基于分解組分分析的SF6氣體絕緣裝備故障診斷方法與技術
國內(nèi)外大量研究表明，SF6氣體在各種缺陷下會發(fā)生分解并與GIS氣室中的微量水分和氧氣發(fā)生反應，生成一系列化學物質(zhì)，通過檢測GIS氣室中的SF6分解組分即可判斷是否有內(nèi)部缺陷發(fā)生，且不同類型絕緣缺陷引起的放電，其導致SF6分解產(chǎn)生的組分在含量、產(chǎn)氣速率、含量比值等各方面會有所差異，可以通過檢測SF6分解組分對放電故障類型進行識別。此外SF6氣體的分解總量與放電量之間存在聯(lián)系，通過檢測SF6氣體的分解速率及放電重復率可以大致判斷放電量水平。本書就SF6分解機理與特性，SF6分解組分檢測方法，局部放電、過熱和放電性故障下SF6分解特性及特征組分，微氧、微水、吸附劑及其他因素對SF6分解的影響，以SF6分解組分、組分比值為特征量的故障診斷，以決策樹、神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊聚類、灰色理論和支持向量機為方法的故障診斷技術進行深入分析和探討，提高識別的準確性，從而為實現(xiàn)SF6設備絕緣狀態(tài)檢修奠定理論基礎和提供依據(jù)。
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目錄
前言
第1章緒論1
1.1氣體絕緣裝備分類及特點1
1.1.1氣體絕緣組合電器2
1.1.2氣體絕緣電纜6
1.1.3氣體絕緣變壓器9
1.2氣體絕緣裝備常見的絕緣故障12
1.2.1氣體絕緣裝備中的常見故障統(tǒng)計12
1.2.2氣體絕緣裝備放電性絕緣故障及其誘因13
1.2.3氣體絕緣裝備機械性故障及其誘因15
1.2.4氣體絕緣裝備過熱性故障及其誘因19
1.3氣體絕緣裝備故障診斷方法22
1.3.1現(xiàn)場交接試驗故障診斷方法23
1.3.2放電性故障診斷方法23
1.3.3過熱故障的診斷方法28
1.4基于組分分析的氣體絕緣裝備故障診斷技術29
1.4.1基于SF6分解組分分析的故障診斷原理29
1.4.2基于SF6分解組分分析的故障診斷方法的地位及應用前景31
參考文獻32
第2章SF6氣體特性及其分解機理與影響因素34
2.1SF6氣體特性及其應用34
2.1.1SF6氣體的特性34
2.1.2SF6氣體的應用36
2.2SF6氣體的分解產(chǎn)物37
2.2.1SF6在放電下的分解產(chǎn)物37
2.2.2SF6在過熱下的分解產(chǎn)物41
2.3SF6氣體的分解機理43
2.3.1SF6在放電下的分解機理43
2.3.2SF6在過熱下的分解機理45
2.4影響SF6氣體分解的主要因素47
2.4.1放電能量47
2.4.2放電類型48
2.4.3過熱溫度48
2.4.4水分和氧氣含量49
2.4.5電極材料50
2.4.6吸附劑的影響51
2.5氣體絕緣設備正常運行下的組分含量51
參考文獻53
第3章SF6分解組分檢測方法58
3.1SF6分解組分的色譜檢測法58
3.1.1色譜檢測法的原理58
3.1.2SF6分解組分的色譜檢測系統(tǒng)59
3.1.3SF6分解組分的色譜定性檢測方法64
3.1.4SF6分解組分的色譜定量檢測方法67
3.2SF6分解組分的色譜質(zhì)譜聯(lián)合檢測法68
3.2.1色譜質(zhì)譜的基本工作原理68
3.2.2SF6分解組分的GC/MS聯(lián)合定性檢測法71
3.2.3SF6分解組分的GC/MS聯(lián)合定量檢測法73
3.3紅外檢測法74
3.3.1紅外檢測原理75
3.3.2檢測SF6分解組分的長光程氣體池的設計76
3.3.3SF6分解組分的紅外定性定量檢測79
3.4光聲光譜檢測法85
3.4.1光聲光譜檢測的基本原理85
3.4.2光聲檢測裝置的研制與參數(shù)測試88
