關(guān)于變電站六氟化硫氣體微水測量的探討

歐陽炬

摘要：文章介紹了六氟化硫氣體現(xiàn)有設(shè)備和測量技術(shù)狀態(tài)及影響微水含量測量的因素及要點，以供參考。

關(guān)鍵詞：六氟化硫 微水測量 儀器

中圖分類號：TM411+.4 文獻標識碼：A文章編號：

前言

純凈的SF6是一種無色、無臭、無毒、化學(xué)性能穩(wěn)定、不會燃燒的氣體。在電氣性質(zhì)上具有絕緣性能良好、無火災(zāi)危險、滅弧性能好等諸多優(yōu)點。因此隨著電力行業(yè)的迅猛發(fā)展，以SF6氣體為滅弧介質(zhì)的斷路器和GIS設(shè)備有了非常廣泛的應(yīng)用。

1六氟化硫氣體現(xiàn)有設(shè)備和測量技術(shù)狀態(tài)

1.1氣體密度檢測

國家規(guī)定的六氟化硫氣體泄露標準為不高于l％／年。目前對SF6氣體密度的監(jiān)測主要是通過機械式密度繼電器進行的。它采用標準氣囊，通過機械杠桿原理進行監(jiān)測，同事配有壓力表以及SF6氣體壓力與溫度關(guān)系曲線圖。它們的測量精度低，部分繼電器沒有顯示。采取在設(shè)備現(xiàn)場進行定期巡檢，實時性差，并需耗費大量人力和物力。密度繼電器只能起控制作用，即當氣體密度降低至報警門限值時，報警繼電器動作，發(fā)出報警信號，以提示需人工進行補氣。當氣體密度降低至閉鎖門限值時，閉鎖繼電器動作，禁止設(shè)備動作。

1.2微水檢測

由于在設(shè)備制造、安裝、解體檢修和充氣補氣時，因工藝水平不齊和工藝過程中的疏漏，在氣室和管閥內(nèi)留有水分，或因泄露反向滲入新的水分等，必需對斷路器SF6氣體微水進行定期檢測。電網(wǎng)運行規(guī)程規(guī)定：126—550kV的新設(shè)備投運后，3—6個月測量一次，如無異常，l一2年檢測一次，40.5—72.5kV的新設(shè)備投運后，每年復(fù)檢一次，如無異常，2—3年測量一次。目前對SF6氣體微水的檢測主要采用在現(xiàn)場用露點儀進定期檢測。露點儀的測量存在以下缺陷：

(1'測量受環(huán)境溫度限制：儀器溫度在測試時不能低干環(huán)境溫度。儀器的存放和工作環(huán)境溫度為一10℃～+50℃。同時不同的環(huán)境溫度，測量范圍不同。

(2)費時、費事、費氣：測試時需長時間排放SF6氣體。由于取樣管線含有濕氣。測量時的前至少10min需用干吹干取樣管線。一個完整準確的測試約需45—55min左右。按標準取樣氣體流量，即30～40L／h計算，一次測試需要排放SF6氣體約35升。因此在完成測試后需補充SF6氣體。下圖l為露點儀測試微水在達到穩(wěn)定值的變化曲線和所需時間。

圖1

(3)影響現(xiàn)場工作人員健康，污染大氣。

(4)非在線。采用露點儀定期檢測，是非在線檢測方法，不能實時反映設(shè)備運行狀態(tài)和動態(tài)變化。不能實現(xiàn)設(shè)備的狀態(tài)檢修和真正意義上的電力配網(wǎng)自動化。配網(wǎng)自動化大綱及其細則均要求保證對該設(shè)備的現(xiàn)場和遠方監(jiān)測及控制。不能實時確切地測知斷路器氣室內(nèi)SF6氣體密度和微水的現(xiàn)狀，并預(yù)知其變化趨勢，不能做到實時監(jiān)控，更不能實現(xiàn)數(shù)據(jù)及報警信號的遠傳，無法實現(xiàn)變電站綜合自動化狀態(tài)的要求，處于被動局面。

2 SF6氣體含水量測量的影響因素及要點

2.1測量時環(huán)境溫度對SF6氣體含水量測量的影響

測量經(jīng)驗表明，對于同一臺斷路器，由于測量時環(huán)境溫度不同，其測量結(jié)果相差很大。究其原因，包括以下3個方面。

1)環(huán)境溫度不同，SF6設(shè)備元件、材料吸附水分的能力不同。微觀實驗表明，SF6斷路器的容器內(nèi)表面，在安裝或運行中都會吸附水分子，而容器吸附或釋放水分子，又都和溫度有關(guān)。溫度下降，材料吸附水分能力提高；溫度升高，材料吸附水分能力下降。這樣一來，SF6氣體含水量的測量結(jié)果當然就與環(huán)境溫度有關(guān)了。

