500kV SF6断路器的气体微水检测和研究

赵冬冬

【摘 要】随着我国经济的发展，我国的电网得到了广泛的普及，而用电的安全也成了一个十分重要的问题。众所周知，在各家各户的电路保护中最常用的就是断路器，传统类型的断路器大都有这样或那样的弊端，针对这样的现象，我们现阶段不仅研发SF₆断路器，还将其广泛应用在了各家各户。但SF₆断路器在使用过程中会存在一定的水分，这将严重影响其功能的发挥和电路的安全，因而有必要对其进行微水测试。本文从SF₆断路器的特点出发，分析SF₆气体的性质以及微水测试的方法和意义，并探讨了SF₆断路器中水分的来源和如何控制SF₆断路器中的水分。

【关键词】SF₆断路器;微水测试;研究

一、引言

随着我国电网的普及和人民生活水平的改善，现阶段，我国各家各户不仅有电可用，而且都有足够的电使用。但随着用电器以及用电器功率的增加，使得电路中的电流有时过大，进而导致电路破坏。为解决这样的情况，我国电路中普遍采用了SF₆断路器。SF₆断路器的电路安全保证能力比其他类型的断路器要好，但SF₆气体在工作时假如遇到了水分，不仅仅是其主要的绝缘和灭弧功能受到一定的影响，而且SF₆气体也将表现出无色无味的毒性，该气体的密度是比空气的密度大的，产生的气体不会飘散走而是在原地下沉，这将对路过的人员和维修人员产生一定的中毒可能。

二、SF₆断路器的特点

SF₆断路器因具有其他类型所不具有的特点而得到了广泛的使用。一是SF₆断路器具有良好的理化性能、绝缘性能、灭弧性能;二是SF₆断路器可以在短时间内多次的断开和闭合，而且基本不产生火花，噪声也很低;三是SF₆断路器的体积小、质量轻但却具有更大的容量;四是SF₆断路器工作可靠性高，很少会发生损坏，因而对维修的需要求也不高;五是在开断容性电流时不会发生重燃现象，在开断感性电流时不会发生过电压现象。

三、SF₆气体的性质

本文探讨的微水测试的主体是SF₆气体，因而要对SF₆气体的性质做一定的分析，笔者主要从物理和电化学两个方面展开分析。

1物理性质

SF₆气体常温下为气体，但其分子量和密度（常温常压下约为空气密度的5倍）较大;当达到45.6摄氏度时，对SF₆气体压缩将使得SF₆气体液化，因而大多数情况下大都借助高压瓶进行储存;最重要的是在常温常压下该气体是无色无味无毒不可燃的。

2电化学性质

一是SF₆作为一种电负性气体，它具有良好的电子吸附能力和灭弧能力，而且SF₆气体的耐电压强度远远高于氮气等气体;二是SF₆（纯净状态下）作为一种惰性气体，在电弧作用下，只有当温度达到4000K时才会发生分解（产物为单原子的硫和氟），而电弧消失后，基本所有的分解产物都可以重新转化为SF₆气体分子，因而安全性和循环利用性很高。

四、SF₆断路器微水测试的方法及意义

1.微水测试的方法

为保证SF₆断路器的可靠，我国对SF₆断路器的微水测试有着明确的规定，在交接时要进行微水测试;大修或者是新装后要保证一年内进行一次微水测试，假如没有异常情况三年进行一次微水测试;此外，在大修后和必要时都要进行微水测试。由于微水测试的必要性因而要有必要的测试方法。

1.1利用重量法进行微水测试

该方法需要借助高质量的吸湿剂，首先要对吸湿剂进行称重，并准确和精确记录下吸湿剂的质量。在保证空气中水分不会干扰实验的前提下，当SF₆断路器经过吸湿剂后，立即对吸湿剂称重并准确和精确的进行记录，最后对两次数据进行对比，得到SF₆断路器中的水分的质量。由于这种微水测试的操作条件和操作要求都极为苛刻，因而很难保证测量的准确度。

