許 昌 胡 昊

（湖北清江水電開發(fā)有限責(zé)任公司，湖北 宜昌443000）

0 引言

隨著電網(wǎng)的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)的容量急劇增大，SF6全封閉組合電器以其體積小、噪音低、維護(hù)工作量小等特點(diǎn)，得到了廣泛應(yīng)用。SF6氣體是一種穩(wěn)定的惰性化合物，常溫下一般不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此其是一種極好的絕緣和滅弧介質(zhì)。

如果SF6氣體中含有空氣、水分等雜質(zhì)，在一定條件下（如電弧、火花放電），被電解產(chǎn)生的氟硫化合物與水反應(yīng)可以生成腐蝕性很強(qiáng)的化學(xué)物質(zhì)，會(huì)腐蝕金屬部件與絕緣材料，縮短設(shè)備使用壽命，影響SF6氣體純度及其電氣性能。而且水分過量會(huì)凝結(jié)在固體介質(zhì)表面，在設(shè)備運(yùn)行后發(fā)生閃絡(luò)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成斷路器爆炸事故。因此，微水試驗(yàn)作為SF6電氣設(shè)備的必試項(xiàng)目，已廣泛地受到重視，必須加強(qiáng)對(duì)SF6電氣設(shè)備的監(jiān)測(cè)［1］。

我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL／T603—2006中規(guī)定了SF6氣體濕度的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

（1）周期：新設(shè)備投入運(yùn)行及分解檢修后一年應(yīng)檢測(cè)一次，運(yùn)行一年后若無(wú)異常情況，可間隔1～3年檢測(cè)一次。

（2）SF6氣體濕度允許標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表" (:/氣體濕度允許標(biāo)準(zhǔn)

1 SF6氣體微水檢測(cè)記錄

1.1 齊岳山南能線出線氣室SF6微水試驗(yàn)數(shù)據(jù)及趨勢(shì)圖表

2014年在齊岳山風(fēng)電公司一級(jí)站檢修時(shí)，發(fā)現(xiàn)其GIS南能線出線氣室微水超標(biāo)，具體測(cè)量數(shù)值如表2所示，檢修處理之前微水值為1 049μL／L，檢修處理之后，微水含量一直處于上升趨勢(shì)，48h后，穩(wěn)定后微水值接近運(yùn)行允許極限值500μL／L。

表- 南能線出線氣室微水值數(shù)據(jù)表

南能線出線氣室微水值趨勢(shì)圖如圖1所示。

圖" 南能線出線氣室微水值趨勢(shì)圖

1.2 清江水布埡電廠51PT SF6微水試驗(yàn)數(shù)據(jù)及趨勢(shì)圖表

2013年12月，檢修公司在對(duì)水布埡電廠GIS進(jìn)行周期性檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)母線上51PT三相氣室SF6氣體水分都超出500μL／L的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，換氣處理后，測(cè)量微水值為100μL／L以下。在母線帶電運(yùn)行一個(gè)月后，復(fù)測(cè)微水值在200～300μL／L間，發(fā)現(xiàn)SF6氣體微水增長(zhǎng)趨勢(shì)較快。故2014年3月、4月、5月對(duì)其進(jìn)行每月一次的加強(qiáng)檢測(cè)。2014年2月及以后的微水值趨近穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)明顯增長(zhǎng)。具體測(cè)量微水值如表3所示。

表* #"91微水值數(shù)據(jù)表

51PT微水值趨勢(shì)圖如圖2所示。

圖- #"91微水值趨勢(shì)圖

2 原因分析［2］

通過以上數(shù)據(jù)可以看出，在經(jīng)過處理后，SF6氣體微水值會(huì)逐漸上升，但經(jīng)過一定時(shí)間后，微水值逐漸趨于穩(wěn)定狀態(tài)。

2.1 氣室內(nèi)壁絕緣材料吸附的水分

氣室內(nèi)壁絕緣材料主要為環(huán)氧樹脂，在設(shè)備安裝或檢修解體的過程中，水分會(huì)吸附在絕緣材料上難以完全排除。特別是在處理微水含量超標(biāo)的氣室時(shí)，大量水分會(huì)附著在氣室內(nèi)壁，這些微量水分不可能通過短時(shí)間抽真空的方法全部清除，在運(yùn)行過程中就會(huì)慢慢向SF6氣體中釋放。

