气体绝缘设备监测及故障分析方法和装置

技术领域

本发明涉及电气设备状态监测技术领域，是一种气体绝缘设备监测及故障分析方法和装置。

背景技术

六氟化硫电气设备占地少，运行安全可靠，灭弧性能优异和绝缘强度高，因此得到了广泛运用。气体绝缘设备在运行过程中，通常使用的化学监测方式，包括含水量和分解产物分析，其他检测方法难以直接检测。

常规含水量检测，只是对设备内部一部分故障有预警作用，对于某些部件的击穿，局部放电，并没有好的效果。分解产物检测，对故障分析十分重要，但是由于产生故障的原因很多，分别有很多种类的化学物质参与其中，可能的产物需要在不同的检测设备上进行分析，这些设备对分解产物的基准，检测精度都大不相同，因此仅能提供部分有效信息。

监测过程中，一些设备经常出现在线监测和停机状态含水量和分解产物含量有很大的浓度变化，特别是在线监测，含水量偏高，实际设备运行并没有故障。这个变化和氟化氢的产生和转化有很大的关系，氟化氢是很强的一种酸性气体，高温析出，低温和器壁或者其他物质反应中和。一些设备的含水量慢慢上升，但是设备任然正常运行。一些故障出现后，现有的含水量和分解产物分析，无法分析出故障来源，需要对设备整个拆开，分部件研究，消耗了大量的时间和人力。

发明内容

本发明提供了一种气体绝缘设备监测及故障分析方法及装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有气体绝缘设备监测方法结果不准确、无法分析出故障来源的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种气体绝缘设备监测及故障分析方法，按下述步骤进行：

第一步，在气体绝缘设备运行之前，向气体绝缘设备中各气室的六氟化硫气体中注入所需量的三氟碘甲烷；第二步，在气体绝缘设备运行或故障停机时，对各气室的六氟化硫气体中的含水量以及碘离子含量进行监测，根据六氟化硫气体中含水量以及碘离子含量对气体绝缘设备运行状态进行评估及故障分析。

下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

上述第一步，三氟碘甲烷的注入量为气室中六氟化硫的10ppm至2000ppm。

上述六氟化硫气体中的含水量以及碘离子含量监测按以下步骤进行：

S1，连接好预装有吸收液的吸收罐、碘离子选择性电极、饱和甘汞电极、电位计，用标准碘离子溶液标定电极；

S2，用氮气吹干露点仪及连接管路；

S3，将露点仪进气端与气体绝缘设备的取样口连接，调节进气流量，接入吸收罐及尾气处理器；

S4，测量含水量，并每间隔5至15分钟记录电位计的读数；

S5，当1h至2h内，电位计读数变化大于5ppm时，根据碘离子含量和含水量数值进行运行状态预测和故障分析。

上述吸收液为浓度为0.001mol/L至0.1mol/L氢氧化钠水溶液。

上述根据含水量和碘离子含量数据，对气体绝缘设备运行状态进行评估分为以下类型：

类型一：含水量≥300ppm,且碘离子含量≤1ppm时，表明气体绝缘设备无故障,少量有机物析出分解；

类型二：含水量≥300ppm,且碘离子含量≥5ppm时，表明气体绝缘设备环氧树脂类物质附近局部放电或击穿，需要停机处理；

类型三：含水量＞300ppm,且5ppm＞碘离子含量＞1ppm时，表明气体绝缘设备有故障征兆，需要持续观察：

若碘离子含量数值持续上升，表明气体绝缘设备内有机物有持续析出分解，有环氧树脂类物质局部放电，但没有击穿；

若碘离子含量数值稳定，不再继续上升，且碘离子含量不超过5ppm，表明气体绝缘设备局部有放电，但是已经终止，需加强监测；

类型四：含水量＜300ppm，且碘离子含量≥5ppm，表明气体绝缘设备故障，系统内硅橡胶或者润滑油部分局部放电，此时气体绝缘设备需停机检查。

上述当气体绝缘设备系统出现故障停机时，根据含水量和碘离子含量数据，对气体绝缘设备故障原因进行分析分为以下类型：

当含水量＞300ppm，且碘离子含量≥5ppm，故障原因为环氧树脂类材料附近的故障；

当含水量＜300ppm，且碘离子含量≥5ppm，故障原因为硅橡胶类材料以及含润滑油材料附近的故障。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种实施气体绝缘设备监测及故障分析方法的装置，包括露点仪、碘离子测定仪、尾气处理器，碘离子测定仪包括电位仪及吸收罐，吸收罐内设置有饱和甘汞电极和碘离子选择性电极，饱和甘汞电极和碘离子选择性电极分别与电位仪电连接，露点仪进气端固定连通有第一进气管线，第一进气管线进气端固定设置有快速接口，露点仪出气端与吸收罐进气端之间固定连通有第二进气管线，吸收罐出气端与尾气处理器进气端之间固定连通有尾气管线。

本发明避免气体绝缘设备运行状态和停机状态检测数据之间的巨大差异，提高了监测精度，在线监测设备的实际运行状态，为气体绝缘设备运行状态以及故障分析提供了可靠的评估依据。

附图说明

附图1为本发明实施例7的流程示意图。

附图中的编码分别为：1为露点仪，2为吸收罐，3为尾气处理器，4为电位仪，5为饱和甘汞电极，6为碘离子选择性电极，7为第一进气管线，8为快速接口，9为第二进气管线，10为尾气管线。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。本发明中所提到各种化学试剂和化学用品如无特殊说明，均为现有技术中公知公用的化学试剂和化学用品。本发明中，如无特别说明，使用的设备、装置均为本领域现有公知公用的设备、装置。

