帶微量水分注入器的SF₆局部放電分解裝置與實(shí)驗(yàn)方法

專利名稱：帶微量水分注入器的SF₆局部放電分解裝置與實(shí)驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于六氟化硫(SF6)氣體絕緣電氣設(shè)備的絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及SF6絕緣氣體局部放電分解裝置中的微量水分注入器的結(jié)構(gòu)與實(shí)驗(yàn)方法。
背景技術(shù)：
SF6氣體絕緣電氣設(shè)備(簡(jiǎn)稱SF6電氣設(shè)備)具有占地面積小、運(yùn)行安全可靠、維護(hù)工作量少、檢修周期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在電力系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。然而，SF6電氣設(shè)備內(nèi)部不可避免的絕緣缺陷會(huì)逐步擴(kuò)展并導(dǎo)致故障發(fā)生。一旦故障發(fā)生，由于其全封閉組合式結(jié)構(gòu)使得故障定位和檢修工作的執(zhí)行非常困難。SF6電氣設(shè)備在故障擊穿之前，往往會(huì)產(chǎn)生局部放電，在局部放電激發(fā)的強(qiáng)電磁能作用下，會(huì)使其主要絕緣介質(zhì)SF6氣體發(fā)生分解而生成各
種低氟硫化物。生成的這些低氟硫化物SFx還將與設(shè)備內(nèi)部存在微量的水蒸氣等雜質(zhì)發(fā)生進(jìn)一步反應(yīng)，生成如S02F2、SOF2等特征組分。這些分解特征組分的含量和變化規(guī)律不僅與設(shè)備內(nèi)部的故障類型有關(guān)，還與SF6氣體中微量水分的含量密切相關(guān)。因此，有必要在實(shí)驗(yàn)中通過控制SF6氣體中微量水分的含量，弄清楚在相同強(qiáng)度局部放電作用下不同微量水分含量的SF6氣體的分解特性，掌握微量水分對(duì)SF6氣體分解特性的影響規(guī)律。后期能以此為依據(jù)提出在局部放電作用下，將不同微量水分含量的SF6氣體分解特性校正到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下分解特性的修正方法，為實(shí)現(xiàn)利用分解組份正確辨識(shí)SF6電氣設(shè)備絕緣缺陷奠定理論基礎(chǔ)。現(xiàn)有的SF6局部放電分解氣體組分分析系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)方法，如申請(qǐng)專利號(hào)為200710078493. O的“SF6放電分解氣體組分分析系統(tǒng)及其使用方法”專利，公開的系統(tǒng)主要由調(diào)壓器控制臺(tái)、隔離變壓器、無暈實(shí)驗(yàn)變壓器、無局放保護(hù)電阻、電容分壓器、SF6局部放電分解裝置、無感檢測(cè)阻抗、匹配阻抗、示波器和氣相色譜儀構(gòu)成，其中，SF6局部放電分解裝置主要由缸體和橢圓形封蓋、高壓導(dǎo)電桿和低壓導(dǎo)電桿、真空泵和球閥、SF6氣體的進(jìn)氣口、SF6氣體分解組分的采樣閥等組成。公開的使用方法包括如下步驟對(duì)系統(tǒng)抽真空，沖入SF6氣體并施加實(shí)驗(yàn)電壓，然后一段時(shí)間后對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的氣體進(jìn)行組分分析并進(jìn)行故障診斷和模式識(shí)別。又如申請(qǐng)?zhí)枮?01210089955. X的“絕緣氣體局部放電分解組分多區(qū)域檢測(cè)系統(tǒng)及其方法”專利，公開的系統(tǒng)主要包括調(diào)壓器控制臺(tái)、隔離變壓器、無暈實(shí)驗(yàn)變壓器、無局放保護(hù)電阻、電容分壓器、絕緣氣體局部放電分解裝置、超高頻天線、無感檢測(cè)阻抗、耦合電容、高速數(shù)字存儲(chǔ)示波器和質(zhì)譜聯(lián)用儀(氣相色譜儀和氣相質(zhì)譜儀)等，其中，絕緣氣體局部放電分解裝置由外殼絕緣軸套、導(dǎo)電桿、電極、閥門、真空泵、氣壓表、真空表和SF6氣瓶等組成。公開的使用方法是利用該系統(tǒng)，對(duì)SF6氣體局部放電分解裝置中，多區(qū)域的放電分解組分，分別進(jìn)行檢測(cè)。以上專利的主要缺點(diǎn)是只能檢測(cè)不同強(qiáng)度局部放電作用下SF6氣體的分解組分，不能檢測(cè)在相同強(qiáng)度局部放電作用下不同微量水分含量的SF6氣體的分解組分，無法掌握微量水分對(duì)SF6氣體分解特性的影響規(guī)律
