Research and Exploration on the Micro-water Content of Environmental Protection GasInsulated Ring Main Units

LI Dege WANG Zhi CHEN Yun LI Zheyuan ZHAO Hui （ChinaElectric PowerResearch InstituteCo.，Ltd.）

Abstract： The SF₆ gas insulated ring main unit has alarge scale and is widely used，making it diffcult to recover and treat the waste gas.To implement thenational“dualcarbon”goalsand green development strategy，we should graduallreduce the usage of SF₆ gas （a greenhouse gas），and comprehensively promote energy conservation and emission reduction in the powergrid.It is inevitable to comprehensively apply environmental protection gasinsulatedring mainunits，whichadopt the technical routes of vacuum arc extinguishing and natural gas insulation （such as dry air and N₂ ）.To ensure the longterm stable insulation performance of environmental protection gases，conducting effective micro-water detection and evaluation of environmental protection gas insulatedring main units basedonthecharacteristicsof switchgear has become atechnicaltopicthatatractsindustryconcern.Thepaperexplainsthe technicalindicators.Then，basedonrelevant literature reports，the paperpoints outthe main sources of micro waterinside the ring mainunitsandthecommonly used measurement techniques.Combined with the main processes curentlyadopted by various manufacturers for micro-water treatment，experimentalresearchiscarriedoutontwokeylinks：reducingmicro-watercausedbyheliumleak detection，and solving theproblemofsurface moisture evaporationofcomponentsduringlong-termuse.Finaly，thepaperproposes effective control measures forthe micro-watercontent of environmental protection gases under different environmental conditions suchas vacuuming，inflation time，drying timeand molecularsieves during theequipmentassembly.The micro-watercontrol measures recommended in the paper areefective and areof concernto relevant practitioners，which provides a reference for engineering practice.

Keywords： environmental protection gas insulated ring main units; micro water; measure; technology; control

0 引言

SF6氣體化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有優(yōu)異的絕緣和滅弧性能，全球生產(chǎn)的SF氣體約 90% 用于電力行業(yè)，這其中的 80% 是用于開(kāi)關(guān)設(shè)備\"，包括中壓充氣式開(kāi)關(guān)柜、環(huán)網(wǎng)柜、柱上開(kāi)關(guān)；高壓斷路器、氣體絕緣金屬封閉組合電器等。但由于SF6是一種對(duì)環(huán)境有很大危害的溫室效應(yīng)氣體，其全球變暖潛能值（GWP）是C02的23.500倍，并且在大氣中的壽命約為3200年。

基于SF6氣體的危害，世界各國(guó)制定了一系列政策來(lái)規(guī)范和減少其使用，以最大限度降低其對(duì)環(huán)境的影響。1992年，第一個(gè)限制溫室氣體排放的世界公約誕生。之后，《京都協(xié)定書(shū)》《巴黎協(xié)定》等都在繼續(xù)加強(qiáng)限制SF6等溫室氣體的排放。我國(guó)政府在2000年之后逐漸開(kāi)始加強(qiáng)這方面的管控措施，習(xí)近平總書(shū)記在2020年聯(lián)合國(guó)大會(huì)上作出“碳達(dá)峰、碳中和”鄭重承諾，加強(qiáng)非CO2溫室氣體管控，中國(guó)二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和[2-3]。

目前，SF6替代氣體[4-5主要包括真空介質(zhì)、常規(guī)氣體、新型替代氣體以及SF6混合氣體。真空介質(zhì)具有良好的開(kāi)斷性能；干燥空氣、N2等常規(guī)氣體易制備且價(jià)格低廉，可作為絕緣介質(zhì)；C5、C4等新型替代氣體由于液化溫度較高，需要與其他氣體混合使用，如果配比得當(dāng)，也具有較高的絕緣性能。因此，在 12～40.5kV 中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備領(lǐng)域，采用真空作為滅弧介質(zhì)，干燥空氣或N2作為絕緣介質(zhì)已經(jīng)非常成熟，相關(guān)產(chǎn)品包括環(huán)保氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜、環(huán)保氣體絕緣環(huán)網(wǎng)柜以及柱上斷路器，應(yīng)用前景廣闊。在高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備領(lǐng)域，對(duì)于 72.5～126kV 電壓等級(jí)產(chǎn)品，滅弧介質(zhì)可以采用真空替代SF6。絕緣介質(zhì)方面， 72.5kV GIS已實(shí)現(xiàn)了干燥空氣絕緣；126kV GIS可以采用C4、C5混合氣體等新型氣體，已研制出相關(guān)產(chǎn)品，但尚需進(jìn)一步試驗(yàn)及掛網(wǎng)驗(yàn)證。對(duì)于 252kV 及以上電壓等級(jí)開(kāi)關(guān)設(shè)備，目前僅有SF6混合氣體產(chǎn)品，無(wú)法從根本上杜絕SF6氣體的使用。

