开断过程中阀连续运动特性的仿真分析

自能式SF_(6)断路器单向阀、回气阀和泄压阀的运动与气流场之间存在着复杂的相互作用。基于3个阀的实际运动规律,利用牛顿第二定律,建立阀连续运动的数学模型,同时基于二维轴对称电弧磁流体动力学(MHD)模型并结合真实气体物性参数,对自能式SF_(6)断路器在大电流燃弧阶段的气流场及阀的连续运动进行仿真分析。研究表明:电弧燃烧产生的热气回流是热膨胀室内产生高压和单向阀关闭的主要原因;不同监测点上气体压力变化与燃弧电流、静弧触头位置和阀所处状态密切相关;单向阀的动作受燃弧电流和热膨胀室压力大小影响,动作结束时刻其两侧受力会出现波动;回气阀在燃弧阶段始终处于闭合状态;泄压阀的开启动作与单向阀状态、压气室压力和弹簧力值有很大关系,泄压阀的开启会影响阀周围气流场的分布,致使阀两侧受力与运动出现波动。

压气缸压气不足SF_(6)断路器开断电流后气体分解产物特性研究

本文通过建模仿真模拟了压气不足缺陷下压气缸内气压的变化,并与压气缸正常情况下进行了对比,确定了压气不足缺陷的设置方法;以40.5 kV SF_(6)断路器为试品,设置了断路器压气缸压气不足缺陷,在电流开断后对气体分解产物特性进行实验研究,将实验结果与正常情况下进行对比。研究结果表明:在压气不足进行开断时,气缸内外气压差下降为原有的42%;在压气缸压气不足下,检测到分解产物有CO、CO_(2)、CS_(2)、SO_(2)、SOF 2,分解产物含量随着燃弧能量的增加而增加,分解产物CO_(2)、CS_(2)、SO_(2)、SOF 2在1.5 h左右达到最大值,在6 h时基本达到稳定值,CO含量在达到最大值后变化基本不大,压气不足时检测到的CO、SO_(2)含量比压气缸正常时的含量低,以上可为SF_(6)电气设备的状态评估和故障诊断提供指导。

SF_(6)压力对GIS典型缺陷局部放电检测灵敏度的影响

气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)内部气压是影响局部放电检测灵敏度的重要因素。在局部放电实验平台中构建尖端、悬浮、气隙与沿面缺陷模型,基于特高频法、高频电流法与超声法开展气压0.2~0.5 MPa下局部放电信号特征的检测实验,并对比了高频电流法和超声法局部放电检测的灵敏度。实验结果表明:气压是影响尖端、悬浮与沿面缺陷放电的关键参数,3种缺陷放电起始电压与气压成正比,同一电压下的放电幅值和脉冲次数与气压成反比;气隙缺陷放电源于绝缘层内部气泡,因此设备气压对气隙缺陷放电影响不大。高频电流法可实现不同气压下的悬浮缺陷有效检测,但未测得气隙和尖端缺陷局部放电信号;SF_(6)压力降低,高频电流对沿面缺陷的检测灵敏度有所提升,但仍低于特高频法。超声法可实现不同气压下的悬浮和尖端缺陷有效检测,但未测得气隙和沿面缺陷局部放电信号;SF_(6)压力降低,超声法对尖端缺陷的检测灵敏度提高(当气压为0.2 MPa时,超声法对尖端缺陷的检测灵敏度与特高频法相当)。

SF_(6)密度继电器监测GIS气室压力的误差分析

对特高压变电站中GIS压力监测进行了分析,比较理想气体状态方程和Beattie-Bridgman方程在SF_(6)压力与密度关系计算的结果,指出后者更接近实际情况。通过计算分析,得出常见气室压力0.3 MPa、0.35 MPa、0.40 MPa、0.45 MPa、0.50 MPa、0.55 MPa、0.60 MPa在补偿压力为0.05 MPa时对应的低温值分别为-25.03℃、-18.06℃、-12.86℃、-8.79℃、-5.55℃、-2.90℃、-0.69℃。指出华东地区对于0.45MPa及以上额定压力的气室可能会出现因过补偿而导致压力低报警的情况。如果出现该情况,需要对气室进行泄漏检查,在排除漏气的情况下再进行压力补偿等问题的分析。