3.4.3SF6分解組分的光聲檢測定量檢測93
3.4.4溫度對SF6分解組分光聲光譜檢測特性的影響及其數(shù)學校正94
3.5氣敏傳感器檢測法99
3.5.1傳統(tǒng)電化學氣敏傳感器檢測SF6分解組分99
3.5.2碳納米管氣敏傳感器檢測SF6分解組分101
3.5.3TiO2納米管氣敏傳感器檢測SF6分解組分104
參考文獻107
第4章局部放電下SF6分解特性及特征組分111
4.1氣體絕緣設備中典型絕緣缺陷物理模型111
4.1.1金屬突出物缺陷111
4.1.2自由導電微粒缺陷112
4.1.3絕緣子表面污穢缺陷113
4.1.4絕緣子氣隙缺陷114
4.2SF6分解特征組分選擇及特征組分含量比值115
4.2.1SF6特征分解組分選擇及物理意義115
4.2.2特征組分含量比值選取及其物理意義115
4.3不同絕緣缺陷類型的SF6分解特性116
4.3.1分解組分含量變化規(guī)律116
4.3.2特征組分含量比值120
4.3.3PD量和特征組分產(chǎn)氣率122
4.4不同PD強度下SF6分解特性及其特征提取124
4.4.1實驗步驟124
4.4.2分解組分產(chǎn)量隨放電時間的變化規(guī)律126
4.4.3分解組分含量與放電量的關聯(lián)特性128
4.4.4分解組分有效產(chǎn)氣速率與放電量的關聯(lián)特性131
4.4.5表征PD能量的特征組分133
4.4.6表征PD能量的分解特征組分產(chǎn)率比值136
參考文獻139
第5章局部過熱下SF6分解特性及特征組分142
5.1SF6局部過熱分解試驗系統(tǒng)142
5.2不同過熱故障下SF6氣體分解特性145
5.2.1SF6熱分解起始溫度146
5.2.2在POT作用下SF6分解組分含量變化特性147
5.2.3涉及有機固體絕緣材料時SF6過熱分解組分含量變化特性155
5.3主要特征分解組分的確定及其物理意義164
參考文獻169
第6章微量氧氣對SF6分解組分特性的影響171
6.1微量氧氣來源171
6.2微量氧氣對SF6局放分解影響特性及作用機制172
6.2.1微量氧氣影響SF6局放分解的機理172
6.2.2低濃度段氧氣含量對分解特性的影響173
6.2.3高濃度段氧氣含量對分解特性的影響176
6.3微量氧氣含量對局放分解特征量的影響181
6.3.1微量氧氣對特征組分相對產(chǎn)氣速率的影響181
6.3.2微量氧氣對特征組分含量比值的影響184
參考文獻185
第7章微量水分對SF6分解組分特性的影響188
7.1微量水分來源及其危害188
7.2微量水分對SF6局放分解的影響特性及作用機理190
7.2.1微量水分對SF6局放分解的作用機理190
7.2.2不同微量水分含量下分解特征組分含量192
7.2.3不同微量水分含量對特征組分產(chǎn)氣速率的影響197
7.2.4微量水分對組分特征比值的影響198
參考文獻201
第8章吸附劑對SF6分解組分特性的影響204
8.1常用吸附劑種類204
8.1.1活性氧化鋁204
8.1.2分子篩205
8.1.3活性炭205
8.2吸附劑的吸附原理206
8.3吸附劑對SF6分解組分的吸附特性207
8.3.1不同類型吸附劑對特征組分的吸附特性208
8.3.2吸附劑對特征分解組分吸附量的分析212
8.4吸附劑對SF6局放分解的影響特性213
8.4.1實驗方法213
8.4.2不同吸附劑用量下各特征分解組分含量的變化規(guī)律214
8.4.3吸附劑對主要組分特征量的影響218
8.5吸附劑對SF6局部過熱分解的影響特性222
8.5.1實驗方法222
8.5.2不同吸附劑用量下主要過熱特征分解組分含量的變化規(guī)律223
參考文獻226
第9章影響SF6分解組分特性的其他因素228