隨著環(huán)保氣體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的大量推廣應(yīng)用，在設(shè)備生產(chǎn)制造、出廠試驗(yàn)、型式試驗(yàn)、安裝調(diào)試、運(yùn)行和維護(hù)期間，對(duì)環(huán)保氣體的質(zhì)量微水檢測(cè)成為電力用戶(hù)關(guān)注的方向。絕緣氣體微水值作為運(yùn)維重點(diǎn)檢測(cè)指標(biāo)之一，其檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確度直接影響環(huán)網(wǎng)柜安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。由于組裝時(shí)零部件吸附的水分、充氣裝置帶人的水分、從大氣中滲透的水分等各種途徑使干燥空氣環(huán)網(wǎng)柜中水分逐漸增多，可能導(dǎo)致微水超標(biāo)，會(huì)降低絕緣氣體的絕緣性能；還可能侵蝕到環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)部部件，破壞零部件的絕緣性能，縮短其使用壽命；過(guò)高時(shí)，會(huì)在設(shè)備表面形成凝露，可能導(dǎo)致閃絡(luò)現(xiàn)象，嚴(yán)重?fù)p害環(huán)網(wǎng)柜。針對(duì)環(huán)保氣體環(huán)網(wǎng)柜微水含量的研究鮮有文章報(bào)道，本文結(jié)合環(huán)保氣體環(huán)網(wǎng)柜從制造到運(yùn)行的各個(gè)階的工作要求，為確保環(huán)保氣體的微水含量滿(mǎn)足長(zhǎng)期穩(wěn)定的絕緣質(zhì)量，開(kāi)展氣體微水含量研究與探索，便于從業(yè)人員了解當(dāng)前技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)工程應(yīng)用提供參考借鑒。

1環(huán)保氣體環(huán)網(wǎng)柜微水技術(shù)指標(biāo)

1.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)介紹

環(huán)保氣體絕緣環(huán)網(wǎng)柜是國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，于2014年開(kāi)始研制并發(fā)展起來(lái)的產(chǎn)品，環(huán)保氣體是指一種或多種無(wú)毒無(wú)害的氣體組合，具有良好的絕緣性能和穩(wěn)定性，在混合或加工的過(guò)程中、設(shè)備運(yùn)行中、在電弧、水汽等因素作用下及分解轉(zhuǎn)化過(guò)程中，均不產(chǎn)生對(duì)人和環(huán)境有毒有害的物質(zhì)，并且溫室效應(yīng)系數(shù)不大于 CO₂ 。如氮?dú)狻⒏稍锟諝獾?。與SF6氣體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的本質(zhì)區(qū)別在于采用干燥空氣或N2替代SF6作為絕緣介質(zhì)。

目前已有數(shù)十余家企業(yè)如北京思威馳、上海天靈、沈陽(yáng)華德海泰、北京雙杰、北京科力恒久、北京科銳、山東泰開(kāi)、江蘇大全等完成了產(chǎn)品型式試驗(yàn)并規(guī)?；瘧?yīng)用。典型12kV環(huán)保氣體絕緣環(huán)網(wǎng)柜見(jiàn)表1。

環(huán)保氣體絕緣環(huán)網(wǎng)柜產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的SF6氣體絕緣環(huán)網(wǎng)柜一樣，由充氣隔室、電纜室、機(jī)構(gòu)室以及儀表室等組成，如圖1所示。