一种利用嵌入式技术的SF_(6)仪表图像识别方法

SF_(6)作为良好的气体绝缘体,被广泛应用于变电站电气设备的气体绝缘。变电站内多为大型设备,SF_(6)压力仪表安装的位置超出人眼可观测范围,无法通过人工观察准确获得仪表指针位置及读数。因此,设计一种基于小型智能相机镜头的嵌入式设备,实现对SF_(6)仪表拍摄和指针识别十分必要。首先,使用嵌入式终端主机控制智能相机镜头对SF_(6)仪表进行拍摄;随后,智能相机镜头通过WIFI网络把拍摄照片传送至嵌入式手持终端主机;然后,手持终端对拍摄照片执行图像处理任务;最后,对处理后的照片进行图像识别,最终确定仪表指针位置。在某220 kV变电站进行试验,结果表明,SF_(6)仪表指针识别准确率达98%以上,达到应用预期效果。

基于BP神经网络的SF_(6)在线监测装置压力预测方法研究

GIS设备SF_(6)密度监测容易受环境因素影响产生一定的波动,对设备运行状态判定造成干扰,因此提出一种基于BP神经网络的SF_(6)压力预测方法,通过分析环境温度及其变化情况、相对湿度、风速、天气类型和导体电流等内外部因素对SF_(6)压力变化的影响,建立BP神经网络预测模型,对SF_(6)在线监测装置的压力值进行预测,为监测设备正常运行提供数据参考,并给出了分析GIS设备压力降低原因的判别策略。选取某特高压变电站GIS设备的典型SF_(6)在线监测装置气体压力和对应的自然环境及导体电流数据进行MATLAB仿真,结果表明,SF_(6)压力预测结果准确度可达98.5%以上,验证了该方法的可行性。

220kV气体绝缘金属封闭组合电器断路器SF_(6)低气压闭锁回路改进方案

当气体绝缘金属封闭组合电器(GIS)断路器中SF_(6)气体压力过低时应通过密度继电器及其触点闭锁断路器分合闸操作。本文针对目前闭锁方案中未考虑密度继电器触点不可靠的问题,提出一种新的SF_(6)气压低闭锁回路改进方案,能简单有效地解决原闭锁回路中的隐患,且具有现场施工简便、改造难度小的优点,对生产运维具有一定实用价值。

SF_(6)密度校验及自动充放一体化装置的研制

SF 6密度继电器是监视变电站组合电器SF 6实时压力的唯一设备,当表计指针处于额定值但发出报警或闭锁信号时,无法正确判断气室内的真实压力,也无法判断是表计指针卡涩故障还是信号接点异常;当表计指针处于报警或闭锁值时发出信号,无法判断气室压力是确已降低还是表计损坏引起误报警。为此,研制了SF 6密度校验及自动充放一体化装置,可在系统发出报警或闭锁信号时校验气室的实际压力,同时免拆卸对原有表计进行读数校验,避免气室压力过低导致断路器闭锁引起事故扩大;在气室充放气体时,压力到达预设值即自动停止,从而消除手动误差,提高了电力系统GIS设备的可靠性,保证电网的安全稳定运行。

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。

户外环境对SF_(6)压力表的影响因素分析

对变电站中GIS压力监测进行了分析,指出目前变电站内存在的两种SF 6压力表安装形式的优缺点。分别从温度变化和环境湿度两个方面分析了户外运行环境对SF_(6)压力表的影响,给出了应对措施。对于前者,如果发现压力降低的情况,就应第一时间进行气室泄漏检查,排除泄漏的情况下再进行压力表及其回路等方面的检查分析。对于后者,给出了在压力表接线盒封堵和直流负极端增加压控导通元件来避免压力表接线柱氧化发生的方案。

SF_(6)短指针仪表读数识别技术的研究

SF_(6)充气设备仪表短指针特点为非直线连接圆心的指针。首先,利用均值迁移、图像灰度化、霍夫圆环变换图像处理技术对SF_(6)仪表图像进行处理,并裁剪SF_(6)仪表表盘;然后使用高斯滤波、自适应阈值和轮廓查找对仪表图像进行处理,提取出仪表指针特征信息;最后,利用坐标变换和夹角信息计算得到SF_(6)压力仪表指针读数。实验结果表明,该方法能准确检测得到SF_(6)仪表指针,不仅具有较高的精度,而且还具有较强的实际应用价值。

新型户外用SF_(6)压力表计的研制

设计并制作一种新型户外用SF_(6)压力表计,以达到良好的防雨防潮效果以及满足多种安装方向的需要,无需另加防雨罩。提出“波纹管阻断”安装方法,以解决波纹管内部潮气因“烟囱效应”进入表计的可能,实现SF_(6)压力表计接点三重密封,具有垂直、左侧、右侧以及后侧等四种安装方向的特点。

