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[摘 要]GIS设备已成为电力系统的主要设备，为电力生产的安全经济运行发挥积极的作用。加强对GIS设备绝缘介质SF6气体分解产物的检测，对确保电力生产安全有着极其重要的意义。本文通过现场数据实际分析，建议在GIS设备日常运行过程中，广泛推广应用SF6气体分解物现场监测分析技术，包括模拟试验和实测数据的支持，应用数理可靠性统计方法，分析SF6电气设备与分解产物的关系，掌握SF6气体分解物变化趋势和规律，以便及时发现SF6电气设备内部故障并进行处理，确保电力生产安全。
[关键词]GIS设备六氟化硫分解产物一氧化碳
中图分类号：TU293 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）42-0067-02
0 引言
GIS设备已成为电力系统的主要设备，为电力生产的安全经济运行发挥积极的作用。但是GIS内部构件发生过热、放电等情况，极易导致其绝缘介质SF6气体成分的微小变化，一旦GIS中SF6气体纯度无法满足要求时，SF6性能将急剧下降，甚至造成故障。
1 运行检测情况
2015年11月，糯扎渡电站在开展500kV GIS气室SF6气体组分定期检测时，发现500kV #1母线电压互感器1MPTB相气室CO含量异常（117.7μL/L），超出了南方电网公司《电力设备预防性试验规程》（Q/CSG114002-2011）规定的注意值（100μL/L），而H2S、SO2、HF等分解产物含量均为0。在随后的跟踪检测中CO含量成上升趋势，其它分解产物仍为0。2016年10月又发现500kV#1母线电压互感器1MPTC相气室CO含量也出现了同样的情况。部分检测数据见表1。
2 理论分析依据
2.1 GIS设备内SF6气体的化学反应
SF6气体作为GIS设备的绝缘和灭弧气体，具有较高的耐电强度和很强的灭弧性能，其化学性质极为稳定。在GIS设备正常运行的情况下，SF6气体不会发生分解，亦不会与其它材料发生反应，当GIS设备内部发生局部放电或在高温的作用下，SF6气体将会发生分解，并与其中的水分、氧气、金属蒸气等杂质反应生成多种含硫、含氟的化合物。主要分解反应见图1。
2.2 GIS设备内SF6气体主要分解产物
根据上图所示，在局部放电作用下，SF6气体分解的主要成分是SF4（四氟化硫），在有水分、氧存在时，则会有SOF2（氟化亚硫酰）、SO2F2（氟化硫酰）、HF（氟化氢）、SO2（二氧化硫）等化合物的生成。放电形式主要有三种：一是在电弧放电中，温度往往达到20000K，将产生气体的热分解现象，高温SF6气体和其分解产物会与金属发生反应，形成金属氟化物。在分解产物中，SOF2（氟化亚硫酰）是主要的分解产物，SO2（二氧化硫）是由SOF2（氟化亚硫酰）水解形成的。二是在火花放电中，其能量相对电弧放电低，SOF2（氟化亚硫酰）仍是主要的分解产物，但是SO2F2（氟化硫酰）的体积分数将比电弧放电的有所增加，分解产物SF4（四氟化硫）主要就是在火花放电时产生的。三是在电晕或部分放电中，SO2F2（氟化硫酰）的体积分数将比电弧放电、火花放电的情况下均要高得多。
另外，根据国内外相关数据分析，当局部放电涉及到有机固体绝缘材料时，SF6气体还可以生成CF4（四氟化碳）、C3F8（全氟丙烷）、H2S（硫化氢）等气体组分。有机固体绝缘材料的裂解，会释放出CO（一氧化碳）、CO2（二氧化碳）等气体。在没有放电存在时，SF6气体也可能发生热分解（热分解温度为500℃），热分解产物主要是SOF2、SO2F2、SO2、HF等。
根据上述分析，当SF6电气设备内部存在故障时，故障区域的SF6气体和固体绝缘材料在热和电的作用下将裂解产生SO2、SOF2、SO2F2、H2S、CO、CO2、HF和CF4、C3F8等特征组分。
3 原因分析