充氣隔室為密封氣箱，箱體一般采用 3mm 厚的不銹鋼薄板經(jīng)激光焊接或機(jī)器人氬弧焊接而成，非焊接密封連接面均采用氣體密封結(jié)構(gòu)。因此，環(huán)保氣體絕緣環(huán)網(wǎng)柜對(duì)制造工藝的要求比較高。為了防止干燥空氣或N2泄漏后與周?chē)h(huán)境中的大氣混合難以區(qū)分，通常充以微量（ 1% ）的示蹤氣體，如He氣。充氣隔室內(nèi)部安裝有主開(kāi)關(guān)元件，如斷路器以及隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)等。斷路器采用真空滅弧原理，真空滅弧室固封極柱結(jié)構(gòu)，也有絕緣隔板支撐結(jié)構(gòu)等形式。隔離開(kāi)關(guān)和接地開(kāi)關(guān)一般采用旋轉(zhuǎn)刀閘式的三工位開(kāi)關(guān)，也有采用獨(dú)立隔離開(kāi)關(guān)和接地開(kāi)關(guān)的型式。三工位開(kāi)關(guān)設(shè)置在電源側(cè)，由真空斷路器分?jǐn)嘀骰芈泛蟮亩魏祥l來(lái)實(shí)現(xiàn)電纜側(cè)快速接地功能，可多次快速合接地短路電流，無(wú)氣體污染，不會(huì)燒蝕隔離觸頭，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備真正免維護(hù)，提高了設(shè)備的安全運(yùn)行水平，并且滿(mǎn)足安規(guī)要求，如圖2所示。主母線的擴(kuò)展連接方式有兩種：一種是主母線在氣箱頂部采用絕緣母線進(jìn)行擴(kuò)展連接（簡(jiǎn)稱(chēng)頂擴(kuò)）；另一種是主母線在氣箱側(cè)面采用母線連接器進(jìn)行擴(kuò)展連接（簡(jiǎn)稱(chēng)側(cè)擴(kuò)）。

1.2微水技術(shù)指標(biāo)

開(kāi)關(guān)設(shè)備中含水量過(guò)高對(duì)設(shè)備的絕緣性能會(huì)有影響，主要是水分在高壓力低溫下會(huì)在固體絕緣表面凝露，使沿面閃絡(luò)電壓急劇下降導(dǎo)致事故；另一方面水分也可能侵蝕到設(shè)備內(nèi)部部件，破壞零部件的絕緣性能，縮短設(shè)備的使用壽命。因此用環(huán)保氣體絕緣的開(kāi)關(guān)設(shè)備同傳統(tǒng)SF6開(kāi)關(guān)設(shè)備一樣也需要檢測(cè)其微水量。

根據(jù)DLT404—2018《3.6kV＼～40.5kV交流金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》規(guī)定，對(duì)于采用SF6氣體外的其他種類(lèi)氣體時(shí)，其質(zhì)量、檢測(cè)、管理應(yīng)滿(mǎn)足制造廠產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定；充氣隔室內(nèi)水分含量充許值由制造廠技術(shù)條件規(guī)定，額定充氣壓力下測(cè)得充氣隔室內(nèi)水分含量（ 20% 時(shí)）不得大于 1000ppm （產(chǎn)品靜置24h后）。根據(jù)GB50150-2016《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定，對(duì)于滅弧隔室新投運(yùn)和大修后SF6開(kāi)關(guān)水分含量不得超過(guò) 150ppm ，運(yùn)行中則不超過(guò) 300ppm 。文獻(xiàn)[0-出干燥空氣絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備含水量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)以GB/T11022—2020規(guī)定為依據(jù)，即運(yùn)行時(shí)額定充氣壓力ΔF20Ω^°C 時(shí)測(cè)得允許的最大含水量應(yīng)該使其露點(diǎn)溫度不高于 -5^°C （對(duì)應(yīng)于 20°C 時(shí)額定的充氣絕對(duì)壓力為 0.8MPa 下的含水量為 537μL/L ），交接驗(yàn)收時(shí)額定充氣壓力下 20°C 時(shí)測(cè)得允許的最大含水量可更低一些，使其露點(diǎn)溫度不高于 -40°C ，此時(shí)的含水量為 25μL/L 。因此，如當(dāng)額定的充氣壓力為0.8MPa （ 20°C 時(shí)的絕對(duì)壓力）時(shí)，可以取 25μL/ L作為干燥空氣的含水量標(biāo)準(zhǔn)值，使得露點(diǎn)溫度低于 -40°C 。

