[修订版]GIS-可行性研究报告.doc

国家电网公司科学技术项目 可行性研究报告 项目名称： GIS类设备绝缘状态综合分析中心系统的研发与应用 申请单位： 起止时间： 2012年1月 至 2012年12月 项目负责人： 通信地址： 邮政编码： 联系电话： 传 真： 申请日期： 2011年 6 月 目的和意义 本项目的目的在于对全省范围内GIS类设备中使用的SF6气体进行综合分析，给出的SF6气体运行性能的评估结果；积累GIS设备运行维护经验，尤其对SF6气体的使用、维护、故障诊断及更换策略等方面具有实际意义，可进一步实现GIS设备状态检修，为今后智能IED的设计选型及智能型设备的运行维护优化等方面奠定技术基础。 六氟化硫（SF6）电气设备在制造、现场安装和运行过程中，不可避免会在其内部产生一定的不良缺陷，如电极表面毛刺及划痕、自由导电微粒、悬浮导体、水分及SF6气体分解等，这些问题的存在和发展对电气设备绝缘和机械特性带来不同程度的危害，严重时甚至造成设备故障，限于当前缺少对SF6设备进行全面检测的有效手段，因此如何确保SF6电气设备运行安全已成为一个学术及工程研究热点问题。 现阶段随着电网的快速建设，因结构紧凑、绝缘性能稳定、断流能力强、重燃率低、运行可靠等优点，大量的GIS进入电网并出现了事故/缺陷频繁的普遍现象，究其原因：一方面，超/特高压GIS设备的设计、加工及生产还未完全掌握；另一方面，设备在出厂运输、现场安装及投运前检验等方面均缺乏质量考核手段，如何保证GIS设备安全运行已成为电网运行单位急需解决的难题。目前高电压等级GIS国民经济和人民生活具有重要。GIS由于绝缘可靠性高，占地面积小GIS设备在安装与运行过程中，内部不可避免地产生一定的缺陷，如电极表面毛刺、自由导电微粒、悬浮导体、接触不良、水分等，这些内部缺陷的存在和发展会对其绝缘和机械特性造成一定危害，严重时将直接引起GIS设备的停止运行。而伴随着GIS内部缺陷的存在和发展产生的局部放电(PD)和过热等问题，既是促使GIS的状态进一步恶化的原因，也是反映GIS内部缺陷的信号，可用于GIS故障诊断。 局部放电检测是对GIS进行诊断的重要手段。围绕GIS局部放电检测，国内外的研究者进行了大量的研究，提出了多种检测方法。这些方法可以分为四类(UHF)电磁波、放电电流或导体电压变动等电气信号的方法；检测超声(AE)或振动的方法；检测发光的方法；检测SF6气体分解物的方法。目前，国内外关于检测法和检测法的研究比较活跃但这两种方法有一个共同的弱点，就是易于受到外界噪声的干扰。与检测法和检测法相比，检测SF6气体分解法具有不受电磁噪声和振动干扰的优点, 适合于现场使用除了能检测局部放电，还可用于检测过热故障而且随着局部放电和过热的持续，SF6分解气体的量也将逐渐累积，故该方法适合于长期监测。GIS一般采用SF6作为绝缘和灭弧介质，其优异特性主要来源于SF6的。当GIS中存在放电或过热故障时，SF6会发生一定程度的分解并产生气体分解。SF6气体生成物的种类和含量与放电类型及放电能量、涉及的金属和绝缘物种类、SF6水分及氧气含量等因素有关。一般而言，SF6最初的分解产物为SF4、SF5等低氟化物和F原子，SF4等最初生成物可与气态水分(H2O)和氧气(O2)发生进一步反应，形成各种气体生成物，活泼的F原子可和金属发生反应，生成金属氟化物(大多为固体生成物)。在SF6气体中发生放电时，主要的气体生成物有SF4，SOF2，SO2F2，SOF4，S2F10，SO2，HF等；在SF6/N2混合气体中，还会有NF3，（SF5）2NF等，在SF6/CO2混合气体中还可能有CO；在固体绝缘物过热的情况下，也可能有CO，CO2等气体生成；若涉及含SiO2材料，还可能产生SiF4和（CH3）2SiF2。 从理论上讲，检测SF6中气体分解物的成分与含量可为GIS设备的故障诊断提供丰富的信息。为检测SF6气体分解，国内外的研究者提出了各种方法，比如气体检管，气相色谱法，傅立叶红外分光光度计，固体电解质传感器, NMR)，离子移动度计(IMS)等等。气体检管使用简便，用来进行GIS故障定位但灵敏度较低，不能用于在线监测。项目的进度安排 序号 时间段 内 容 2012.1－2012.2 前期调研：确定现有GIS类设备检测系统技术，及监测/检测系统的运行可靠性，准确性，完成调研报告。 2012.3－2012.4 选定试点的变电站及GIS类设备， 购置、安装和调试GIS综合分析中心系统的传感器、网络硬件 2012.4－2012.5 建立数据分析模型 开发建立GIS综合分析中心系统的专业分析模型：局部放电模型、SF6分解物分析模型、断路器