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有SF6局部放電分解氣體組分分析系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)方法的不足，提供一種帶微量水分注入器的SF6局部放電分解裝置與實(shí)驗(yàn)方法，在實(shí)驗(yàn)中能準(zhǔn)確向密閉的缸體內(nèi)添加所需的微量水分，能檢測(cè)在相同強(qiáng)度局部放電作用下不同微量水分含量的SF6氣體的分解組分，具有氣密性好、精確度高、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是一種帶微量水分注入器的SF6局部放電分解裝置，主要包括調(diào)壓器控制臺(tái)、隔離變壓器、無暈實(shí)驗(yàn)變壓器、無局放保護(hù)電阻、電容分壓器、SF6局部放電分解裝置、無感檢測(cè)阻抗、匹配阻抗、示波器、氣相色譜儀和微量水分注入器等。其特征是所述的微量水分注入器主要由微量水分進(jìn)樣針、不銹鋼細(xì)管、三通閥、石英玻璃試管、進(jìn)樣頭組成。所述的微量水分注入器通過微量水分注入器球閥連接在所述SF6局部放電分解裝置的SF6氣體放電分解組分的采樣閥的進(jìn)氣口部位的主氣管上。所述的微量水進(jìn)樣針為市購(gòu)的帶有刻度的容量為1(Γ 000μ I的注射器，以便控制所需的微量水分。在所述微量水進(jìn)樣針的針頭上裝有長(zhǎng)度為10(Tl20mm、內(nèi)徑為O. 6^1. 0_、壁厚為O. 2^0. 4mm的不銹鋼細(xì)管。當(dāng)注入微量水分時(shí)，先將所述的三通閥打開，再將所述的不銹鋼細(xì)管穿過裝設(shè)在所述三通閥上端的所述進(jìn)樣頭的橡膠帽并且深入到裝 設(shè)于所述三通閥下端的石英玻璃試管中，以便所述的微量水進(jìn)樣針將所需的微量水分注入到所述的石英玻璃試管中，注水完畢后，關(guān)閉所述的三通閥。所述三通閥為市購(gòu)的三端管口的內(nèi)壁均設(shè)置有螺紋的不銹鋼閥門。所述的三通閥的上、下端的管的長(zhǎng)度為70 100mm、側(cè)面端管的長(zhǎng)度為50 70mm、三端管的內(nèi)徑為10 20mm、壁厚為r8mm。所述進(jìn)樣頭的下端通過內(nèi)外面均帶螺紋的螺母連接在所述三通閥的上端管口處，所述進(jìn)樣頭的上端圓柱形管通過固定螺母連接有橡膠帽，用以將所述三通閥的上端管口密封，以保證裝設(shè)于所述三通閥下端管口的石英玻璃試管內(nèi)的微量水分熱蒸發(fā)時(shí)不擴(kuò)散到外界。所述的石英玻璃試管的管口端通過O型橡膠圈和內(nèi)外面均帶螺紋的螺母連接到所述三通閥的下端管口處。在所述的三通閥的側(cè)端管口處通過內(nèi)外面螺紋的螺母與連接管的一端連接，所述連接管的另一端與所述微量水分注入器球閥的進(jìn)氣端連接，以便所述三通閥打開時(shí)，所述石英玻璃試管的微量水分被加熱后的水蒸氣通過所述的連接管和微量水分注入器球閥進(jìn)入所述的SF6局部放電分解裝置的缸體內(nèi)。所述的進(jìn)樣頭為市購(gòu)的上、下端和中段均為圓柱形的不銹鋼管。所述上端圓柱形管的長(zhǎng)度為l(Tl5mm、內(nèi)徑2 4mm、壁厚為f 3mm，所述進(jìn)樣頭上端圓柱形管的斜表面上設(shè)置有螺紋，以便通過螺紋和固定螺母連接橡膠帽。所述進(jìn)樣頭中段圓柱形管的長(zhǎng)度為3 8mm、內(nèi)徑為2 4mm、壁厚為4 8mm。所述進(jìn)樣頭下端圓柱形管的長(zhǎng)度為10 14mm、內(nèi)徑8 12mm、壁厚為廣3_，并在下端圓柱形管道的外表面上設(shè)置有螺紋，以便通過螺紋和所述的內(nèi)外面均帶有螺紋的螺母與所述三通閥的上端管口連接。所述的石英玻璃試管為市購(gòu)的管口帶外翻邊，管子底部封閉的試管。所述的石英玻璃試管的長(zhǎng)度為45 70mm、內(nèi)徑為疒9mm、壁厚為I. 5^2. 5mm，外翻邊的寬度為2 4mm、厚度為I. 5 3_，用以盛放注入的微量水分并通過加熱使之成為水蒸氣。一種帶微量水分注入器的SF6局部放電分解裝置的實(shí)驗(yàn)方法。利用本發(fā)明裝置，在相同局部放電強(qiáng)度下進(jìn)行不同微量水分含量的SF6氣體分解組分的檢測(cè)。所述方法的具體步驟如下
(I)檢查帶微量水分注入器的SF6局部放電分解裝置的氣密性先打開SF6局部放電分解裝置的真空表的球閥，后打開SF6局部放電分解裝置的真空泵的球閥，再打開微量水分注入器的球閥，然后打開三通閥，最后啟動(dòng)真空泵，對(duì)SF6局部放電分解裝置及與其連接的微量水分注入器進(jìn)行抽真空。當(dāng)真空表的顯示值為O. 005 O. OlMPa時(shí)，先關(guān)閉SF6局部放電分解裝置的真空泵的球閥，后停運(yùn)真空泵，再靜置10 12小時(shí)后觀察真空表的示數(shù)。當(dāng)真空表的示數(shù)保持在O. 005 O. 012MPa時(shí)，表明連接了微量水分注入器的SF6局部放電分解裝置的氣密性達(dá)到要求，再進(jìn)行下一歩實(shí)驗(yàn)。否則，檢查各閥門的連接處并確認(rèn)各閥門與管道的連接擰緊后，再對(duì)裝置的氣密性進(jìn)行檢查，直至裝置的氣密性達(dá)到要求為止。(2)微量水分注入SF6局部放電分解裝置