目前，環(huán)保氣體絕緣環(huán)網(wǎng)柜采用的是三工位隔離開(kāi)關(guān) + 真空斷路器形式，隔離開(kāi)關(guān)不具備滅弧能力，開(kāi)關(guān)的滅弧通過(guò)真空滅弧室進(jìn)行，各省市電網(wǎng)公司的環(huán)保氣體環(huán)網(wǎng)柜招標(biāo)文件中提到，對(duì)環(huán)網(wǎng)柜的微水值要求：在額定充氣壓力下非滅弧隔室測(cè)得水分含量（ 20°C 時(shí)）不得大于 1000ppm ；滅弧隔室測(cè)得水分含量（ 20^qC 時(shí)）不得大于 150ppm 。因此對(duì)于這類(lèi)氣箱內(nèi)部氣體含水率按低于1000ppm的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行應(yīng)該是可以的，但對(duì)于采用高標(biāo)準(zhǔn)要求的地區(qū)，氣體含水率要達(dá)到低于 150ppm 這個(gè)要求，作為供應(yīng)商我們也是盡可能得去優(yōu)化工藝滿(mǎn)足要求。

12千伏環(huán)網(wǎng)柜（箱）標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)方案這個(gè)文件中對(duì) 12kV 環(huán)保氣體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的一次方案做出了標(biāo)準(zhǔn)，方案如圖3所示。

目前，當(dāng)采用干燥空氣充入時(shí)，干燥空氣首選采用人工合成氣體，規(guī)定體積分?jǐn)?shù)為：氮?dú)猓∟2）78% 、氧氣（02） 22% ，其合成用氮?dú)猓?（N₂） 符合GB/T8979—2008中高純氮的質(zhì)量要求，氧氣（02）符合GB/T8982—2009中中醫(yī)用氧的質(zhì)量要求；也可以采用自然空氣壓縮，其質(zhì)量應(yīng)符合GB/T13277.1—2008中2級(jí)質(zhì)量的要求，其氣體含水量可以控制在 10ppm 以下，實(shí)際測(cè)量如圖4所示。當(dāng)采用氮?dú)猓∟2）充入時(shí)，氮?dú)鈿怏w的質(zhì)量應(yīng)符合GB/T8979—2008中高純氮的要求，氮?dú)馔ǔＲ蠹兌炔坏陀?9.99% ，其氣體含水量可以控制在 10ppm 以下。

2 微水的產(chǎn)生及測(cè)量

2.1微水的來(lái)源

從第一章節(jié)可知?dú)怏w自身的微水可以控制在10ppm 以?xún)?nèi)，可以判斷出環(huán)網(wǎng)柜的微水值跟氣體本身關(guān)系不大。目前大部分廠家環(huán)網(wǎng)柜微水一般控制在 500ppm 左右，好一點(diǎn)的能控制在 300ppm 左右，還有廠家微水值在 1500～2000ppm 左右。環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)部微水主要來(lái)源于以下幾點(diǎn)。

（1）絕緣件（套管、側(cè)母聯(lián)、開(kāi)關(guān)本體）本身自帶的水分。絕緣件內(nèi)部吸附的水分會(huì)不斷析出導(dǎo)致氣體含水率反彈，因此反彈的程度主要取決于絕緣件的含水量。

（2）不銹鋼箱體內(nèi)壁上殘留的水分。

（3）吸附劑本身含有水分。 2～3mm 的塑料粒子干燥從 1000ppm 到 100ppm 一般需要3＼～5小時(shí)以上。

（4）氮檢在檢漏過(guò)程中，重復(fù)使用的氮?dú)鈺?huì)存在比較高的水分。

（5）在制造、運(yùn)輸、安裝、檢修過(guò)程中都可能接觸水分。裝配過(guò)程中氣箱暴露在空氣中時(shí)間較長(zhǎng)導(dǎo)致的水分。

（6）產(chǎn)品質(zhì)量缺陷，由于水分子直徑遠(yuǎn)小于氣體分子直徑，微漏砂眼、密封圈安裝不當(dāng)?shù)任⒖p隙，水分子可以鉆進(jìn)去。

2.2微水的測(cè)量技術(shù)

國(guó)內(nèi)外在微水的測(cè)量中有多種方法可以應(yīng)用，文獻(xiàn)[12-14]提出目前電力系統(tǒng)常用的氣體微水檢測(cè)方法主要有重量法、電解法、光譜吸收法、阻容法、露點(diǎn)法。