根据以上理论分析依据，500kVGIS设备气室SF6气体组分出现CO主要是由于局部放电涉及到有机固体绝缘材料产生。而结合500kV#1母线电压互感器1MPT气室SF6气体组分检测情况，每次对电压互感器气室做SF6气体分解产物检测均未检测到SO2、H2S、HF这三种气体组分，且微水含量也没有明显变化，另外从运行在线监测数据看，该气室压力未发生明显降低现象，可判断电压互感器气室内部未出现局部放电现象，气室未发生泄漏现象，SF6气体也未发生热分解，气室内出现的CO气体可初步判断为固体绝缘材料热分解产生。
4 处理建议
由于CO气体特性为绝缘气体，不会影响气室内部绝缘，故建议在不具备停电条件的情况下可先不进行进一步处理，先继续对该气室的SF6气體组分进行定期（一个月一次）检测，观察SF6气体组分变化情况，若发现SO2、H2S、HF等局放特征气体，立即进行停电处理；在具备停电条件的情况下，再对该气室进行解体检查及进行超高频/超声波局放检测，以便发现该气室内部的类似局放现象，结合SF6气体特性变量、局部放电量、环境温度、气压、微水、部位等，确定产生CO气体的原因，最终对该气室缺陷进行彻底处理。
5 结束语
SF6气体是已知气态物质化学稳定性最好的物质之一，其惰性远远超过氮气。但是在电弧和电火花放电的情况下，SF6气体便开始分解，产生一些活泼的有害物质，它们在SF6电气设备内影响电气设备性能，逸散在空气中会影响电气设备维护人员身体健康。就目前所知，SF6气体分解物多达二三十种，在日常运行过程中，主要将SO2、H2S、HF三种气体作为SF6电气设备气室内部出现局部放电现象的特征气体。但由于SF6气体分解物的多样化及化学反应复杂等特点，仅仅对以上三种特征气体进行检测是远远不够的，在日常运行过程中，除了加强对以上三种特征气体的检测外，还需进一步辅以超高频/超声波局放检测，并广泛推广应用其它SF6气体分解物现场监测分析技术，包括模拟试验和实测数据的支持，应用数理可靠性统计方法，分析SF6电气设备与分解产物的关系，掌握SF6气体分解物变化趋势和规律，以便及时发现SF6电气设备内部故障并进行处理，确保电力生产安全。
参考文献
[1] 孟玉婵，朱芳菲.电气设备用六氟化硫的检测与监督[M].北京：中国电力出版社，2009.1.
[2] 姚勇，岳彦峰，黄兴泉.电气设备用六氟化硫的检测与监督[J].高电压技术，2008第34卷第2期422—424.
[3] 黄秀娟.涉及有机固体绝缘材料时六氟化硫局部过热分解产物研究[D].重庆大学电气工程学院，2015.
[关键词]GIS设备六氟化硫分解产物一氧化碳
中图分类号：TU293 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）42-0067-02
0 引言
GIS设备已成为电力系统的主要设备，为电力生产的安全经济运行发挥积极的作用。但是GIS内部构件发生过热、放电等情况，极易导致其绝缘介质SF6气体成分的微小变化，一旦GIS中SF6气体纯度无法满足要求时，SF6性能将急剧下降，甚至造成故障。
1 运行检测情况
2015年11月，糯扎渡电站在开展500kV GIS气室SF6气体组分定期检测时，发现500kV #1母线电压互感器1MPTB相气室CO含量异常（117.7μL/L），超出了南方电网公司《电力设备预防性试验规程》（Q/CSG114002-2011）规定的注意值（100μL/L），而H2S、SO2、HF等分解产物含量均为0。在随后的跟踪检测中CO含量成上升趋势，其它分解产物仍为0。2016年10月又发现500kV#1母线电压互感器1MPTC相气室CO含量也出现了同样的情况。部分检测数据见表1。
2 理论分析依据
2.1 GIS设备内SF6气体的化学反应
SF6气体作为GIS设备的绝缘和灭弧气体，具有较高的耐电强度和很强的灭弧性能，其化学性质极为稳定。在GIS设备正常运行的情况下，SF6气体不会发生分解，亦不会与其它材料发生反应，当GIS设备内部发生局部放电或在高温的作用下，SF6气体将会发生分解，并与其中的水分、氧气、金属蒸气等杂质反应生成多种含硫、含氟的化合物。主要分解反应见图1。
2.2 GIS设备内SF6气体主要分解产物
