[发明专利]一种GIS设备放电故障化学诊断方法

说明书

技术领域

本发明涉及GIS设备故障诊断领域，具体地说是一种基于六氟化硫气体分解产物检测的GIS设备放电故障定性定位诊断方法。

背景技术

GIS设备在运行过程中可能因为各种原因内部发生放电，因此判断设备放电的类型以及放电位置以监视GIS设备运行状态就显得尤为重要；其中基于六氟化硫气体分解产物的化学诊断方法，由于其具有高速、非破坏试验和无需增设传感设备的特性而在GIS设备状态检修中得到了重视。然而，目前的化学诊断方法由于诊断手段的限制，仅能对设备是否处于故障状态给出十分有限的意见。

目前，基于六氟化硫分解特征气体分析进行的GIS设备状态检修方法主要通过分析SF₆气体内SO₂、H₂S、HF等特征气体的含量判断设备的运行状态。这种方法常出现分析结果与设备实际运行方式不一致的问题，且对于确有故障的设备，对故障点的定位依旧依赖于其他电学试验及设备解体。这些问题主要由选取的特征气体特征性不强，且不具有指纹特性导致。究其根本是对于SF₆电致分解机理研究不足，对反应的动力学及热力学过程没有全局的掌握。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中六氟化硫气体分解特征气体检测精确度不高、无法定位故障位置等缺陷，提供一种新的特征性强、可定位放电故障位置的六氟化硫电致分解特征气体及分析法，以广泛用于电力系统GIS设备的放电故障诊断。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种GIS设备放电故障化学诊断方法，包括步骤：

1)设定特征反应组A，该组包含五氟化硫正离子、五氟化硫自由基和氟负离子；

2)设定外部反应组B，该组包含水、氧气和该GIS设备例行六氟化硫气体检测中检测到的不含硫或氟的气体物质；

3)设定基底反应组C，反应组C由多个物质组C_X组成，X＝1、2……n，物质组C_X的组数对应GIS设备暴露在SF₆中的材料总数，每种材料对应一个物质组C_X，所述物质组包含对应材料的全部元素；

4)将反应组A与A、B、C分别正交反应获得反应结果组RS_A、RS_B和RS_cx；

5)取现场气样，经气质联用手段得到气样的组成，将得到的除SF₆以外的气体成分及含量构成集合S，将集合S与RS_A、RS_B和RS_cx进行比对，最终确定放电故障类型与放电位置。

进一步地，步骤5)中，比对算法为将计算RS_A、RS_B中各气体成分的浓度总和，得到SUM_rsa和SUM_rsb；SUM_rsa>10SUM_rsb时，故障类型为局部放电，10SUM_rsa<SUM_rsb时，故障类型为电弧放电，介于两者之间时为火花放电；对于RS_cx组，仅对比成分，不考虑含量，凡检出RS_cx中的物种则认为放电位置在材料X附近，通过多个X推断放电点位置。

本发明根据化学动力学过程设定各放电条件下SF₆气体分解反应的中间活性物质及反应路径，结合GIS设备内部材料设定反应底物集合，预测在各放电条件下各反应部位得到的反应产物。将实际气体由高效气象色谱分析结果与预测组物质比对，最终确定放电故障类型与放电位置。

本发明利用化学动力学及热力学原理研究SF₆的电致分解机理，提出新的SF₆放电分解特征气体，并提出不同环境下各分解产物之间的数量关系，以及可用于定位的指纹物质。

进一步地，步骤4)中，所述的正交反应为将两集合中任意元素两两随意组合，得到最终稳定产物，在记录正交结果时，需去除SF₆。

进一步地，反应组A中为固定反应组，其中反应物质固定，AA正交的结果为SF₄。

进一步地，反应组B为半固定反应组，除氧气和水为固定成分，其他成分需根据现场使用的SF₆气体具体情况进行筛选。