重量法需要很多實(shí)驗(yàn)室儀器，且測(cè)量過(guò)程復(fù)雜，不適宜在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。電解法優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格較低、維修方便，但易受環(huán)境的影響。光譜吸收法具有較高的測(cè)量精度，操作簡(jiǎn)單，選擇性好，穩(wěn)定性好；但對(duì)運(yùn)行環(huán)境要求高，在技術(shù)方面還有待于提高。阻容法具有線性好、抗干擾、響應(yīng)快、測(cè)量范圍寬、高穩(wěn)定的特點(diǎn)，缺點(diǎn)是探頭材質(zhì)不穩(wěn)定，需要每年校驗(yàn)。露點(diǎn)法是利用冷鏡原理測(cè)量氣體微水，具有檢測(cè)精度高，受環(huán)境影響小的優(yōu)點(diǎn)。

露點(diǎn)儀是SF6現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的典型設(shè)備。該儀器精度高，測(cè)量時(shí)間短，操作方便，適合于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量使用。露點(diǎn)儀一般檢測(cè)露點(diǎn)溫度，即制冷氣體到水蒸氣開(kāi)始冷凝成液態(tài)水時(shí)的溫度。氣室內(nèi)部水分主要來(lái)源于表面吸附和基體吸收（內(nèi)部），以及從裂紋的滲漏和從密封件（外部）的滲透。被吸附的水分是水以分子的形式粘附在封閉殼體和絕緣體的表面；被吸收的水分是水以分子的形式，滲入或滲出（取決于其初始濃度）有機(jī)固體，滲透速率與水分子在固體中的擴(kuò)散率和溶解度成比例。為有效控制氣室內(nèi)水分含量，一般加人干燥劑以捕獲水分。微水測(cè)量結(jié)果的溫度折算表與絕緣介質(zhì)、氣體壓力、絕緣材料、干燥劑等因素有關(guān)。

3 微水處理技術(shù)

國(guó)內(nèi)絕大部分廠家推出的環(huán)保氣體環(huán)網(wǎng)柜用的氣體都是氮?dú)夂透稍锟諝?，?jīng)多次試驗(yàn)驗(yàn)證，在稍不均勻電場(chǎng)中，采用含水量極低的氮?dú)夂透稍锟諝饪梢詫?shí)現(xiàn)六氟化硫替代，因此，控制氣箱內(nèi)的氣體含水量是提高環(huán)保柜絕緣水平的方法之一。

目前各廠家針對(duì)微水處理主要采取的工藝[15-18]如下。

（1）烘烤處理。先將絕緣件烘烤，絕緣件烘烤后裝入氣箱，氣箱封蓋前把裝配完成的氣箱放入烘箱烘烤，然后立即封箱。這種方式可以縮短裝配完封后蓋的時(shí)間。

（2）在氮檢設(shè)備上面增加氮?dú)飧稍锃h(huán)節(jié)。

（3）氣箱內(nèi)增加分子篩。

（4）氮檢完成后增加抽真空時(shí)間。

（5）在撿漏完成充氣前，沖入熱氮在抽出來(lái)，讓熱氮帶走氣箱內(nèi)表面的水分。

（6）用全自動(dòng)去水設(shè)備把箱體內(nèi)部氣體抽出來(lái)干燥之后再充進(jìn)去。短時(shí)間效果比較明顯，但微水值反彈比較大。

氮檢漏1-20用來(lái)檢漏的氮?dú)獬蔀闅庀湮⑺顕?yán)重的點(diǎn)，這個(gè)氮?dú)馐侵貜?fù)使用，中間多次接觸氣箱內(nèi)部的空氣導(dǎo)致氣微水值超標(biāo)。所以控制氣箱微水第一就是要把氦檢的水控制好。目前的普遍采取的方式就是增加氮?dú)飧稍镌O(shè)備、延長(zhǎng)抽真空時(shí)間和充熱氮?dú)馇逑?。通過(guò)吸附劑吸收水分；活性氧化鋁[21-22]，不吸收環(huán)保氣體，吸收大部分分解物，有較好選擇性，是環(huán)保氣體環(huán)網(wǎng)柜設(shè)備較理想的吸附劑。分子篩干燥劑的吸水分效應(yīng)是緩慢釋放的，需要幾天時(shí)間的跟蹤和比較。