根据上图所示，在局部放电作用下，SF6气体分解的主要成分是SF4（四氟化硫），在有水分、氧存在时，则会有SOF2（氟化亚硫酰）、SO2F2（氟化硫酰）、HF（氟化氢）、SO2（二氧化硫）等化合物的生成。放电形式主要有三种：一是在电弧放电中，温度往往达到20000K，将产生气体的热分解现象，高温SF6气体和其分解产物会与金属发生反应，形成金属氟化物。在分解产物中，SOF2（氟化亚硫酰）是主要的分解产物，SO2（二氧化硫）是由SOF2（氟化亚硫酰）水解形成的。二是在火花放电中，其能量相对电弧放电低，SOF2（氟化亚硫酰）仍是主要的分解产物，但是SO2F2（氟化硫酰）的体积分数将比电弧放电的有所增加，分解产物SF4（四氟化硫）主要就是在火花放电时产生的。三是在电晕或部分放电中，SO2F2（氟化硫酰）的体积分数将比电弧放电、火花放电的情况下均要高得多。
另外，根据国内外相关数据分析，当局部放电涉及到有机固体绝缘材料时，SF6气体还可以生成CF4（四氟化碳）、C3F8（全氟丙烷）、H2S（硫化氢）等气体组分。有机固体绝缘材料的裂解，会释放出CO（一氧化碳）、CO2（二氧化碳）等气体。在没有放电存在时，SF6气体也可能发生热分解（热分解温度为500℃），热分解产物主要是SOF2、SO2F2、SO2、HF等。
根据上述分析，当SF6电气设备内部存在故障时，故障区域的SF6气体和固体绝缘材料在热和电的作用下将裂解产生SO2、SOF2、SO2F2、H2S、CO、CO2、HF和CF4、C3F8等特征组分。
3 原因分析
根据以上理论分析依据，500kVGIS设备气室SF6气体组分出现CO主要是由于局部放电涉及到有机固体绝缘材料产生。而结合500kV#1母线电压互感器1MPT气室SF6气体组分检测情况，每次对电压互感器气室做SF6气体分解产物检测均未检测到SO2、H2S、HF这三种气体组分，且微水含量也没有明显变化，另外从运行在线监测数据看，该气室压力未发生明显降低现象，可判断电压互感器气室内部未出现局部放电现象，气室未发生泄漏现象，SF6气体也未发生热分解，气室内出现的CO气体可初步判断为固体绝缘材料热分解产生。
4 处理建议
由于CO气体特性为绝缘气体，不会影响气室内部绝缘，故建议在不具备停电条件的情况下可先不进行进一步处理，先继续对该气室的SF6气體组分进行定期（一个月一次）检测，观察SF6气体组分变化情况，若发现SO2、H2S、HF等局放特征气体，立即进行停电处理；在具备停电条件的情况下，再对该气室进行解体检查及进行超高频/超声波局放检测，以便发现该气室内部的类似局放现象，结合SF6气体特性变量、局部放电量、环境温度、气压、微水、部位等，确定产生CO气体的原因，最终对该气室缺陷进行彻底处理。
5 结束语
SF6气体是已知气态物质化学稳定性最好的物质之一，其惰性远远超过氮气。但是在电弧和电火花放电的情况下，SF6气体便开始分解，产生一些活泼的有害物质，它们在SF6电气设备内影响电气设备性能，逸散在空气中会影响电气设备维护人员身体健康。就目前所知，SF6气体分解物多达二三十种，在日常运行过程中，主要将SO2、H2S、HF三种气体作为SF6电气设备气室内部出现局部放电现象的特征气体。但由于SF6气体分解物的多样化及化学反应复杂等特点，仅仅对以上三种特征气体进行检测是远远不够的，在日常运行过程中，除了加强对以上三种特征气体的检测外，还需进一步辅以超高频/超声波局放检测，并广泛推广应用其它SF6气体分解物现场监测分析技术，包括模拟试验和实测数据的支持，应用数理可靠性统计方法，分析SF6电气设备与分解产物的关系，掌握SF6气体分解物变化趋势和规律，以便及时发现SF6电气设备内部故障并进行处理，确保电力生产安全。
参考文献
[1] 孟玉婵，朱芳菲.电气设备用六氟化硫的检测与监督[M].北京：中国电力出版社，2009.1.
[2] 姚勇，岳彦峰，黄兴泉.电气设备用六氟化硫的检测与监督[J].高电压技术，2008第34卷第2期422—424.
[3] 黄秀娟.涉及有机固体绝缘材料时六氟化硫局部过热分解产物研究[D].重庆大学电气工程学院，2015.