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淺談SF6斷路器的微水超標(biāo)原因及控制措施
六氟化硫斷路器具有斷口電壓高、開斷能力、允許連續(xù)開斷的次數(shù)較多，噪聲低和無火花危險，而且斷路器尺寸小、重量輕、容量大、不需要維修或少維修。這些優(yōu)點(diǎn)使傳統(tǒng)的油斷路器和壓縮空氣斷路器無法與其相比，在超高壓領(lǐng)域中幾乎全部取代了其他類型斷路器；另外在中壓配電方面，六氟化硫斷路器具有在開斷容性電流時不重燃，以及開斷感性電流時不產(chǎn)生過電壓等優(yōu)點(diǎn)，正逐步取代其他類型的斷路器。六氟化硫斷路器的優(yōu)良性能得益于SF6氣體良好的滅弧特性。SF6是無色、無味、無毒，不可燃的惰性氣體，具有優(yōu)異的冷卻電弧特性，介電強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的絕緣氣體。在均勻電場下，SF6的介質(zhì)強(qiáng)度為同一氣壓下空氣的2.5—3倍，在4個大氣壓，其介質(zhì)電強(qiáng)度與變壓器油相當(dāng)。由于SF6的介質(zhì)強(qiáng)度高，對相同電壓級和開斷電流相近的斷路器，SF6的串聯(lián)斷口要少。例如：220kV少油斷路器要4個斷口，500kV少油開關(guān)要6-8個斷口，而220kVSF6斷路只要1個斷口，500kVSF6斷路器只要3-4個斷口。一是因?yàn)镾F6的分子量大，比熱大，其對流的傳熱能力優(yōu)于空氣，二是SF6在高溫下的分解特性，在分解反應(yīng)過程中吸收能量。SF6這種優(yōu)良導(dǎo)熱性能，是形成SF6滅弧性能的原因之一；另外，SF6吸附自由電子而形成負(fù)離子的現(xiàn)象也是其成為優(yōu)良滅弧介質(zhì)的原因。
2 SF6氣體微水超標(biāo)的危害性
常態(tài)下，SF6氣體無色無味，有良好的絕緣性能和滅弧性能，一旦大氣中的水分浸入或固體介質(zhì)表面受潮，則電氣強(qiáng)度會顯著下降。斷路器是戶外設(shè)備，當(dāng)氣溫驟降時，SF6氣體過量水可能會凝結(jié)在固體介質(zhì)表面而發(fā)生閃絡(luò)，嚴(yán)重時造成斷路器發(fā)生爆炸事故。純凈SF6氣體，在運(yùn)行中，受電弧放電或高溫后，會分解成單體的氟、硫和氟硫化合物，電弧消失后會又化合成穩(wěn)定的SF6氣體。當(dāng)氣體中含有水分時，出現(xiàn)的氟硫化合物會與水反應(yīng)生成腐蝕性很強(qiáng)的氫氟酸、硫酸和其他毒性很強(qiáng)的化學(xué)物質(zhì)等，危及維護(hù)人員的生命安全，對斷路器的絕緣材料或金屬材料造成腐蝕，使絕緣劣化，甚至發(fā)生設(shè)備爆炸。
要*清除SF6斷路器內(nèi)SF6氣體的水分是不可能的，但是掌握SF6氣體微水超標(biāo)的原因，采取相應(yīng)的預(yù)防控制措施，減少SF6氣體中的水分，可以保證和提高斷路器的安全運(yùn)行可靠性。
3 SF6氣體微水超標(biāo)的原因
SF6氣體微水超標(biāo)的原因，主要有以下六個方面：
3.1 SF6氣體新氣的水分不合格。造成新氣不合格的原因，一是制氣廠對新氣檢測不嚴(yán)格，二是運(yùn)輸過程中和存放環(huán)境不符合要求，三是存儲時間過長。
3.2 斷路器充入SF6氣體時帶進(jìn)水分。斷路器充氣時，工作人員不按有關(guān)規(guī)程和檢修工藝操作要求進(jìn)行操作，如充氣時氣瓶未倒立放置；管路、接口不干燥或裝配時暴露在空氣中的時間過長工等導(dǎo)致水分帶進(jìn)。
3．3絕緣件帶入的水分。廠家在裝配前對絕緣未作干燥處理或干燥處理不合格。斷路器在解體檢修時，絕緣件暴露在空氣中的時間過長而受潮。
3．4吸附劑帶入的水分。吸附劑對SF6氣體中水分和各種主要的分解物都具有較好的吸附能力，如果吸附劑活化處理時間短，沒有*干燥，安裝時暴露在空氣中時間過長而受潮，吸附劑可能帶入數(shù)量可觀的水分。
3.5透過密封件滲入的水分。在SF6斷路器中SF6氣體的壓力比外界高5倍，但外界的水分壓力比內(nèi)部高。例如，斷路器的充氣壓力為0 .5Mpa，SF6氣體水分體積分?jǐn)?shù)為30×10-6，則水的壓力為0.5×30×10-6=0.015×10-3Mpa，外界的溫度為20℃時，相對濕度70%，則水蒸氣的飽和壓力為2.38×10-3×0.7=1.666×10-3Mpa，所以外界水壓力比內(nèi)部水分高1.666×10-3/0.015×10-3=111倍。而水分子呈V形結(jié)構(gòu)，其等效分子直徑僅為SF6分子的0.7倍，滲透力*，在內(nèi)外巨大壓差作用下，大氣中的水分會逐漸通過密封件滲入斷路器的SF6氣體中。