9.1金屬材料對SF6分解特性的影響規(guī)律228
9.1.1金屬材料對SF6分解的影響機制228
9.1.2金屬材料對SF6分解特征產(chǎn)物的影響230
9.2氣壓對SF6分解特性的影響規(guī)律233
9.3有機固體絕緣材料對SF6分解特性的影響規(guī)律239
參考文獻241
第10章基于DCA故障診斷的影響因素校正243
10.1化學反應動力學理論244
10.1.1零級反應245
10.1.2一級反應245
10.1.3二級反應246
10.2微水微氧對特征組分含量比值影響的化學動力學分析248
10.2.1PD作用下SF6分解的化學反應級數(shù)248
10.2.2組分濃度與反應物初始濃度之間的關系249
10.2.3特征組分含量比值與初始微水微氧濃度之間的關系250
10.3微水微氧對特征組分比值影響規(guī)律的數(shù)學模型250
10.3.1數(shù)學模型的形式250
10.3.2數(shù)學模型參數(shù)確定252
10.4微水微氧對特征組分比值影響的耦合校正253
10.4.1微水影響校正254
10.4.2微氧影響校正254
10.4.3微水微氧影響耦合校正254
10.4.4微水微氧校正實例255
10.5微水微氧校正在局部放電模式識別中的應用260
參考文獻261
第11章分解組分含量為特征量的故障診斷262
11.1SF6氣體絕緣性能的常規(guī)檢測262
11.1.1SF6氣體泄漏檢測262
11.1.2SF6雜質(zhì)成分檢測264
11.2PD故障的特征組分267
11.2.1PD導致SF6分解生成特征產(chǎn)物的過程267
11.2.2SF6分解特征產(chǎn)物與PD能量的關系268
11.3高能放電性故障(火花放電、電弧放電)的特征組分270
11.4局部過熱性故障的特征組分271
11.5以分解特征組分為特征量的診斷實例分析274
參考文獻276
第12章以分解組分比值為特征量的故障診斷280
12.1比值法的基本原理280
12.2SF6分解特征組分比值的構建及其物理意義281
12.2.1c(SO2F2)/c(SOF2)的物理意義282
12.2.2c(CF4)/c(CO2)的物理意義283
12.2.3c(SOF2+SO2F2)/c(CO2+CF4)的物理意義285
12.3基于SF6分解特征組分比值的編碼樹故障診斷方法288
參考文獻290
第13章以分解組分含量及比值為特征量的決策樹故障診斷291
13.1決策樹理論291
13.2決策樹的生成和剪枝293
13.3基于特征組分比值的決策樹建立295
13.4基于決策樹的絕緣缺陷辨識295
參考文獻298
第14章以分解組分含量及比值為特征量的模糊聚類故障診斷299
14.1模糊聚類的基本原理及方法299
14.1.1模糊關系的聚類299
14.1.2目標函數(shù)的模糊聚類303
14.2模糊聚類故障診斷模型與方法305
14.2.1基于模糊關系的模糊聚類故障診斷模型及方法步驟305
14.2.2基于目標函數(shù)的模糊聚類故障診斷模型及方法步驟307
14.3案例及分析310
14.3.1以分解組分含量為特征量的模糊聚類法案例分析310
14.3.2以分解組分含量比值為特征量的模糊聚類法案例分析312
參考文獻313
第15章以分解組分含量及比值為特征量的支持向量機故障診斷315
15.1支持向量機的基本原理及方法315
15.2支持向量機優(yōu)化319
15.2.1支持向量機核函數(shù)319
15.2.2多分類支持向量機320
15.2.3支持向量機參數(shù)優(yōu)化321
15.3支持向量機故障診斷模型與方法322
15.3.1支持向量機故障診斷模型323
15.3.2支持向量機故障診斷步驟324
15.4絕緣故障診斷實例分析325
參考文獻328
索引329
書單推薦