第(I)步完成后，再次啟動(dòng)所述的真空泵，并再次打開所述的真空泵球閥，對(duì)所述的SF6 局部放電分解裝置及其連接的微量水分注入器進(jìn)行抽真空。當(dāng)所述的真空壓カ表的示數(shù)保持在O. 005 O. 08MPa時(shí)，先關(guān)閉所述的SF6局部放電分解裝置的真空泵球閥，然后停運(yùn)真空泵。然后根據(jù)所述SF6局部放電分解裝置的缸體中所需要添加的水蒸氣水分值計(jì)算出對(duì)應(yīng)的微量水分注入器中注入的液態(tài)水分值(由經(jīng)驗(yàn)公式可得P=kV，其中P為缸體中水蒸氣水分含量，単位ppm，V為微量水分注入器中的液態(tài)水水分含量，単位μ l，k為由氣壓、缸體體積、濕度等因素決定的轉(zhuǎn)換常數(shù)，此處k=2. 5ρρπι/μ I)。再用所述的微量水進(jìn)樣針抽取所需量的液態(tài)水分，并通過所述的不銹鋼細(xì)管注入到所述的石英玻璃試管內(nèi)。當(dāng)所述微量水進(jìn)樣針中的水全部注入到所述石英玻璃試管內(nèi)后，拔出所述的微量水進(jìn)樣針及與其連接的不銹鋼鋼管，然后關(guān)閉所述的三通閥。再通過吹風(fēng)機(jī)或者吹油燈等，在5°C 40°C溫度下，對(duì)所述的石英玻璃試管進(jìn)行加熱，直到所述的石英玻璃試管內(nèi)的水完全氣化為止。由于在真空狀態(tài)下，液態(tài)水的沸點(diǎn)很低而容易氣化，加熱所需時(shí)間短并且液態(tài)水氣化后不會(huì)重新被液化。當(dāng)所述石英玻璃試管內(nèi)的液態(tài)水全部氣化后再持續(xù)加熱5 10min，目的是為了使所述微量水分注入器上石英玻璃試管內(nèi)的水蒸氣充分?jǐn)U散到所述SF6局部放電分解裝置的缸體內(nèi)。最后關(guān)閉所述微量水分注入器的球閥，就完成微量水分注入過程。(3)進(jìn)行SF6氣體放電分解組分檢測(cè)
第(2)步完成后，首先打開SF6氣瓶的進(jìn)氣閥和壓カ表的球閥，向所述SF6局部放電分解裝置的缸體內(nèi)充入SF6氣體至SF6氣體的氣壓達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需的氣壓為止，關(guān)閉所述SF6局部放電分解裝置的進(jìn)氣閥。再調(diào)節(jié)調(diào)壓控制臺(tái)，緩慢升高電壓，仔細(xì)觀察高速數(shù)字存儲(chǔ)示波器上的波形，當(dāng)出現(xiàn)放電脈沖時(shí)，記錄下該時(shí)刻的電壓，記為Utl (起始放電電壓)。再施加起始放電電壓U。的1.2 1.5倍電壓，使所述SF6局部放電分解裝置的缸體內(nèi)發(fā)生局部放電。在局部放電的120小時(shí)內(nèi)，姆隔12小時(shí)停止一次施加電壓，并打開一次所述SF6局部放電分解裝置的采樣閥，通過連接在所述SF6分解裝置的采樣ロ處的采氣袋，采集一次SF6,體局部放電分解組分的氣樣。毎次采氣結(jié)束后立即關(guān)閉所述的采氣閥，再繼續(xù)施加至同一放電電壓，繼續(xù)進(jìn)行同一強(qiáng)度的局部放電。最后，將每次采集的氣樣分別用氣相色譜儀進(jìn)行分解組分及其含量的檢測(cè)，測(cè)出相同局部放電強(qiáng)度和相同微量水分含量下、不同時(shí)段的SF6,體分解組分及其含量，從而得到相同微量水分含量影響下的SF6氣體局部放電分解特征。(4)測(cè)量相同局部放電強(qiáng)度下不同微水含量的SF6氣體分解組分及其含量
第(3)步完成后，先停止施加的電壓，后啟動(dòng)所述的真空泵，并打開所述的SF6局部放電分解裝置的真空泵球閥，通過所述的真空泵將所述SF6局部放電分解裝置的缸體內(nèi)的實(shí)驗(yàn)氣體排出，并對(duì)SF6局部放電分解裝置的缸體進(jìn)行抽真空后回到第(I)步，然后重復(fù)第(I廣
(3)歩。在第(2)步注入微量水分時(shí)，毎次遞增注入不同的微量水分，就測(cè)量出在相同局部放電強(qiáng)度下不同微量水分含量的SF6,體分解組分及其含量，從而得到在相同局部放電強(qiáng)度下不同微量水分含量影響下的SF6氣體局部放電分解特性。同理，重復(fù)第(I廠(4)步，在第(2)歩中注入微量水分時(shí)，毎次遞增注入不同的微量水分值，在第(3)歩中調(diào)整不同的局部放電強(qiáng)度，分別測(cè)量不同局部放電強(qiáng)度下，不同微量水分含量的SF6氣體分解組分及其含量，從而得到不同局部放電強(qiáng)度下不同微量水分含 量影響下的SF6氣體局部放電分解特性。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，主要有以下效果
