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(shù)
國(guó)內(nèi)外大量研究表明，SF6氣體在各種缺陷下會(huì)發(fā)生分解并與GIS氣室中的微量水分和氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成一系列化學(xué)物質(zhì)，通過(guò)檢測(cè)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(dǎo)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(huì)有所差異，可以通過(guò)檢測(cè)SF6分解組分對(duì)放電故障類型進(jìn)行識(shí)別。此外SF6氣體的分解總量與放電量之間存在聯(lián)系，通過(guò)檢測(cè)SF6氣體的分解速率及放電重復(fù)率可以大致判斷放電量水平。本書(shū)就SF6分解機(jī)理與特性，SF6分解組分檢測(cè)方法，局部放電、過(guò)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(duì)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(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊聚類、灰色理論和支持向量機(jī)為方法的故障診斷技術(shù)進(jìn)行深入分析和探討，提高識(shí)別的準(zhǔn)確性，從而為實(shí)現(xiàn)SF6設(shè)備絕緣狀態(tài)檢修奠定理論基礎(chǔ)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(diǎn)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(jiàn)的絕緣故障12
1.2.1氣體絕緣裝備中的常見(jiàn)故障統(tǒng)計(jì)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(jī)械性故障及其誘因15
1.2.4氣體絕緣裝備過(guò)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(chǎng)交接試驗(yàn)故障診斷方法23
1.3.2放電性故障診斷方法23
1.3.3過(guò)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(shù)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(yīng)用前景31
參考文獻(xiàn)32
第2章SF6氣體特性及其分解機(jī)理與影響因素34
2.1SF6氣體特性及其應(yīng)用34
2.1.1SF6氣體的特性34
2.1.2SF6氣體的應(yīng)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(guò)熱下的分解產(chǎn)物41
2.3SF6氣體的分解機(jī)理43
2.3.1SF6在放電下的分解機(jī)理43
2.3.2SF6在過(guò)熱下的分解機(jī)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(guò)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(shè)備正常運(yùn)行下的組分含量51
參考文獻(xiàn)53
第3章SF6分解組分檢測(cè)方法58
3.1SF6分解組分的色譜檢測(cè)法58
3.1.1色譜檢測(cè)法的原理58
3.1.2SF6分解組分的色譜檢測(cè)系統(tǒng)59
3.1.3SF6分解組分的色譜定性檢測(cè)方法64
3.1.4SF6分解組分的色譜定量檢測(cè)方法67
3.2SF6分解組分的色譜質(zhì)譜聯(lián)合檢測(cè)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(cè)法71
3.2.3SF6分解組分的GC/MS聯(lián)合定量檢測(cè)法73
3.3紅外檢測(cè)法74
3.3.1紅外檢測(cè)原理75
3.3.2檢測(cè)SF6分解組分的長(zhǎng)光程氣體池的設(shè)計(jì)76
3.3.3SF6分解組分的紅外定性定量檢測(cè)79
3.4光聲光譜檢測(cè)法85
3.4.1光聲光譜檢測(cè)的基本原理85
3.4.2光聲檢測(cè)裝置的研制與參數(shù)測(cè)試88
3.4.3SF6分解組分的光聲檢測(cè)定量檢測(cè)93
3.4.4溫度對(duì)SF6分解組分光聲光譜檢測(cè)特性的影響及其數(shù)學(xué)校正94
3.5氣敏傳感器檢測(cè)法99
3.5.1傳統(tǒng)電化學(xué)氣敏傳感器檢測(cè)SF6分解組分99
3.5.2碳納米管氣敏傳感器檢測(cè)SF6分解組分101
3.5.3TiO2納米管氣敏傳感器檢測(cè)SF6分解組分104
參考文獻(xiàn)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(shè)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(dǎo)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(qiáng)度下SF6分解特性及其特征提取124
4.4.1實(shí)驗(yàn)步驟124
4.4.2分解組分產(chǎn)量隨放電時(shí)間的變化規(guī)律126
4.4.3分解組分含量與放電量的關(guān)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(guān)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(xiàn)139
第5章局部過(guò)熱下SF6分解特性及特征組分142
5.1SF6局部過(guò)熱分解試驗(yàn)系統(tǒng)142
5.2不同過(guò)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(jī)固體絕緣材料時(shí)SF6過(guò)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(xiàn)169