水布埡電廠51PT安裝時(shí)內(nèi)部絕緣材料沒有完全干燥，PT內(nèi)的絕緣材料、線圈非常致密，且長(zhǎng)期處于緩慢向氣體中釋放水分的過程。所以，從安裝運(yùn)行至今51PT的微水值逐年緩慢增長(zhǎng)，直至超標(biāo)。氣室更換SF6氣體后，靜置12h后測(cè)量合格，但絕緣材料中的水分仍然在向SF6中擴(kuò)散，此時(shí)微水值仍在上升。經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行后，氣室中的水分在絕緣材料和SF6氣體中達(dá)到一個(gè)相對(duì)平衡狀態(tài)，微水含量沒有繼續(xù)升高，而是達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值。所以，水布埡電廠GIS設(shè)備微水值明顯上升而后穩(wěn)定，齊岳山風(fēng)電公司也是這個(gè)原因。

2.2 環(huán)境溫度對(duì)SF6微水的影響

當(dāng)設(shè)備帶電運(yùn)行或者環(huán)境溫度升高時(shí)，設(shè)備中的水分子平均動(dòng)能會(huì)增大，使原先附著在器壁和絕緣件表面的水分子重新釋放，導(dǎo)致SF6氣體中的水分子數(shù)目增加，故此時(shí)微水值相應(yīng)增大。在外界環(huán)境溫度降低時(shí)，水分子的平均動(dòng)能減弱，器壁吸附效應(yīng)增強(qiáng)，這時(shí)會(huì)有相當(dāng)數(shù)量的水分子被瓷套內(nèi)壁或絕緣件表面所吸附，使SF6氣體中的水分子減少，微水值相應(yīng)減小。

齊岳山風(fēng)電公司所在地海拔較高，GIS設(shè)備處于室外，白天陽(yáng)光照射下的溫度與陰涼處相差10℃。由于環(huán)境溫度變化較快，且出線套管氣室內(nèi)未安裝吸附劑，水分不能得到有效的吸收，因此在后續(xù)測(cè)量過程中發(fā)現(xiàn)設(shè)備微水含量上升較快。而水布埡電廠線路側(cè)PT微水含量上升比較緩慢，一部分原因是設(shè)備位于室內(nèi)，環(huán)境溫度、濕度變化不大；另外一部分原因是有吸附劑的作用。

2.3 吸附劑中的水分

氣室內(nèi)部的吸附劑在不斷吸收水分后會(huì)出現(xiàn)飽和狀態(tài)。隨著環(huán)境溫度升高，氣室內(nèi)相對(duì)濕度減小，吸附劑吸附水分的能力降低，這時(shí)吸附劑會(huì)釋放出水分來(lái)平衡因溫度升高而使相對(duì)濕度降低的變化。反之溫度降低時(shí)，則會(huì)吸收水分，使氣體中微水含量降低。因此吸附劑在安裝時(shí)暴露在空氣中時(shí)間過長(zhǎng)而受潮、吸附劑分量不足、吸附劑達(dá)到吸收飽和等原因，都可能使吸附劑不能起到吸附水分的作用。清江隔河巖電廠GIS就曾出現(xiàn)過因?yàn)闆]有及時(shí)更換已飽和的吸附劑，導(dǎo)致微水嚴(yán)重超標(biāo)的事例。

2.4 外部水分滲透

雖然斷路器中的SF6氣體壓力比外界氣壓高，但由于斷路器內(nèi)部氣體含水量較低，而外界的水分壓力比斷路器內(nèi)部高出一百多倍，且SF6氣體分子為正八面體球體結(jié)構(gòu)，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，滲透力極強(qiáng)。一些設(shè)備運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，氣室有微量泄漏，在內(nèi)外巨大壓差作用下，大氣中的水分會(huì)逐漸通過密封件滲入斷路器的SF6氣體中，導(dǎo)致微水值升高。

2.5 充氣時(shí)帶進(jìn)水分

在換氣過程中，管路與接口未干燥、裝配時(shí)暴露在空氣中的時(shí)間過長(zhǎng)、抽真空時(shí)間不夠、氣室密封不嚴(yán)，都可能導(dǎo)致水分進(jìn)入氣室內(nèi)，進(jìn)而造成微水含量超標(biāo)。