3.6 斷路器的泄漏點(diǎn)滲入的水分。充氣口、管路接頭、法蘭處滲漏、鋁鑄件砂孔等泄漏點(diǎn)，是水份滲入斷路器內(nèi)部的通道，空氣中的水蒸氣逐漸滲透到設(shè)備的內(nèi)部 ，因?yàn)樵撨^程是一個持續(xù)的過程，時間越長，滲入的水份就越多，由此進(jìn)入SF6氣體中的水份占有較大比重。
4 SF6氣體含水量的控制措施
運(yùn)行中的SF6斷路器，對于SF6氣體的微水量要求相當(dāng)嚴(yán)格，因?yàn)樗苯佑绊憯嗦菲鞯陌踩\(yùn)行。如何降低運(yùn)行中斷路器的SF6氣體含水量，可采取如下措施：
4.1控制SF6新氣質(zhì)量關(guān)。根據(jù)《安規(guī)》的規(guī)定，SF6新氣應(yīng)具有廠家名稱、裝灌日期、批號及質(zhì)量檢驗(yàn)單。新氣到貨后應(yīng)按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行復(fù)核、檢驗(yàn)，合格后方可使用。存放半年以上的新氣，使用前要檢驗(yàn)其微水量和空氣，符合標(biāo)準(zhǔn)后方準(zhǔn)使用。SF6氣瓶放置在陰涼干燥、通風(fēng)良好地方，防潮防曬，并不得有水分或油污粘在閥門上，未經(jīng)檢驗(yàn)合格的SF6新氣氣瓶和已檢驗(yàn)合格的氣體氣瓶應(yīng)分別存放，以免誤用。
為了保證SF6氣體新氣的質(zhì)量和純度，充入斷路器之前進(jìn)行微水測試，并要符合我國的SF6氣體新氣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
4．2 控制絕緣件的處理關(guān)。絕緣件出廠時，如果沒有進(jìn)行特殊密封包裝，安裝前又未做干燥處理，則絕緣件在運(yùn)行中所釋放的水份將在氣體含水量占有很大比重。因此絕緣件干燥處理完畢后立即進(jìn)行密封包裝，在安裝現(xiàn)場未組裝的絕緣件應(yīng)存放在有干燥氮?dú)獾娜萜髦小?nbsp;
4.3控制密封件的質(zhì)量關(guān)。采用滲透率小的密封件，加強(qiáng)斷路器密封面的加工、組裝的質(zhì)量管理，保證密封良好。斷路器法蘭面及動密封都用雙密封圈密封，一可加強(qiáng)密封效果，減少SF6氣體的漏氣量，二可減少外界水分進(jìn)入SF6斷路器中。
4.4控制吸附劑的質(zhì)量關(guān)。采用吸附劑，使用前進(jìn)行活化處理，安裝時盡量縮短暴露于大氣中的時間，減少吸附劑自身帶入的水分。
4.5控制充氣的操作關(guān)。應(yīng)在晴朗干燥天氣進(jìn)行充氣，并嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)程和檢修工藝操作要求進(jìn)行操作。充氣的管子必須用聚四氟乙烯管，管子內(nèi)部干燥，無油無灰塵，充氣前用新的SF6氣體進(jìn)行沖洗。
4.6加強(qiáng)運(yùn)行中SF6氣體檢漏關(guān)。斷路器在運(yùn)行中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)壓力表在同一溫度下前后兩次讀數(shù)的差值達(dá)到0.01-0.03Mpa時應(yīng)全面檢漏，找出漏點(diǎn)。
4.7加強(qiáng)運(yùn)行中SF6氣體微水量的監(jiān)視測量關(guān)。設(shè)備安裝完畢充氣24h后，應(yīng)進(jìn)行SF6氣體微水量測量，設(shè)備通電后每三個月測量一次，直至穩(wěn)定后，以后每一至三年檢測一次微水量。對于微水量超過管理標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)進(jìn)行干燥處理。
通過以上七個環(huán)節(jié)的嚴(yán)格管理，可以控制SF6斷路器SF6氣體的微水量。
5 結(jié)束語
SF6斷路器zui重要的監(jiān)測項(xiàng)目是含水量監(jiān)測和檢漏兩項(xiàng)。如果忽視對它的監(jiān)測，其可靠性將會受到影響，還會污染環(huán)境。因此，對運(yùn)行中SF6斷路器的微水的監(jiān)測和檢漏就備受關(guān)注