(I)本發(fā)明裝置利用微量水進(jìn)樣針，能實(shí)現(xiàn)對(duì)SF6局部放電分解裝置的缸體內(nèi)水分含量的精確定量控制，能提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。(2)本發(fā)明裝置能保證良好的氣密性，無論在進(jìn)樣中還是取樣后都能保證內(nèi)部氣體和外部氣體的隔絕，從而排除了外界空氣組分對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的干擾，提高了檢測(cè)精度。(3)本發(fā)明是能快速完成液態(tài)水轉(zhuǎn)化為氣態(tài)水的加熱過程，能保證氣態(tài)水不被重新液化。在真空狀態(tài)下利用石英玻璃試管觀察水分的狀態(tài)轉(zhuǎn)變過程，能清楚地判斷液態(tài)水是否完全轉(zhuǎn)化成為氣態(tài)水，保證實(shí)驗(yàn)可靠性和進(jìn)ー步提高檢測(cè)的精度。(4)本發(fā)明裝置的氣密性好，成本低；本實(shí)驗(yàn)方法操作簡(jiǎn)單，便于推廣。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于SF6局部放電分解裝置中的微量水分含量的控制，能檢測(cè)在相同局部放電強(qiáng)度下不同微量水分含量的SF6,體的分解組分，用于研究微量水分對(duì)SF6,體分解特性的影響規(guī)律，為SF6電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)的水分影響提供一種可靠的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。


圖I為現(xiàn)有SF6局部放電分解氣體組分分析系統(tǒng)的原理接線圖。圖2為帶微量水分注入器的SF6局部放電分解裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2中微量水分注入器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1調(diào)壓控制臺(tái)，2隔離變壓器，3無暈實(shí)驗(yàn)變壓器，4無局放保護(hù)電阻，5電容分壓器，6 SF6局部放電分解裝置，7無感檢測(cè)阻杭，8匹配阻杭，9高速數(shù)字存儲(chǔ)示波器，10氣相色譜儀，11橢圓形均壓帽，12套管，13高壓導(dǎo)桿，14橢圓封頭，15連接螺母，16真空表，17壓カ表，18真空泵球閥，19進(jìn)氣閥，20缸體，21真空泵，22采樣閥，23低壓導(dǎo)桿，24脈沖電流檢測(cè)單元接ロ，25微量水分注入器球閥，26微量水分注入器，27橡膠帽，28固定螺母，29進(jìn)樣頭，30內(nèi)外表面均帶有螺紋的螺母，31三通閥，32閥片，33 O型橡膠圏，34石英玻璃試管，35連接管，36微量水進(jìn)樣針，37不銹鋼細(xì)管。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
，進(jìn)ー步說明本發(fā)明。
實(shí)施例I
如圖2、3所示，ー種帶微量水分注入器的SF6局部放電分解裝置，主要包括調(diào)壓器控制臺(tái)I、隔離變壓器2、無暈實(shí)驗(yàn)變壓器3、無局放保護(hù)電阻4、電容分壓器5、SF6局部放電分解裝置6、無感檢測(cè)阻抗7、匹配阻抗8、示波器9、氣相色譜儀10和微量水分注入器26等。其特征是所述的微量水分注入器26主要由微量水進(jìn)樣針36、不銹鋼細(xì)管37、三通閥31、石英玻璃試管34、進(jìn)樣頭29組成。所述的微量水分注入器26通過微量水分注入器球閥25連接在所述SF6局部放電分解裝置6的SF6氣體放電分解組分的采樣閥22的進(jìn)氣ロ部分的主氣管上。所述的微量水進(jìn)樣針為市購(gòu)的帶有刻度的容量為100 μ I的注射器，以便控制所需的微量水量。在所述微量水進(jìn)樣針36的針頭上裝有長(zhǎng)度為110mm、內(nèi)徑為O. 8mm、壁厚為 O.2mm的不銹鋼細(xì)管37。當(dāng)注入微量水時(shí)，先將所述的三通閥打開，再將所述的不銹鋼細(xì)管37穿過裝設(shè)在所述三通閥31上端的所述進(jìn)樣頭的橡膠帽27井深入到裝設(shè)于所述三通閥31下端的石英玻璃試管34中，以便所述的微量水進(jìn)樣針36將所需的微量水分注入到所述的石英玻璃試管34中，注水完畢后，關(guān)閉所述的三通閥。所述三通閥31為市購(gòu)的三端管ロ的內(nèi)壁均設(shè)置有螺紋的不銹鋼閥門，所述的三通閥31的上、下端的管的長(zhǎng)度為80mm、側(cè)端管的長(zhǎng)度為50mm、三端管的內(nèi)徑為12mm、壁厚為5mm。