3.1降低氨檢漏過(guò)程中帶來(lái)的微水

（1）延長(zhǎng)氮檢時(shí)抽真空的時(shí)間

對(duì)抽真空時(shí)間這一因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，氣箱正常裝配，使用安徽皖儀的全自動(dòng)氮質(zhì)譜檢漏儀設(shè)備進(jìn)行氮檢，檢漏結(jié)束后抽真空5min直接充環(huán)保氣體，得到的微水值一般為 3000ppm 左右，具體如圖5所示。

重新裝配氣箱，將抽真空時(shí)間延長(zhǎng)至 20min 抽真空結(jié)束后直接充環(huán)保氣體，測(cè)試微水含量為1461ppm ，靜置48h后重新進(jìn)行微水測(cè)試，微水含量為 1543ppm 。

（2）增加氮?dú)飧稍镌O(shè)備

重新裝配一個(gè)氣箱，使用一次性高純氮?dú)馔瓿傻獧z漏，并抽真空后，充入環(huán)保氣體，測(cè)試微水含量，得到的微水值為 222ppm ，具體如圖6所示。靜置48h后重新進(jìn)行微水測(cè)試，微水含量為 483ppm，

（3）充熱氮?dú)馇逑?/p>

重新裝配一個(gè)氣箱，氮檢漏后沖入加熱后的氮?dú)?，再將熱氮抽出?lái)，重復(fù)3次，讓熱氮帶走氣箱內(nèi)表面的水分，然后抽真空完成后直接充人環(huán)保氣體，測(cè)試微水含量，得到的微水值為 360ppm 左右，如圖7所示。靜置 48h 后重新進(jìn)行微水測(cè)試，微水含量為 567ppm_? 具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

從表2可知，延長(zhǎng)抽真空時(shí)間這一方法簡(jiǎn)單易行，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的抽真空把箱體內(nèi)的水分和充氣管道的水分控制在最低點(diǎn)，不需要額外增加設(shè)備和程序，短時(shí)間內(nèi)可以大幅降低微水含量，但是產(chǎn)品微水含量仍然很高，難以滿(mǎn)足使用需求。增加氮?dú)飧稍镌O(shè)備、使用一次性高純和充熱氮?dú)飧稍锏姆桨付虝r(shí)間內(nèi)可以將微水含量控制在 300ppm 左右，但是經(jīng)過(guò)48h靜置重新檢測(cè)后，微水含量均有較大增加，難以滿(mǎn)足產(chǎn)品使用需求。這是因?yàn)殡m然對(duì)氣箱內(nèi)部的絕緣介質(zhì)進(jìn)行了干燥處理，但是氣箱及內(nèi)部零部件本身帶有一定的微水，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間揮發(fā)后，會(huì)增加氣箱內(nèi)絕緣氣體的微水含量，使得微水含量測(cè)試值升高。想要進(jìn)一步降低氣箱內(nèi)微水含量，因此必須解決零部件自身的微水揮發(fā)問(wèn)題。

3.2解決長(zhǎng)期使用過(guò)程中零部件表面水分揮發(fā)問(wèn)題

（1）增加分子篩

氣箱正常裝配，氣箱內(nèi)部放置2包250g的分子篩（分子篩干燥劑的主要化學(xué)成分是結(jié)晶的硅鋁酸鹽），重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)1、2、3。氮檢漏并抽真空后，充人環(huán)保氣體，測(cè)試微水含量，靜置48h后，重新進(jìn)行微水測(cè)試。

從以上數(shù)據(jù)可以看出3種方案的微水含量都有所降低，雖然氣箱及內(nèi)部零部件本身帶有一定的微水，經(jīng)過(guò)48h揮發(fā)后會(huì)增加氣箱內(nèi)絕緣氣體的微水含量，但是分子篩可以不斷吸附氣箱內(nèi)絕緣氣體的微水，使設(shè)備在長(zhǎng)期使用過(guò)程中微水含量保持在一個(gè)較低數(shù)值，保證了設(shè)備的絕緣性能。