3 有效控制措施

3.1 制定規(guī)范的SF6氣體處理工藝流程［3］

氣體處理應(yīng)在晴朗干燥天氣進(jìn)行，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。

3.1.1 檢查密封部件

對(duì)于微水含量嚴(yán)重超標(biāo)且泄漏量大的設(shè)備，應(yīng)開蓋檢查密封部件是否完好，變形或開裂的應(yīng)更換與原配型號(hào)相同的密封件。

3.1.2 更換吸附劑

安裝時(shí)盡量縮短暴露于大氣中的時(shí)間，應(yīng)在30min內(nèi)更換完畢吸附劑后立即抽真空，減少吸附劑自身帶入的水分。

3.1.3 抽真空

將真空泵連接至氣室，對(duì)設(shè)備抽真空到133Pa時(shí)，繼續(xù)運(yùn)行真空泵至少30min，停運(yùn)真空泵，30min后讀取真空度A，保持5h后讀取真空度B，B－A≤67Pa（極限允許值為133Pa）才算合格。否則，應(yīng)檢查氣室密封性并進(jìn)行處理，直至抽真空合格為止。

3.1.4 干燥

為了能最大程度地去除氣室內(nèi)殘留水分，用真空泵抽氣室真空至50Pa并持續(xù)30min后，向氣室內(nèi)注入0.1MPa的氮?dú)膺M(jìn)行干燥，靜止12h后測(cè)量氮?dú)馕⑺欠窈细?。如超?biāo)，則應(yīng)繼續(xù)更換吸附劑—抽真空—注氮—靜止—測(cè)量的流程，直至測(cè)量合格為止。

3.1.5 充SF6

測(cè)量氮?dú)夂细窈?，重新將氣室抽真空，然后向氣室?nèi)注入合格的SF6至額定壓力，靜止24h，測(cè)量氣室內(nèi)微水含量。

針對(duì)齊岳山風(fēng)電公司一級(jí)站GIS出線套管側(cè)內(nèi)沒有安裝吸附劑的情況，可以考慮在檢查密封后，在氣室內(nèi)部放置大量吸附劑，抽真空注氮?dú)鉁y(cè)量微水含量合格后取出吸附劑，然后重新抽真空充入額定壓力的SF6。

3.2 對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行校正

由于溫度對(duì)氣室內(nèi)氣體水分影響較大，測(cè)量水分時(shí)應(yīng)根據(jù)廠家提供的含水量—溫度修正曲線來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，使試驗(yàn)數(shù)據(jù)能真實(shí)地反映SF6氣體微水量。

3.3 加強(qiáng)運(yùn)行中SF6氣體監(jiān)視

設(shè)備密封不良可能導(dǎo)致泄漏，使外部空氣中的水分滲透進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部，從而影響SF6氣體微水含量，而且設(shè)備泄漏會(huì)導(dǎo)致SF6密度降低，以致影響其絕緣性能。因此，有必要對(duì)運(yùn)行中設(shè)備的泄漏情況加強(qiáng)監(jiān)視。

4 結(jié)語(yǔ)

SF6微水含量超標(biāo)的原因包括設(shè)備運(yùn)行年限較長(zhǎng)，氣室內(nèi)壁的固體材料會(huì)釋放出水分；而且設(shè)備沒有絕對(duì)的密封性，所處環(huán)境相對(duì)濕度較大，空氣中的水分會(huì)緩慢滲透入設(shè)備內(nèi)部；吸附劑在吸附水分飽和后，不但不會(huì)吸收氣體中的水分含量，反而會(huì)對(duì)氣室內(nèi)釋放水分。因此， 在處理微水含量超標(biāo)時(shí)必須更換吸附劑，干燥氣室后才能充入SF6。

今后檢修應(yīng)加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行中設(shè)備的監(jiān)測(cè)與記錄，做到早發(fā)現(xiàn)早處理，防患于未然，并且制定規(guī)范的檢修工藝，切勿因趕工期出現(xiàn)不規(guī)范作業(yè)，從而給設(shè)備留下安全隱患。

［1］王晉根，黃弘.SF6電器中微水過量的危害及采標(biāo)建議［J］.高電壓技術(shù)，2002，28（5）：49，54.

［2］王永強(qiáng)，程仲林，張重遠(yuǎn).關(guān)于SF6氣體絕緣組合電器中微水問題的研究［J］.電力情報(bào)，2001（2）：40－43.

［3］DL／T603—2006 氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備運(yùn)行及維護(hù)規(guī)程［S］.