所述進(jìn)樣頭29的下端通過內(nèi)外面均帶螺紋的螺母30連接在所述三通閥31的上端管ロ處，所述進(jìn)樣頭29的上端圓柱形管通過固定螺母28連接有橡膠帽27，用以將所述三通閥31的上端管ロ密封，以保證裝設(shè)于所述三通閥31下端管ロ的石英玻璃試管34內(nèi)的微量水分熱蒸發(fā)時(shí)不擴(kuò)散到外界。所述的石英玻璃試管34的管ロ端通過O型橡膠圈33和內(nèi)外面均帶螺紋的螺母30連接到所述三通閥31的下端管ロ處。在所述的三通閥31的側(cè)端管ロ處通過內(nèi)外面均帶螺紋的螺母30與連接管35的一端連接，所述連接管35的另一端與所述微量水分注入器球閥25的進(jìn)氣端連接，以便所述三通閥31打開時(shí)，所述石英玻璃試管34的微量水分被加熱后的水蒸氣通過所述的連接管35和微量水分注入器球閥25進(jìn)入所述的SF6局部放電分解裝置6的缸體20內(nèi)。所述的進(jìn)樣頭29為市購(gòu)的上、下端和中段均為圓柱形的不銹鋼管。所述上端圓柱形管的長(zhǎng)度為12mm、內(nèi)徑3mm、壁厚為2mm，所述進(jìn)樣頭29上端圓柱形管的斜表面上設(shè)置有螺紋，以便通過螺紋和固定螺母28連接橡膠帽27。所述進(jìn)樣頭29中段圓柱形管的長(zhǎng)度為5mm、內(nèi)徑為3mm、壁厚為5mm。所述進(jìn)樣頭29下端圓柱形管的長(zhǎng)度為12mm、內(nèi)徑10mm、壁厚為2_，并在下端圓柱形管道的外表面上設(shè)置有螺紋，以便通過螺紋和所述的內(nèi)外面均帶有螺紋的螺母30與所述三通閥31的上端管ロ連接。所述的石英玻璃試管34為市購(gòu)的管ロ帶外翻邊，管子底部封閉的試管。所述的石英玻璃試管的長(zhǎng)度為60mm、內(nèi)徑為8mm、壁厚為2mm,外翻邊的寬度為3mm、厚度為2mm,用以盛放注入的微量水分并通過加熱使之成為水蒸氣。實(shí)施例2
ー種帶微量水分注入器的SF6局部放電分解裝置，同實(shí)施例I。其中所述的微量水進(jìn)樣針36為帶有刻度的容量為200 μ I的注射器；所述微量水進(jìn)樣針36的針頭上裝的不銹鋼細(xì)管37長(zhǎng)度為115mm、內(nèi)徑為O. 6mm、壁厚為O. 4mm ;所述的三通閥的上、下端的管的長(zhǎng)度為100mm、側(cè)面端管的長(zhǎng)度為65mm、三端管的內(nèi)徑為12mm、壁厚為8mm ;所述的進(jìn)樣頭29的上端圓柱形管的長(zhǎng)度為12_、內(nèi)徑2_、壁厚為I. 5mm,所述進(jìn)樣頭29中段圓柱形管的長(zhǎng)度為6mm、內(nèi)徑為2mm、壁厚為6mm,所述進(jìn)樣頭29下端圓柱形管的長(zhǎng)度為10mm、內(nèi)徑12mm、壁厚為I. 5mm ;所述的石英玻璃試管34的長(zhǎng)度為70mm、內(nèi)徑為9mm、壁厚為I. 5mm,翻邊的寬度為2mm,翻邊的厚度為I. 5mm。實(shí)施例3
ー種帶微量水分注入器的SF6局部放電分解裝置，同實(shí)施例I。其中所述的微量水進(jìn)樣針36為帶有刻度的容量為250 μ I的注射器 ；所述微量水進(jìn)樣針36的針頭上裝的不銹鋼細(xì)管37長(zhǎng)度為120mm、內(nèi)徑為O. 7mm、壁厚為O. 3mm ;所述的三通閥的上、下端的管的長(zhǎng)度為90mm,側(cè)面端管的長(zhǎng)度為60mm,三端管的內(nèi)徑為15mm、壁厚為6mm ;所述的進(jìn)樣頭29的上端圓柱形管的長(zhǎng)度為14mm、內(nèi)徑4mm、壁厚為Imm,所述進(jìn)樣頭29中段圓柱形管的長(zhǎng)度為7mm、內(nèi)徑為4mm、壁厚為5mm,所述進(jìn)樣頭29下端圓柱形管的長(zhǎng)度為14mm、內(nèi)徑9mm、壁厚為3mm ;所述的石英玻璃試管34的長(zhǎng)度為55mm、內(nèi)徑為7mm、壁厚為2. 5mm,翻邊的寬度為4mm、厚度為3mm。實(shí)施例4
ー種帶微量水分注入器的SF6局部放電分解裝置的實(shí)驗(yàn)方法。利用實(shí)施例I的裝置，在相同局部放電強(qiáng)度下進(jìn)行不同微量水分含量的SF6,體分解組分的檢測(cè)。所述方法的具體步驟如下
(I)檢查帶微量水分注入器26的SF6局部放電分解裝置6的氣密性先打開SF6局部放電分解裝置6的真空表16的球閥,后打開SF6局部放電分解裝置6的真空泵球閥18，再打開微量水分注入器的球閥25，然后打開三通閥31，最后啟動(dòng)真空泵21，對(duì)SF6局部放電分解裝置6及與其連接的微量水分注入器26進(jìn)行抽真空。當(dāng)真空表16的顯示值為O. OlMPa時(shí)，先關(guān)閉SF6局部放電分解裝置6的真空泵的球閥18，后停運(yùn)真空泵21，再靜置12小時(shí)后觀察真空表16的示數(shù)。當(dāng)真空表16的示數(shù)保持在O. OlMPa時(shí)，表明連接了微量水分注入器26的SF6局部放電分解裝置6的氣密性達(dá)到要求，再進(jìn)行下ー步實(shí)驗(yàn)。否則，檢查各閥門的連接處并確認(rèn)各閥門與其管道的連接擰緊后，再對(duì)SF6局部放電分解裝置6的氣密性進(jìn)行檢查，直至裝置的氣密性達(dá)到要求為止。(2)微量水分注入SF6局部放電分解裝置6