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例1：该气体绝缘设备监测及故障分析方法，按下述步骤进行：

第一步，在气体绝缘设备运行之前，向气体绝缘设备中各气室的六氟化硫气体中注入所需量的三氟碘甲烷；第二步，在气体绝缘设备运行或故障停机时，对各气室的六氟化硫气体中的含水量以及碘离子含量进行监测，根据六氟化硫气体中含水量以及碘离子含量对气体绝缘设备运行状态进行评估及故障分析。

本发明在气体绝缘设备的六氟化硫气体中注入一种标志性气体——三氟碘甲烷来提高气体绝缘设备故障监测的准确性。三氟碘甲烷本身有很好的绝缘性，可以直接加入气体绝缘设备中。气体绝缘设备出现故障征兆时，故障产生的杂质气体与三氟碘甲烷相互作用产生碘化氢气体，且碘化氢是弱酸不容易和器壁反应，在设备运行状态下和停机状态下，含量变化幅度小。采用吸收液对碘化氢气体进行吸收后，利用转化分解后碘离子的含量代替常规监测中采用的氟离子含量作为气体绝缘设备监测的指标。本发明能有效预测故障分析故障，避免了不同温度下监测指标有大幅度变化，提高了故障预测能力和故障分析能力。

实施例2：作为上述实施例的优化，第一步，三氟碘甲烷的注入量为气室中六氟化硫的10ppm至2000ppm。

实施例3：作为上述实施例的优化，如附图1所示，六氟化硫气体中的含水量以及碘离子含量监测按以下步骤进行：

S1，连接好预装有吸收液的吸收罐2、碘离子选择性电极6、饱和甘汞电极5、电位计4，用标准碘离子溶液标定电极；

S2，用氮气吹干露点仪1及连接管路；

S3，将露点仪1进气端与气体绝缘设备的取样口连接，调节进气流量（可通过调节取样口针型阀、根据露点仪1上显示数据调节流量），接入吸收罐2及尾气处理器3；

S4，测量含水量，并每间隔5至15分钟记录电位计的读数；

S5，当1h至2h内，电位计读数变化大于5ppm时，根据碘离子含量和含水量数值进行运行状态预测和故障分析。

实施例4：作为上述实施例的优化，收液为浓度为0.001mol/L至0.1mol/L氢氧化钠水溶液。

实施例5：作为上述实施例的优化，根据含水量和碘离子含量数据，对气体绝缘设备运行状态进行评估分为以下类型：

类型一：含水量≥300ppm,且碘离子含量≤1ppm时，表明气体绝缘设备无故障,少量有机物析出分解。此时建议继续观察，如果数据稳定，可以继续工作。

类型二：含水量≥300ppm,且碘离子含量≥5ppm时，表明气体绝缘设备环氧树脂类物质附近局部放电或击穿，需要停机处理。

类型三：含水量＞300ppm,且5ppm＞碘离子含量＞1ppm时，表明气体绝缘设备有故障征兆，需要持续观察：

若碘离子含量数值持续上升，表明气体绝缘设备内有机物有持续析出分解，有环氧树脂类物质局部放电，但没有击穿；

若碘离子含量数值稳定，不再继续上升，且碘离子含量不超过5ppm，表明气体绝缘设备局部有放电，但是已经终止，需加强监测；此时气体绝缘设备可继续运行。

类型四：含水量＜300ppm，且碘离子含量≥5ppm，表明气体绝缘设备故障，系统内硅橡胶或者润滑油部分局部放电，此时气体绝缘设备需停机检查。

实施例6：作为上述实施例的优化，当气体绝缘设备系统出现故障停机时，根据含水量和碘离子含量数据，对气体绝缘设备故障原因进行分析分为以下类型：

当含水量＞300ppm，且碘离子含量≥5ppm，故障原因为环氧树脂类材料附近的故障；

当含水量＜300ppm，且碘离子含量≥5ppm，故障原因为硅橡胶类材料以及含润滑油材料附近的故障。

当气体绝缘设备系统出现故障停机时，可根据上述两种类型分析出故障来源，对该故障来源部位进行维护，无需对设备整个拆解，可节约大量时间和人力。

实施例7：如图1所示，该实施气体绝缘设备监测及故障分析方法的装置，包括露点仪1、碘离子测定仪、尾气处理器3，碘离子测定仪包括电位仪4及吸收罐2，吸收罐2内设置有饱和甘汞电极5和碘离子选择性电极6，饱和甘汞电极5和碘离子选择性电极6分别与电位仪电连接，露点仪1进气端固定连通有第一进气管线7，第一进气管线7进气端固定设置有快速接口8，露点仪1出气端与吸收罐2进气端之间固定连通有第二进气管线9，吸收罐2出气端与尾气处理器3进气端之间固定连通有尾气管线10。

本发明中，含水量通过露点仪进行测定，碘离子含量通过碘离子测定仪进行测定。该装置使用时将快速接口8与气体绝缘设备的取样口连接，按照实施例5的操作步骤进行采样和数据读取。本发明适合于各种六氟化硫气体绝缘设备的常规维护监测检测，操作时不用更改检测周期，将原有的水分测量实验，替换为本发明的方法即可。

综上所述，本发明提供一种气体绝缘设备监测及故障分析方法，是通过注入三氟碘甲烷，监测碘化氢的含量，根据含水量和碘离子含量变化值，进行气体绝缘设备故障监测和故障分析的方法。大幅度避免了气体绝缘设备运行状态和停机状态检测数据有巨大差异的问题，从而提高监测精度，在线监测设备的实际运行状态，为气体绝缘设备运行状态以及故障分析提供了可靠的评估依据。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。