浅谈六氟化硫气体故障分解产物

尤红丽　李铁军

摘 要：通过测试SF6气体分解产物的类型和含量来诊断设备内部是否存在故障,并对故障的类型进行准确判断。

关键词：H2S 过热 放电 SO2

中图分类号:TM564 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2012)10(c)-0109-01

近年来，由于制造安装工艺和内部材质等原因，使SF6电气设备内部存在绝缘缺陷乃至出现事故，SF6电气设备故障可以分为放电和过热两大类，在常温下SF6是无毒性的气体，当SF6电气设备存在故障时，故障区域的SF6气体和固体绝缘材料在热和电的作用下裂解，主要产生硫化物、氟化物和碳化物。这些低氟化合物对人体有害，可致命。气室中SO2、H2S的产生是内部故障的征兆，检测气室中SO2和H2S等分解产物的含量，快速诊断出SF6电气设备早期内部故障，可避免事故的发生。

1 分解产物的机理

SF6电气设备内部故障时，反应式主要有：

2 故障案例

2.1 66 kVGIS变电站母线筒有异常声响

2011年9月19日，66 kVGIS变电站母线筒有异常声响,该气室取气口与异常声响发生处约三米距离，对I母线气室进行分解物检测如下：SO2浓度146.7μl/L，H2S浓度53.1μl/L。该气室内部可能存在高能放电故障，并涉及固体绝缘材料分解，经综合分析，及时进行了内部检查。

2.2 500 kV GIS 变电站跳闸

2006年4月15日，试运行18天的某电厂500 kV GIS 5032断路器突然跳闸，从故障录波得知故障发生在C相，故障电流为7.52 kA,持续时间40 ms。对C相气室进行解体，发现在隔离刀闸的绝缘拉杆的中间段及其附近的盆式绝缘子和均压环被电弧严重烧伤，专业人员将回收的故障气体，用SF6设备故障组分检测仪进行检测，测试结果发现50321气室气体中SO2浓度为48 μl/L,H2S为4.6 μl/L,仪器诊断为“该气室内部存在火花放电或过热性故障,并涉及固体绝缘材料的分解。”随后对相关的其它气室进行检测，均未见异常，表明故障未波及相邻的气室。次日对50321C相气室进行解体，发现在隔离刀闸的绝缘拉杆的中间段及其附近的盆式绝缘子和均压环被电弧严重烧伤，这与检测仪的诊断结论完全吻合，B、C两相发生电弧重燃对设备的影响，于6月2日对分解产物进行检测，SO2含量B相为0.5μl/L,C相为0.9 μl/L,而两相H2S含量均为0。该设备刚投运，SF6气体中不应含有SO2,但开断重燃后产生了少量SO2。返厂检修发现B、C两相灭弧室表面被电弧灼伤。

2.3 66 kV某变电所GIS组合电器爆炸事故

2005年6月9日，某变预留66 kV西母线电压互感器气室A相侧面法兰爆开，气室内屏蔽罩、防潮剂随爆炸气浪喷出，地面、设备上落满爆炸的粉尘，没有找到气室内屏蔽罩固定螺丝；C相水平方向盘式绝缘出现裂纹，与B相气室罐体间放电；打开B相气室检查，盘式绝缘子母线端子屏蔽罩仍在母线端头位置，但没有安装固定螺丝。打开C相气室检查，盘式绝缘母线端头没有安装屏蔽罩。其它气室SF6气体压力仍正常，甲乙线避雷器均没有动作。

从组合电器充电到发生事故仅26 h。利用回收少量的残余气体测得的SO24.5 μl/L，H2S 2.2μl/L从数据分析，存在局部放电故障，而其它间隔没有受到影响。

综合分析是由于GIS组合电器预留电压互感器气室水平布置的A相盘式绝缘子母线端头屏蔽罩没有固定或安装不牢，在安装或运输中脱落，甚至可能在出厂时已脱落，C相盘式绝缘子母线端头没有安装屏蔽罩，GIS组合电器充电后，电场分布严重不均，有较强的沿面放电。在系统雷电气象用户B相避雷器动作后，A、C相电压升高，导致GIS组合电器A、C相盘式绝缘子的沿面放电发展成灌通性对地放电，A、C相接地短路，C相盘式绝缘子被撕裂，对B相灌体放电，A相法蘭被电弧放电产生的高压爆开。

2.4 220 kV某一次变66 kV母差保护跳闸事故

2007年2月GIS组合电器某变电站Ⅰ段母线电压互感器开关气室发生故障，事故前组合电器各气室SF6气体压力正常，微水检测合格。

事故后，GIS组合电器技术人员到现场对故障气室进行分解产物试验，测得SO27.8μl/L、H2S5.1μl/L，该气室SO2和H2S含量异常，可能存在局部放电故障，同时气体H2S有浓厚的臭味，从而确定出故障部位，判断出Ⅰ段母线电压互感器开关气室放电。由此，发现SF6气体中H2S是设备内部固体绝缘材料热解的特征分解产物。

66 kVGIS组合电器电压互感器间隔水平放置的盘式绝缘子，由于上表面积灰、杂物很多，导致运行中电场分布不均，沿面放电，在系统B相发生接地时，A、C相电压升高，盘式绝缘子沿面放电发展为灌通性对地放电，系统两相接地短路导致母差保护动作跳闸。

2.5 66 kV某变电所故障

2005年8月，某变电所主变B相穿墙套管母线筒放电，从放电痕迹分析，认为是遗留物放电，其主要特征是放一次电后遗留物运动一次，再加上差动动作时的放电，这样在管臂上留下了多点不同位置的放电痕迹。从试验中放电现象分析，放电电压忽高忽低表明放电气隙不是固定气隙既遗留物运动改变放电间隙。B相穿墙套管母线筒里确实有活动的放电颗粒存在。技术人员并对几个气室进行六氟化硫组分测试如下。

该1＃主母线气室SO2和H2S含量异常，H2S1.2 μl/L，SO22.3 μl/L可能存在局部放电故障，从绝缘盆放电痕迹分析：据了解绝缘盆放电痕迹只是表面水印，并没有破坏其绝缘，说明灰尘搭小桥表面放电是最初放电原因。主要是安装时没有清理干净，存在灰尘及遗留物，造成放电，差动动作(如图1）。

4 结语

实践证明，通过SF6气体中SO2、H2S含量的检测能检出内部早期故障，SF6电气设备异常运行时SO2、H2S浓度范围含量直接反应了设备内部放电性缺陷，对应不同的设备缺陷，放电时产生的SO2、H2S浓度将不同，需要我们区别不同情况分析和判断。对于运行设备，当设备遭受明显的过电压冲击时也应及时检测SO2、H2S含量，因此在故障的分析时，应结合设备的结构、材质、运行、检修和其它试验等情况进行综合分析，以便做出更准确的判断。