第(I)步完成后，再次啟動(dòng)所述的真空泵21，并再次打開所述的真空泵球閥18，對(duì)所述的SF6局部放電分解裝置6及其連接的微量水分注入器26進(jìn)行抽真空。當(dāng)所述的真空表16示數(shù)保持在O. OSMPa時(shí)，先關(guān)閉所述的SF6局部放電分解裝置6的真空泵球閥18，然后停運(yùn)真空泵21。然后根據(jù)所述SF6局部放電分解裝置6的缸體20中所需要添加的水蒸氣水分值計(jì)算出對(duì)應(yīng)的微量水分注入器26中注入的液態(tài)水分值(由經(jīng)驗(yàn)公式可得P=kV，其中P為缸體中水蒸氣水分含量，單位ppm，V為微量水分注入器26中的液態(tài)水水分含量，單位yl，k為由氣壓、缸體體積、濕度等因素決定的轉(zhuǎn)換常數(shù)，此處k=2. 5ρρπι/μ I)。再用所述的微量水進(jìn)樣針36抽取所需量的液態(tài)水分，并通過所述的不銹鋼細(xì)管37注入到所述的石英玻璃試管34內(nèi)。當(dāng)所述微量水進(jìn)樣針36中的水全部注入到所述石英玻璃試管34內(nèi)后，拔出所述的微量水進(jìn)樣針36及與其連接的不銹鋼鋼管37，然后關(guān)閉所述的三通閥31。再通過吹風(fēng)機(jī)，在20°C溫度下，對(duì)所述的石英玻璃試管34進(jìn)行加熱，直到所述的石英玻璃試管34內(nèi)的水完全氣化為止。由于在真空狀態(tài)下，液態(tài)水的沸點(diǎn)很低而容易氣化，加熱所需時(shí)間短并且液態(tài)水氣化后不會(huì)重新被液化。當(dāng)所述石英玻璃試管34內(nèi)的液態(tài)水全部氣化后再持續(xù)加熱5min，目的是為了使所述微量水分注入器26上石英玻璃試管34內(nèi)的水蒸氣充分?jǐn)U散到所述SF6局部放電分解裝置6的缸體20內(nèi)。最后關(guān)閉所述微量水分注入器26的球閥25，就完成微量水分注入過程。 (3)進(jìn)行SF6氣體放電分解組分檢測(cè)
第(2)步完成后，首先打開SF6氣瓶的進(jìn)氣閥19和打開壓カ表17的球閥，向所述SF6局部放電分解裝置6的缸體20內(nèi)充入SF6氣體至SF6氣體的氣壓達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需的氣壓為止，關(guān)閉所述SF6局部放電分解裝置6的進(jìn)氣閥19。再調(diào)節(jié)調(diào)壓控制臺(tái)1，緩慢升高電壓，仔細(xì)觀察高速數(shù)字存儲(chǔ)示波器9上的波形，當(dāng)出現(xiàn)放電脈沖時(shí)，記錄下該時(shí)刻的電壓，記為Uci (起始放電電壓)。再施加起始放電電壓U0的I. 5倍電壓，使所述SF6局部放電分解裝置6的缸體20內(nèi)發(fā)生局部放電。
在局部放電的120小時(shí)內(nèi)，姆隔12小時(shí)停止一次施加電壓,并打開一次所述5 6局部放電分解裝置6的采樣閥22，通過連接在所述SF6局部放電分解裝置6的采樣ロ處的采氣袋，采集一次SF6,體局部放電分解組分的氣樣。毎次采氣結(jié)束后立即關(guān)閉所述的采氣閥22，再繼續(xù)施加至同一放電電壓，繼續(xù)進(jìn)行同一強(qiáng)度的局部放電。最后，將每次采集的氣樣分別用氣相色譜儀進(jìn)行分解組分及其含量的檢測(cè)，測(cè)出相同局部放電強(qiáng)度和相同微量水分含量下、不同時(shí)段的SF6,體分解組分及其含量，從而得到相同微量水分含量影響下的SF6氣體局部放電分解特征。(4)測(cè)量相同局部放電強(qiáng)度下不同微水含量的SF6氣體分解組分及其含量
第(3)步完成后，先停止施加的電壓，后啟動(dòng)所述的真空泵21，并打開所述的SF6局部放電分解裝置6的真空泵球閥18，通過所述的真空泵21將所述SF6局部放電分解裝置6的缸體20內(nèi)的實(shí)驗(yàn)氣體排出，并對(duì)SF6局部放電分解裝置6的缸體20進(jìn)行抽真空后返回到第(I)步，然后重復(fù)第(I) (3)歩。在第(2)步注入微量水分時(shí)，毎次遞增注入不同的微量水分，就測(cè)量出在相同局部放電強(qiáng)度下不同微量水分含量的SF6,體分解組分及其含量，從而得到在相同局部放電強(qiáng)度下，不同微量水分含量影響下的SF6,體局部放電分解特性。同理，重復(fù)第(I廠(4)步，在第(2)歩中注入微量水分時(shí)，毎次遞增注入不同的微量水分，在第(3)歩中調(diào)整不同的局部放電強(qiáng)度，分別測(cè)量不同局部放電強(qiáng)度下，不同微量水分含量的SF6氣體分解組分及其含量，從而得到不同局部放電強(qiáng)度下不同微量水分含量影響下的SF6氣體局部放電分解特性。
