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山西电力成功研发新型六氟化硫分解气体检测装置

  12月5日,在国网山西省电力公司500千伏福瑞变电站,山西电科院技术人员正应用新研发的基于拉曼光谱的六氟化硫分解气体检测装置进行现场检测。短短几分钟,他们便轻轻松松完成全部工作。

  六氟化硫气体绝缘电气设备故障诊断是电力系统的一项常规试验,旨在通过检验测试六氟化硫气体中的特征气体组分,判断设备内部绝缘缺陷类型、放电水平和在允许电压下不导电的材料老化程度。传统的气体分析方法主要有两种,一种为传感器方法,该方法传感器需要定期校准,检测准确度较差;另一种为实验室气相色谱法,该方法需要人工取气、送样至实验室做化学分析,耗时长,对于检测工作员的操作要求比较高,没办法实现在线监测。

  针对这样的一种情况,国网山西电力从2022年3月份开始,便率先着手开展基于拉曼光谱的六氟化硫气体分解特征组分检测技术及应用研究。专家们运用基于密度泛函理论,建模仿真研究六氟化硫气体分解特征组分的拉曼光谱图,设计气体样品池,搭建实验平台,测试六氟化硫气体分解特征组分的拉曼光谱特性;研究六氟化硫气体分解特征组分拉曼光谱检测信号预处理方法及光谱信号增强技术;研究基于光谱数据拟合的拉曼光谱检测谱峰特征参数提取技术,六氟化硫气体分解特征组分拉曼光谱非线性效应修正方法;研究六氟化硫气体分解特征组分拉曼光谱检测定性、定量分析方法;开展基于拉曼光谱的六氟化硫气体分解特征组分现场检测及应用研究。经过反复使用、改进和验证,最终于当年9月成功推出具有国内领先水平的新型六氟化硫分解气体检测装置。

  该装置利用激光照射六氟化硫气体样品,形成拉曼散射光谱,自动比对标准气体光谱,通过积分法获取六氟化硫分解特征气体浓度,精准研判GIS设备缺陷,相较于传统检测装置,气体检测由小时级缩短至分钟级,现场检测质效明显提升。该装置还具有其他多个显著优点:检验测试过程不需要对气体样品进行预处理,也不需要消耗载气;对混合气体样品可直接进行仔细的检测,无需进行组分分离,检验测试周期短;检测稳定性高,基本不受环境和温度的影响,设备可靠性高、维护量小;检测对激光波长没有特别的条件,利用单一波长的激光就能同时激发出多气体特征量的拉曼光谱从而进行混合气体定性、定量分析,更适合于在线监测及带电检测。

  据悉,该装置自2022年应用以来,已在国网山西电力22座110千伏及以上电压等级变电站应用,累计完成气体检测150次,发现消除设备缺陷5处,成效十分明显。

  未来,山西电力将在更多的变电站应用该检测装置,积累更多的现场数据,持续探索六氟化硫气体分解特征组分的拉曼光谱检测体系,为六氟化硫绝缘电气设备正常运行状态的在线监测和故障的早期诊断提供实践基础。(张海 冉涌)