SF_(6)在线净化装置气压闭锁分析及策略研究

SF_(6)在线净化装置可以实时净化设备内的SF_(6)气体,确保设备健康运行,但现有的气压闭锁策略无法及时监测到气压的实时变化情况,导致SF_(6)气体泄漏时无法反馈气压低,使其压力无法达到额定的SF_(6)气体设备运行压力。文章分析了气体泄漏对设备造成的影响,利用模糊统计法,衡量闭锁优劣指标,在原有策略的基础上加以优化。实验结果表明,所提出的策略加强了对SF_(6)在线净化装置的实时监测,避免SF_(6)电气设备故障报警的触发,保护电网的整体运行。

高压组合电器中SF6分解产物SO_(2)F_(2)红外吸收特性及其检测传感装置研究

特高压硫酰氟(SO2F2)气体作为气体绝缘全封闭组合电器(GIS)气室中六氟化硫(SF6)分解产物的特征组分,对其进行检测分析可实现GIS设备的早期潜伏性故障识别。搭建光程池温度、压强可调的傅里叶变换红外吸收光谱仪(FTIR)系统,利用FTIR实验及HITRAN数据库得到的吸收谱线参数,对SO2F2气体的红外吸收谱线及其交叉干扰特性进行分析,选取中心波长2763 cm^(-1)位置作为SO2F2气体的特征吸收峰,并对SO2F2在该波段位置附近受温度和压强影响的红外吸收特性进行研究。结果表明:HITRAN数据库模拟仿真红外光谱与实验数据吻合较好;当压强在50~300 k Pa范围内变化时,SO2F2气体在2710~2810 cm^(-1)波数范围内的峰值吸收系数随着压强的增加而增大,2763 cm^(-1)位置吸收系数随压强的变化率为0.0024 cm^(-1)/k Pa,增加压强可以提高气体检测灵敏度;当温度在298~338 K范围内变化时,SO2F2气体在2710~2810 cm^(-1)波数范围内的峰值吸收系数随着温度的升高而减小,2763 cm^(-1)位置吸收系数随压强的变化率为0.002 cm^(-1)/K。分析结果对GIS设备故障SF6分解产物SO2F2的红外光学检测技术研究具有重要意义。

温度、气压对C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体局部过热分解特性的影响机制

C_(4)F_(7)N气体被认为是最具潜力替代SF_(6)气体的环保型气体绝缘介质。目前,国内外对C_(4)F_(7)N-CO_(2)混合气体热稳定性及分解特性的相关研究较少。文中试验研究了C_(4)F_(7)N-CO_(2)混合气体在不同温度、气压条件下的热分解特性。研究发现,0.15 MPa下5%C_(4)F_(7)N-95%CO_(2)混合气体的热分解起始温度为350℃,首先生成C_(3)F_(6)和CO,随温度升高还能够检测到CF_(4)、C_(2)F_(6)、C_(3)F_(8)、CF_(3)CN、COF_(2)、(CN)_(2)等产物。温度低于450℃条件下,C_(3)F_(6)、(CN)_(2)含量随着温度的升高而增加,温度超过500℃开始下降。在350~500℃温度下,CO、C_(3)F_(8)、CF_(3)CN、COF_(2)含量随温度升高而增加。温度超过500℃后能够检测到CF_(4),C_(2)F_(6),该两种成分可以作为严重过热故障的特征。相关研究成果揭示了C_(4)F_(7)N-CO_(2)混合气体在不同温度和气压条件下的热分解特性,为C_(4)F_(7)N-CO_(2)混合气体的工程应用提供了参考。

气体示踪技术在盐穴地下储气库微泄漏监测中的应用

常规的监测手段无法满足盐穴地下储气库盐穴、井筒等注采系统的微泄漏监测要求。为此,基于油气藏监测中常用的气体示踪检测技术,依托高分辨质谱仪建立了SF_(6)痕量气体示踪剂检测方法(检测设备主要由在线冷冻大气采样器、在线多气氛反应热解/热脱附炉等组成),在中石油金坛盐穴储气库开展了盐腔、腔体间连通、环空带压井筒和井口及地面管线微泄漏监测现场试验。研究结果表明:①目标盐腔不存在天然气泄漏情况,3口相邻老腔井间也无连通现象;②4口目标井均存在微泄漏现象,检测到的SF_(6)含量介于1×10^(-13)~5×10^(-13) L/L,由于估算的天然气泄漏速率为1 mL/min,认为该储气库井口及地面管线不存在完整性破坏;③环空带压井筒微泄漏监测试验结果表明,A、F井均不存在井筒泄漏,其环空带压应该是因油套间温度/压力升高引起。结论认为:建立的SF_(6)痕量气体示踪剂检测方法能够实现对盐穴储气库微泄漏监测和评价的要求,下一步应扩大监测区域,制定覆盖全库区的实时监测方案,建立一套有效的盐穴储气库微泄漏长期监测系统和安全预警系统。