1.2 借助露点法进行微水测试

该方法在进行微水测试前有一定的温度要求，即测试系统的温度要略低于SF₆斷路器中水蒸气的饱和温度即露点温度，在测试时，测试系统根据微水测试情况发出相应的电信号，然后借助电信号放大设备进行输出，最终根据输出值和露点值的对比确定SF₆气体中的水分含量。这样的微水测试方法仅需对温度进行控制，而且对温度的要求也不是特别的严格，因而在SF₆断电器的微水测试中得到了广泛的应用。

1.3 利用电解法进行微水测试

电解法是通过收集SF₆断电器中的气体，在收集的SF₆气体中接入正负电极，并对电极进行间歇式的通电进而将收集的SF₆气体不断电解，然后根据电解的情况获得SF₆气体的水分信息。由于电解法微水测试中进行了多次电解，因而可以借助加权法确定最终的水分含量，这样将可以在一定程度上增加测量的精度。

2.SF₆断路器微水测试的意义

SF₆气体中的水分会影响SF₆气体的使用，在高温高压电弧的作用下将发生水反应，生成一定的酸性物质，这些酸性物质将会腐蚀SF₆断路器;尤其是在高温高压电弧的作用下生成的低氟化物，它具有很强的毒性，严重威胁人员的安全;而高温高压电弧下生成的氟硫化合物还可以与水分发生进一步的反应，生成不仅有毒，而且腐蚀性特别强的硫酸、氢氟酸等其他化学物质，这将造成SF₆断路器的绝缘外壳和金属导线的严重腐蚀，绝缘功能和电路安全保护功能将大大下降。此外，假若SF₆断路器处于温差变化较大的环境中时，当气温急剧下降，SF₆气体中的水分可能发生低温凝固现象，凝固在SF₆断路器内部的水分会使SF₆断路器发生闪络现象，严重时将直接造成SF₆断路器的爆炸。基于这样的状况，我们务必要对断路器进行必要的微水测试，以保证电路和人员的安全。

五、SF₆断路器中水分的来源即控制方式

1.新气中分水的来源

SF₆气体中水分的来源是十分广泛的，对于未使用过的SF₆气体来说也不例外。笔者认为新气中的水分主要有以下几个来源：一是SF₆气体的生产厂家不仅工作量大而且鱼龙混杂使得生产的SF₆气体不合格;二是在SF₆断路器的运输过程中可能要经过湿气较重的南方等地，而对SF₆断路器的密封又不到位，使得在运输过程中SF₆气体中的水分增加;三是在长期的储存过程中，SF₆气体中的水分逐渐的积累，渐渐地超过了SF₆气体中水分要求的标准。

2.充SF₆气体的电器设备中的水分来源

一是由于所充的SF₆气体本身存在一定的水分;二是在充气前未

对气体进行净化处理或净化处理不达标;三是设备密封性存在一定的问题，使得有一定的水分渗透到SF₆气体中。

2.如何控制SF₆斷路器中的水分含量

SF₆断路器安全高效的工作的前提就是控制好SF₆气体中的水分，笔者认为主要有以下措施：在SF₆断路器制造过程中要严格把关，控制好绝缘件的处理，控制好密封件的质量，保证吸附剂的吸附作用长期可靠;充气的过程要防止水分进入;运输过程中务必要要有一定的密封措施;此外，必要时要定期的进行微水测试。

六、结束语

电能的广泛使用使得SF₆断路器的使用十分广泛，但SF₆断路器中的水分严重影响SF₆断路器的使用。微水测试是检验SF₆断路器中SF₆气体水分含量的重要措施，为保证SF₆断路器真正起到保护电路安全的作用，我们必须要将微水测试重视起来，以使我们更好、更安全的使用电能。

参考文献：

[1]邱勇仁.提高GIS设备SF₆气体微水与密度监测系统技术可靠性[J].冶金动力，2013（08）.

（作者单位：国网山西省电力公司检修分公司）