（2）烘烤

氣箱正常裝配，使用烘干機(jī)設(shè)備將裝配好的氣箱封箱前烘烤 40min ，氮檢抽真空后直接充環(huán)保氣體。測(cè)試微水含量，靜置48h后，重新進(jìn)行微水測(cè)試。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，通過(guò)對(duì)氣箱及內(nèi)部零部件的烘烤，大幅降低了氣箱及零部件吸附的水分，通過(guò)使用干燥的氮?dú)饣蚴褂脽岬獨(dú)飧稍锟梢越档蛢?nèi)部氣體的微水含量，短時(shí)間可將微水?dāng)?shù)值控制在 100ppm 左右，但是經(jīng)過(guò)48h靜置后，重新檢測(cè)發(fā)現(xiàn)微水含量均略有提升。主要原因?yàn)楹婵疚茨芡耆珰庀浼皟?nèi)部零部件本身攜帶的微水，經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間揮發(fā)后，會(huì)增加氣箱內(nèi)絕緣氣體的微水含量，使得3種方案的微水含量都有所增加，因此在設(shè)備長(zhǎng)期使用過(guò)程中，還應(yīng)考慮吸附零部件揮發(fā)的微水。同時(shí)由于烘烤耗費(fèi)的時(shí)間比較長(zhǎng)，不利生產(chǎn)車(chē)間的批量生產(chǎn)，所以這個(gè)工藝目前大部分廠家都未采用。

4微水控制措施

（1）環(huán)保氣體環(huán)網(wǎng)柜樣機(jī)組裝期間，嚴(yán)格把控安裝現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境條件，環(huán)境濕度不能超過(guò) 70% .溫度在 5～30^°C 之間，避免因?yàn)榄h(huán)境濕度過(guò)大導(dǎo)致絕緣件受潮影響，對(duì)裝入充氣柜內(nèi)部的零配件在裝配前進(jìn)行烤干處理，去除零部件中含有的水分，干燥后的零部件宜在 30min 內(nèi)完成裝配。零部件裝配完畢后，整柜樣機(jī)放入高溫箱進(jìn)行加熱處理，促進(jìn)水分排出及蒸發(fā)，此加熱烘干過(guò)程用的時(shí)間不宜低于 ^2h ，然后封箱，形成密閉氣室。

（2）環(huán)保氣體環(huán)網(wǎng)柜組裝完成后應(yīng)對(duì)柜內(nèi)進(jìn)行抽真空處理，并使用干燥空氣發(fā)生器對(duì)柜內(nèi)進(jìn)行吹掃，對(duì)充氣過(guò)程宜進(jìn)行控制，對(duì)充氣管路使用新干燥空氣排氣沖洗3次，觀察充氣管路無(wú)漏氣，去除管道內(nèi)水分和空氣，充氣管采用不銹鋼小口徑或壁厚小于 2mm 的聚四氟乙烯管。

成后應(yīng)立即封箱，進(jìn)行抽真空處理。

（3）選擇合適的分子篩，市面上有很多種類(lèi)的吸附劑，必須找出既能吸附水分，又不吸附干燥空氣等絕緣介質(zhì)的特殊類(lèi)型分子篩進(jìn)行選擇性吸收。經(jīng)過(guò)對(duì)比，4A分子篩主要適用于空氣、天然氣等各種化工氣體和液體、制凍劑、藥品、電子材料及易變物質(zhì)的深度干燥，氬氣純化，甲烷、乙烷、丙烷的分離。對(duì)水的選擇性吸附高于任何其他分子。

（4）更換分子篩應(yīng)選擇干燥的環(huán)境，嚴(yán)格檢查吸附劑的保存情況，應(yīng)真空袋包裝，檢查包裝袋無(wú)破漏等現(xiàn)象。更換過(guò)程應(yīng)盡快完成，且吸附劑暴露在空氣中的時(shí)間不宜超過(guò) 15min ，吸附劑安裝完

5結(jié)語(yǔ)

隨著環(huán)保氣體環(huán)網(wǎng)柜大量應(yīng)用，各品牌制造商推出的以環(huán)保氣體作為絕緣介質(zhì)、采用真空斷路器的開(kāi)關(guān)設(shè)備具備完全意義上的環(huán)保性能，有助于雙碳目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。環(huán)保氣體環(huán)網(wǎng)柜中的氣體微水含量的控制工藝需未雨綢繆。本文通過(guò)3種方案對(duì)環(huán)網(wǎng)柜的微水進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試，結(jié)合產(chǎn)品初次生產(chǎn)的微水值數(shù)據(jù)、工藝改進(jìn)后微水值的變化情況組合考慮，提出適合企業(yè)、比較方便、成本低、可靠穩(wěn)定的行之有效的微水控制措施。

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