權(quán)利要求
1.一種帶微量水分注入器的SF6局部放電分解裝置，主要包括調(diào)壓器控制臺(tái)(I)、隔離變壓器(2)、無暈實(shí)驗(yàn)變壓器(3)、無局放保護(hù)電阻(4)、電容分壓器(5)、SF6局部放電分解裝置￠)、無感檢測(cè)阻抗(7)、匹配阻抗(8)、示波器(9)、氣相色譜儀(10)和微量水分注入器(26)，其特征在于所述的微量水分注入器(26)主要由微量水進(jìn)樣針(36)、不銹鋼細(xì)管(37)、三通閥(31)、石英玻璃試管(34)、進(jìn)樣頭(29)組成，所述的微量水分注入器(26)通過微量水分注入器球閥(25)連接在所述SF6局部放電分解裝置(6)的SF6氣體放電分解組分的采樣閥(22)的進(jìn)氣口部分的主氣管上； 所述的微量水進(jìn)樣針(36)為帶有刻度的容量為1(Γ 000μ I的注射器，在所述微量水進(jìn)樣針(36)的針頭上裝有長(zhǎng)度為10(Tl20mm、內(nèi)徑為O. 6^0. 8mm、壁厚為O. 2^0. 4mm的不銹鋼細(xì)管(37)； 所述三通閥(31)為三端管口的內(nèi)壁均設(shè)置有螺紋的不銹鋼閥門，所述的三通閥(31)的上、下端的管的長(zhǎng)度均為70 100mm、側(cè)端管的長(zhǎng)度為50 70mm、三端管的內(nèi)徑為10 20mm、壁厚為4 8臟，所述進(jìn)樣頭(29)的下端通過內(nèi)外面均帶有螺紋的螺母(30)連接在所述三通閥(31)的上端管口處，所述進(jìn)樣頭(29)的上端圓柱形管通過固定螺母(28)連接有橡膠帽(27)，所述的石英玻璃試管(34)的管口端通過O型橡膠圈(33)和內(nèi)外面均帶螺紋的螺母(30)連接到所述三通閥(31)的下端管口處，所述的三通閥(31)的側(cè)端管口處通過內(nèi)外面均帶螺紋的螺母(30)與連接管(35)的一端連接，所述連接管(35)的另一端與所述微量水分注入器球閥(25)的進(jìn)氣端連接； 所述的進(jìn)樣頭(29)為上、下端和中段均為圓柱形的不銹鋼管，所述進(jìn)樣頭(29)的上端圓柱形管的長(zhǎng)度為l(Tl5mm、內(nèi)徑2 4mm、壁厚為所述進(jìn)樣頭(29)上端圓柱形管的外表面上設(shè)置有螺紋，所述進(jìn)樣頭(29)中段圓柱形管的長(zhǎng)度為3 8mm、內(nèi)徑為2 4mm、壁厚為4 8mm,所述進(jìn)樣頭(29)下端圓柱形管的長(zhǎng)度為10 14mm、內(nèi)徑8 12mm、壁厚為并在下端圓柱形管道的外表面上設(shè)置有螺紋； 所述的石英玻璃試管(34)為管口帶外翻邊、管字底部封閉的試管，所述的石英玻璃試管(34)的長(zhǎng)度為45 70mm、內(nèi)徑為7 9mm、壁厚為I. 5^2. 5mm,外翻邊的寬度為2 4mm、厚度為 I. 5 3mm。
2.一種帶微量水分注入器的SF6局部放電分解裝置的實(shí)驗(yàn)方法，利用權(quán)利要求I所述的裝置，在相同局部放電強(qiáng)度下進(jìn)行不同微量水分含量的SF6氣體分解組分的檢測(cè)，其特征在于所述方法的具體步驟如下 (I)檢查帶微量水分注入器(26)的SF6局部放電分解裝置(6)的氣密性 先打開SF6局部放電分解裝置(6)的真空表(16)的球閥，后打開SF6局部放電分解裝置(6)的真空泵球閥(18)，再打開微量水分注入器球閥(25)，然后打開三通閥(31)，最后啟動(dòng)真空泵(21)，對(duì)SF6局部放電分解裝置(6)及與其連接的微量水分注入器(26)進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空表(16)的顯示值為O. 005 O. OlMPa時(shí)，先關(guān)閉SF6局部放電分解裝置(6)的真空泵(21)的球閥(18)，后停運(yùn)真空泵(21)，再靜置10 12小時(shí)后觀察真空表(16)的示數(shù)，當(dāng)真空表(16)的示數(shù)保持在O. 005 O. 012MPa時(shí)，表明連接了微量水分注入器(26)的SF6局部放電分解裝置(6)的氣密性達(dá)到要求，再進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)，否則，檢查各閥門的連接處并確認(rèn)閥門與管道連接擰緊后，再對(duì)SF6局部放電分解裝置(6)的氣密性進(jìn)行檢查，直到裝置的氣密性達(dá)到要求為止；(2)微量水分注入SF6局部放電分解裝置(6) 第(I)步完成后，再次啟動(dòng)所述的真空泵(21 )，并再次打開所述的真空泵球閥(18)，對(duì)所述的SF6局部放電分解裝置(6)及其連接的微量水分注入器(26)進(jìn)行抽真空，當(dāng)所述的真空表(16)的示數(shù)保持在O. 005 O. 