SF6气体水分的产生及处理

摘要：随着电力工业的不断发展，SF6在电气设备中的运用更加广泛。SF6气体的绝缘特性、散热性和灭弧性能使其成为了继气体和油之后的新型的耐高压媒介物质，并且从目前的技术经济和生态的角度来说，还未出现更合适的代替品。文章对SF6气体中水分的产生、危害以及相应的处理措施进行了分析。

关键词：SF6气体；电气设备；水分含量；绝缘特性；散热性；灭弧性 文献标识码：A

中图分类号：TM51 文章编号：1009-2374（2015）36-0071-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.36.034

1 SF6气体中水分的产生

SF6中气体的水分主要是从以下两个方面产生：（1）装配时，水分进入SF6气体；电力设备内部固体绝缘以及金属表面自身带有一定的水分；同时SF6气体自身也带有一定的水分以及气体充入时会带进部分的水分。（2）外部环境的水分通过密封环节进入。电力设备长期的运行过程中，必然会出现SF6气体外泄的情况，并且设备内部的水蒸气的密度也会加大。究其原因，就是从总体的气压角度出发，需要冲入气体上的设备内部的矛盾压力明显高于外界的气压，但是水蒸气内部的压力要明显低于外界的压力。比如说在环境温度在20℃时，相对的湿度则会达到80%，大气中的水蒸气分压则是Ps=0.8×23.8×10-4=19×10-4（MPa）。而设备内部充入的SF6气体的气压为0.6MPa时，依据微水的最高允许含量300ppm来进行计算，设备内部的矛盾水蒸气的压力是

Pa'=300×10-6×0.6=1.8×10-4=1.8×10-4（MPa）。设备内部及外界环境的水蒸气压力的比值为0.0947。显而易见的是，外界环境的温度越高，湿度则越大，设备内部的含水量越低，内外部的水蒸气的压力差越大，因此外界的水蒸气就更容易渗入到设备内部中去。

SF6气体分子的直径为15.61×10-9m，而水分子的直径为34.1×10-9m，SF6气体分子直径明显大于水分子，并且SF6气体分子为球形，而水分子则是针尖形，因此水蒸气的渗入要比SF6气体更加容易。

而对于SF6气体的检测，依据《六氟化硫电力设备中气体管理和检测导则》，可以看出，SF6气体在充入到设备中24小时以后，开始对气体中的水分进行测量，测得的值便为交接验收值。设备在投入运行的半年后再对气体进行一次检测，之后的每1～3年进行一次检测。依据《六氟化硫电气设备监管其责》，对于气体使用较少并充气的压力不高于35Kma气室的气体水分，在运行的过程中只要没有出现漏气现象，就不用对气体进行检测。在检测的过程中，有以下四个方面的注意事项：（1）定期检测需要在较为干燥、湿度不高的季节进行，这是由于环境湿度能够对检测SF6气体带来一定的干扰。（2）在进行检测工作前，需要运用干燥的氮气或者是达到相关标准的SF6气体对管道进行冲洗。同时必须要选用专业的管道进行检测工作，尽量选择1～5m的长度不长的管道。（3）在进行检测之前要保持设备被检测物体上的气体检测口的干燥性。（4）运用不同的仪器对同一设备进行检测时，可能会得出不同的数据信息，这是检测仪器本身的工作性能和气体管道以及人工操作等因素共同造成的，因此在进行检测工作时，最好是使用同一台仪器进行检测，来使检测到的数据更加可靠。

2 SF6气体中水分带来的危害

SF6气体具有较为稳定的化学性质。没有任何杂质的SF6气体是没有任何毒性的，但是在雷电流断开时，电弧的剧烈放电会使SF6气体产生分解反应，从而被分解后的SF6气体会和其他物质产生反应。这些物质有着较强的反应能力，在水分存在的情况下，又会发生其他的反应，进而会产生出有毒甚至是剧毒的气体。这些气体的存在会降低SF6气体的绝缘以及灭弧能力，甚至还会给人体造成一定的危害。

经过以上化学反应产生的氢氟酸会对电气电极以及其他的电力部件、绝缘材料造成一定的侵蚀，极大地降低了它们的绝缘性能。并且SF6气体经过分解后形成的物质会对气体的复合产生一定的障碍，从而极大地影响了气体的恢复，进而对SF6气体的绝缘性能和灭弧能力产生不良影响。

另外，SF6气体的分解物质与水发生化学反应生成的物质会对人体产生危害，即这些物质大多带有一定的毒性，从而会对人体的呼吸系统产生损害，并且人体吸入这些有毒气体后会出现感冒、皮肤过敏以及疲劳等不良的生理反应，如果毒性气体大量进入人体还会产生更加严重的后果。与水发生化学反应后产生的气体的性质如表1所示：

同时，SF6气体中的水分大多是以水蒸气这一形式而存在的，在温度下降时，便会液化成露水附着在设备的表面，有可能会使沿面绝缘闪络，造成事故的发生。

3 对于SF6气体中水分的预防及处理措施

针对以上对于SF6气体中水分的产生以及其会带来的危害进行的分析探讨，特提出以下预防处理措施：（1）首先，保证电力设备的密封部位的良好密封性能，降低外部环境的水蒸气的入侵；其次，保证所使用的SF6气体的质量，同时在进行充气时要保证气路系统的气密性以及操作方法的规范性；最后，在将SF6气体充入电力设备之前，需要先对设备内部的水分进行有效处理。（2）不管是从理论的角度出发，还是相关的差距表明，经由以上的水分处理后，在密封性、SF6气体中水分的含量及其增长的速度都达到了相关的要求。但是电力设备在投入运行之后，随着时间的推移水分会不断入侵到设备内部。因此在开始运行之后，需要定期检测SF6气体中的水分含量。并且还要定期检查SF6电力设备的运行状况，避免出现漏洞而使水分含量剧增。各国在密封设备的允许泄漏量上有着不一样的规定，一般每年要小于3%～5%。因此依据这个要求，运行中的电力设备中的SF6气体中的水分含量不应超过300ppm。一旦超过了这一标准，需要立即停止该设备的运行并进行相应的处理，阻止有毒气体的产生。（3）由于SF6气体经过分解后与水分之间的化学反应所产生的气体的危害性，需要我们利用相应的措施来消除这些物质。一般情况下，会对它们采用吸附处理这一方式。在吸附剂的选取上，通常选择的是不仅能够去除这些分解物质的吸附剂，而且不会吸附SF6气体，经过多次的实践，发现效果最好的吸附剂为分子筛与活性氧化铝的混合吸附剂。而在用量上最好是低于SF6气体总量的10%，如果在吸附过程中，超过了气体总重量的15%时，需要进行更换吸附剂。

4 结语

经济的发展和科学技术的不断进步，促进了SF6电力设备的技术的改进与革新，这些设备正朝着小型化、复合化以及智能化的方向发展。因此对于电力设备中使用的SF6气体的纯度以及含水量方面有着严格的要求。这样就要求检修人员对SF6电力设备的基础知识烂熟于心，严格控制SF6气体中的水分含量，加强预防与监督以及处理问题的能力，从而促进SF6电力设备作用的更好发挥。

参考文献

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作者简介：钟志芳（1978-），女，广东五华人，广东电网有限责任公司东莞供电局工程师，研究方向：电力系统。

（责任编辑：秦逊玉）