第6章微量氧氣對(duì)SF6分解組分特性的影響171
6.1微量氧氣來(lái)源171
6.2微量氧氣對(duì)SF6局放分解影響特性及作用機(jī)制172
6.2.1微量氧氣影響SF6局放分解的機(jī)理172
6.2.2低濃度段氧氣含量對(duì)分解特性的影響173
6.2.3高濃度段氧氣含量對(duì)分解特性的影響176
6.3微量氧氣含量對(duì)局放分解特征量的影響181
6.3.1微量氧氣對(duì)特征組分相對(duì)產(chǎn)氣速率的影響181
6.3.2微量氧氣對(duì)特征組分含量比值的影響184
參考文獻(xiàn)185
第7章微量水分對(duì)SF6分解組分特性的影響188
7.1微量水分來(lái)源及其危害188
7.2微量水分對(duì)SF6局放分解的影響特性及作用機(jī)理190
7.2.1微量水分對(duì)SF6局放分解的作用機(jī)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(duì)特征組分產(chǎn)氣速率的影響197
7.2.4微量水分對(duì)組分特征比值的影響198
參考文獻(xiàn)201
第8章吸附劑對(duì)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(duì)SF6分解組分的吸附特性207
8.3.1不同類型吸附劑對(duì)特征組分的吸附特性208
8.3.2吸附劑對(duì)特征分解組分吸附量的分析212
8.4吸附劑對(duì)SF6局放分解的影響特性213
8.4.1實(shí)驗(yàn)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(duì)主要組分特征量的影響218
8.5吸附劑對(duì)SF6局部過(guò)熱分解的影響特性222
8.5.1實(shí)驗(yàn)方法222
8.5.2不同吸附劑用量下主要過(guò)熱特征分解組分含量的變化規(guī)律223
參考文獻(xiàn)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(duì)SF6分解特性的影響規(guī)律228
9.1.1金屬材料對(duì)SF6分解的影響機(jī)制228
9.1.2金屬材料對(duì)SF6分解特征產(chǎn)物的影響230
9.2氣壓對(duì)SF6分解特性的影響規(guī)律233
9.3有機(jī)固體絕緣材料對(duì)SF6分解特性的影響規(guī)律239
參考文獻(xiàn)241
第10章基于DCA故障診斷的影響因素校正243
10.1化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)理論244
10.1.1零級(jí)反應(yīng)245
10.1.2一級(jí)反應(yīng)245
10.1.3二級(jí)反應(yīng)246
10.2微水微氧對(duì)特征組分含量比值影響的化學(xué)動(dòng)力學(xué)分析248
10.2.1PD作用下SF6分解的化學(xué)反應(yīng)級(jí)數(shù)248
10.2.2組分濃度與反應(yīng)物初始濃度之間的關(guān)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(guān)系250
10.3微水微氧對(duì)特征組分比值影響規(guī)律的數(shù)學(xué)模型250
10.3.1數(shù)學(xué)模型的形式250
10.3.2數(shù)學(xué)模型參數(shù)確定252
10.4微水微氧對(duì)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(shí)例255
10.5微水微氧校正在局部放電模式識(shí)別中的應(yīng)用260
參考文獻(xiàn)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(cè)262
11.1.1SF6氣體泄漏檢測(cè)262
11.1.2SF6雜質(zhì)成分檢測(cè)264
11.2PD故障的特征組分267
11.2.1PD導(dǎo)致SF6分解生成特征產(chǎn)物的過(guò)程267
11.2.2SF6分解特征產(chǎn)物與PD能量的關(guān)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(guò)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(shí)例分析274
參考文獻(xiàn)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(gòu)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(shù)故障診斷方法288
參考文獻(xiàn)290
第13章以分解組分含量及比值為特征量的決策樹(shù)故障診斷291
13.1決策樹(shù)理論291
13.2決策樹(shù)的生成和剪枝293
13.3基于特征組分比值的決策樹(shù)建立295
13.4基于決策樹(shù)的絕緣缺陷辨識(shí)295
參考文獻(xiàn)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(guān)系的聚類299
14.1.2目標(biāo)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(guān)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(biāo)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(xiàn)313
第15章以分解組分含量及比值為特征量的支持向量機(jī)故障診斷315
15.1支持向量機(jī)的基本原理及方法315
15.2支持向量機(jī)優(yōu)化319
15.2.1支持向量機(jī)核函數(shù)319
15.2.2多分類支持向量機(jī)320
15.2.3支持向量機(jī)參數(shù)優(yōu)化321
15.3支持向量機(jī)故障診斷模型與方法322
15.3.1支持向量機(jī)故障診斷模型323
15.3.2支持向量機(jī)故障診斷步驟324
15.4絕緣故障診斷實(shí)例分析325
參考文獻(xiàn)328
索引329
書(shū)單推薦