08MPa時(shí)，先關(guān)閉所述的SF6局部放電分解裝置(6)的真空泵球閥(18)，然后停運(yùn)真空泵(21)，然后根據(jù)所述SF6局部放電分解裝置(6)的缸體(20)中所需要添加的水蒸氣水分值計(jì)算出對(duì)應(yīng)的微量水分注入器(26)中注入的液態(tài)水分值，再用所述的微量水進(jìn)樣針(36)抽取所需量的液態(tài)水分，并通過所述的不銹鋼細(xì)管(37)注入到所述的石英玻璃試管(34)內(nèi)，當(dāng)所述微量水進(jìn)樣針(36)中的水全部注入到所述石英玻璃試管(34)內(nèi)后，拔出所述的微量水進(jìn)樣針(36)及與其連接的不銹鋼鋼管(37)，然后關(guān)閉所述的三通閥(31)，再通過吹風(fēng)機(jī)或者吹油燈，在5°C 40°C溫度下，對(duì)所述的石英玻璃試管(34)進(jìn)行加熱，直到所述的石英玻璃試管(34)內(nèi)的水完全氣化為止，當(dāng)所述石英玻璃試管(34)內(nèi)的液態(tài)水全部氣化后再持續(xù)加熱5 10min，最后關(guān)閉所述微量水分注入器球閥(25)； (3)進(jìn)行SF6氣體放電分解組分檢測(cè) 第(2)步完成后，首先打開SF6氣瓶的進(jìn)氣閥(19)和打開壓力表(17)的球閥，向所述SF6局部放電分解裝置(6)的缸體(20)內(nèi)充入SF6氣體至SF6氣體的氣壓達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需的氣壓為止，關(guān)閉所述SF6局部放電分解裝置(6)的進(jìn)氣閥(19)，再調(diào)節(jié)調(diào)壓控制臺(tái)(1)，緩慢升高電壓，仔細(xì)觀察高速數(shù)字存儲(chǔ)示波器(9)上的波形，當(dāng)出現(xiàn)放電脈沖時(shí)，記錄下該時(shí)刻電壓，記為起始放電電壓U0,再施加起始放電電壓U0的I. 2^1. 5倍電壓，使所述SF6局部放電分解裝置(6)的缸體(20)內(nèi)發(fā)生局部放電，在局部放電的120小時(shí)內(nèi)，每隔12小時(shí)停止一次施加電壓，并打開一次所述SF6局部放電分解裝置(6 )的采樣閥(22 )，通過連接在所述SF6局部放電分解裝置(6 )的采樣口處的采氣袋，采集一次SF6氣體局部放電分解組分的氣樣，每次采氣結(jié)束后立即關(guān)閉所述的采氣閥(22)，再繼續(xù)施加至同一放電電壓，繼續(xù)進(jìn)行相同強(qiáng)度的局部放電，最后，將每次采集的氣樣分別用氣相色譜儀(10)進(jìn)行分解組分及其含量的檢測(cè)； (4)測(cè)量相同局部放電強(qiáng)度下不同微水含量的SF6氣體分解組分及其含量 第(3)步完成后，先停止施加的電壓，后啟動(dòng)所述的真空泵(21)，并打開所述的5^局部放電分解裝置(6)的真空泵球閥(18)，通過所述的真空泵(21)將所述SF6局部放電分解裝置(6)的缸體(20)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)氣體排出，并對(duì)SF6局部放電分解裝置(6)的缸體(20)進(jìn)行抽真空后返回到第(I)步，然后重復(fù)第(I) (3)步，在第(2)步注入微量水分時(shí)，每次遞增注入不同的微量水分，就測(cè)量出在相同局部放電強(qiáng)度下不同微量水分含量的SF6氣體分解組分及其含量。
全文摘要
一種帶微量水分注入器的SF6局部放電分解裝置與實(shí)驗(yàn)方法,具體涉及SF6絕緣氣體局部放電分解裝置中的微量水分注入器的結(jié)構(gòu)與實(shí)驗(yàn)方法。本發(fā)明的微量水分注入器主要由微量進(jìn)樣針、不銹鋼細(xì)管、三通閥、石英玻璃試管、進(jìn)樣頭組成。本發(fā)明方法是利用本發(fā)明裝置，在相同局部放電強(qiáng)度下進(jìn)行不同微量水含量的SF6氣體分解組分的檢測(cè)。本發(fā)明能精確控制SF6氣體中的水分含量,實(shí)驗(yàn)可靠性好,檢測(cè)的精度高;氣密性高,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低廉;操作方便,便于推廣等特點(diǎn)。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于對(duì)SF6局部放電分解裝置中SF6氣體的微水含量的控制及放電分解組分的監(jiān)測(cè)，為SF6電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)水分影響提供一種可靠的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
文檔編號(hào)G01N30/00GK102841298SQ20121037196
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者唐炬, 姚強(qiáng), 潘建宇, 張曉星, 何建軍, 侯興哲, 曾福平 申請(qǐng)人:重慶大學(xué), 重慶市電力公司電力科學(xué)研究院