SF6断路器中SF6气体湿度的危害及控制措施

2016-03-16梁利艳孙兴勇

环球市场 2016年22期

关键词：绝缘性水气吸附剂

梁利艳孙兴勇

河南平高电气股份有限公司

SF6断路器中SF6气体湿度的危害及控制措施

梁利艳孙兴勇

河南平高电气股份有限公司

SF6气体具有良好的绝缘性能和灭弧性能，在相同条件下，其绝缘强度为空气的3倍；其灭弧性能为空气的数十倍。但水分的存在会对电气设备的安全运行及SF6气体的电气性能产生影响。本文分析了水分存在的影响、水分进入SF6断路器的途径、提出了SF6气体湿度的控制措施。

SF6气体湿度的危害；控制措施

一、水分对SF6断路器性能的影响

水分对断路器性能的影响主要表现在对产品绝缘性能、开断性能和对零部件的腐蚀作用三个方面。

1.水分对绝缘性能的影响

水分在SF6气体中共有三种存在形式：气态、液态和固态。大量研究证明，当少量的水分以气态形式存在时，绝缘性能影响不大；固态形式表现为在0℃及以下水分达到饱和气压时，如果在绝缘件的表面形成覆盖冰霜，冰霜会造成绝缘件的电场畸变，使绝缘下降；如果冰霜在金属屏蔽内，绝缘性能影响不大；当SF6气体含水分较高产生凝露时，水分会使断路器开断过程中产生的分解物受潮而呈现半导体特征，会使绝缘子表面电阻下降，并改变了绝缘件的电场而造成绝缘性大幅下降。试验表明附着在绝缘件表面的水分可以使绝缘件的沿面放电电压降到无水时的60%以下。

2.水分对开断性能的影响

SF6被电弧分解后，主要的分解物是SF4+，其次是SF2+、SF5+、负离子F2-、F-及SF-，在电弧电流过零之后这些正、负离子很快(≤0.1ms)复合成负电性的SF6，使开关断口间的介质强度迅速恢复。水分的存在，对SF6电弧分解物的复合和断口间介质强度的恢复起阻碍作用。

3.水分对断路器零部件的腐蚀作用

SF6水解生成的氢氟酸(HF)是具有极强腐蚀性的酸性气体，HF不仅能腐蚀大多数有机和无机材料，而且能腐蚀玻璃、瓷器及填充石英粉的环氧树脂铸件。同时，氢氟酸对人的皮肤有强烈的刺激性和腐蚀性，可经皮肤吸收引起中毒，吸入高浓度的氢氟酸酸雾可致人立即死亡。SF6水解生成的硫酸(H2SO4)、二氧化硫(SO2)同样具有强腐蚀性，对设备产生腐蚀作用。同时，二氧化硫(SO2)是具有刺激性气味的有毒气体，损害人体粘膜及呼吸系统。

二、水分进入SF6断路器的途径

水分进入SF6断路器的途径主要有以下四个方面：

(1) SF6新气带入。

(2)断路器零部件(尤其是绝缘件)中吸附的水分。

(3)断路器安装或检修时从大气中带入的水分。SF6断路器安装完毕后，虽然进行了抽真空并用高纯度氮气干燥，但不可能把设备内壁所有的水分清除。

(4)对于运行中的SF6断路器，水分可以由大气中水分通过密封圈渗入。

SF6断路器密封圈面使用很多橡胶衬垫，运行多年后，密封垫老化，透过密封件和微孔渗入水分。

运行中的SF6断路器，虽然其内部气压要于外部大气压，但就水分而言，外部的水分压比内部的要大得多，如：环境温度为20℃，相对湿度为70%时，大气水分压为16.66×10-3kg/cm2；假定SF6断路器的额定运行气压为6kg/cm2，其内部水分含量为150ppm(体积比)，则其内部水分压为0.13×10-3kg/cm2，内外水费压差是128倍。

如果外界气温更高，相对湿度更大，则内外水分压差更大，水分通过密封薄弱环节扩散(物质总是由浓度高的地方向浓度的地方扩散)到断路器内部的可能性更大。

三、控制水分含量的措施

1.环境湿度控制，SF6断路器装配及安装现场湿度控制，一般SF6断路器装配厂房湿度不大于70%，安装现场湿度不大于80%。

2.按照工艺烘干处理，一般情况下零部件烘干70±10℃，烘干时间不小于8h。

3.保证SF6断路器气室水分测量准确，应由专业人员使用专业仪器进行检测。

需要注意的是，测量SF6微水时，环境温度很重要。当容器内SF6气体的温度低于其中水气的露点温度时，SF6气体中的部份水气就变成水或冰，这样SF6气体中的水气减少了，而水气的饱和气压和其温度相适应，并始终维持在饱和状态。因此，当测得的SF6气体中水分的含量达到SF6气体一定温度下的水气饱和蒸气压时，该测定结果无效。而只有测定的水气含量低于SF6气体在当时的温度下的水气饱和蒸气压时，测定结果才有效，其测量值还要经过温度换算到20℃状态下的标准值。

4.当SF6断路器气室压力下降到一定值时，要充入合格的SF6新气。充气前，应按照GB/T 12022《工业六氟化硫》标准，严格对新气进行检查测试。

5.所有的充气管道，接头在使用前务必进行清洗、烘干并用高纯度N2处理。为了避免补气时SF6气体暴露在空气当中，将空气的水分带入，可以在设备上设置单向密封阀或其它类型的阀门与SF6气瓶连接充气。SF6断路器的密封材料在质量上必须过关，务必严格遵守安装密封环的工艺流程。

6.合理使用分子筛(吸附剂)，一般吸附剂与气室SF6气体重量比不低于3～6%。

7.SF6气体中的水分，有毒气体可以用吸附剂来吸收。完成设备零部件装配后，烘干吸附剂，务必保证吸附剂在空气中暴露的时间尽可能的短。尽量减少吸附剂自身带入的水分

8.抽真空。在SF6断路器充气之前，应该对其进行抽真空到20～40Pa后，再持续抽1h；必要时抽真空到40Pa左右，真空状态下焖8～24h再抽真空20Pa左右。抽真空的目的是将设备内含有的水分、杂质去除。之后用高纯度N2干燥24h，测量N2中的含水量，当数值≤100×10-6(体积比)即可。