2)環(huán)境溫度不同，露點儀制冷能力不同。ABB公司生產(chǎn)的DP9露點儀說明書給出了該露點儀制冷能力與環(huán)境溫度的關(guān)系。該儀器的存放和工作環(huán)境溫度為-10～+50℃。同時不同的環(huán)境溫度，測量范圍不同。所以當測量時的環(huán)境溫度比較高，SF6氣體含水量比較少的情況下，可能會出現(xiàn)由于制冷能力不足造成的露點測量的誤差，因而測得的含水量就不會準確或無法得到。

3)環(huán)境溫度不同，吸附劑吸附能力不同。目前SF6電氣設(shè)備采用的吸附劑主要有分子篩和活性氧化鋁兩種材料。它們的干燥能力和溫度有關(guān)，使用吸附劑的SF6氣體含水量隨溫度變化而變化。

應(yīng)對措施：按照標準推薦，測量時的環(huán)境溫度應(yīng)在20℃。根據(jù)挪威工業(yè)技術(shù)大學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)一年之中氣體水分含量隨著氣溫升高的變化趨勢。

2.2測量管道和接頭等部件材質(zhì)對SF6氣體含水量測量的影響

現(xiàn)場測試經(jīng)驗得出：連接氣路的材料、接頭對SF6氣體含水量的測量結(jié)果有較大影響。表1給出了現(xiàn)場對3個氣室用不同連接材料進行SF6氣體含水量的測量結(jié)果(溫度12℃，濕度40%)。

表1用不同連接材料對SF6氣體含水量的測量結(jié)果

從表1可以看出，以氧氣減壓閥、橡皮管為測量管道的測量結(jié)果得到的含水量要比用專用調(diào)節(jié)閥、充氣管為測量管道的微水測量結(jié)果大得多。產(chǎn)生這個現(xiàn)象的原因主要是氧氣減壓閥內(nèi)部空腔比較大，死角較多，橡皮管材料表面比較疏松，分子間的空隙較大，因此，測量時管道材料的水分子釋放出來，使得測量結(jié)果和實際結(jié)果相差很大。

應(yīng)對措施：測量管道和接頭等部件應(yīng)質(zhì)量良好，應(yīng)選用機器自配的測量管道。

2.3采樣氣體壓力對SF6氣體含水量測量的影響

根據(jù)以前的分析結(jié)果得出：對于同一體積比含水量的SF6氣體，在其取樣壓力不同時，對應(yīng)的飽和水蒸氣壓也不同，相應(yīng)的露點也就不同了。因此，在測量時要嚴格按照測量儀器的說明書進行氣體流量的調(diào)節(jié)。例如瑞士的DP19規(guī)定氣體流量為滿格的40%，北京迪揚的DP100規(guī)定氣體流量為滿格的20%～30%。同時，上述的說明書中都規(guī)定在調(diào)節(jié)氣體流量時首先完全打開微水儀機器上的流量調(diào)節(jié)閥，然后再打開測量氣管接頭上的減壓閥并調(diào)節(jié)到說明書規(guī)定的對應(yīng)的限制流量。

應(yīng)對措施：嚴格按照說明書的規(guī)定進行氣體流量調(diào)節(jié)，嚴禁超出氣體流量范圍，從而使測量結(jié)果發(fā)生偏差。

2.4測量接口與氣室連通距離對SF6氣體含水量測量的影響

在實際運行中，由于GIS氣室較多，為了方便測量，所以有的GIS設(shè)備設(shè)計通過連接管將氣室引出到合適位置并安裝專用的測量接口。以本公司500kV某變電所母聯(lián)5100開關(guān)的斷路器氣室的微水測量為例，該型斷路器為山東魯能AEPOWER公司的HGIS設(shè)備，選用瑞士的DP19微水儀測量。測量分別通過斷路器機構(gòu)箱中的測量接口和斷路器氣室的尾部接口分別進行，表2即為測量結(jié)果.

表2母聯(lián)5100開關(guān)交接時的微水測量

從實際測量的結(jié)果可以分析得出：由于連接管道過長，測量接口端的SF6氣體和裝有吸附劑的滅弧室的氣體不可能完全交流，當將測量接口端的SF6氣體人工放掉部分后，測量結(jié)果比較相似。

應(yīng)對措施：

(1)通過和上述類似的測量接口測量微水時，要人工放掉部分氣體再測量。

(2)一般認為充氣24h后氣體穩(wěn)定，所以實際至少要在氣體穩(wěn)定時測量微水。

(3)從上述測量結(jié)果可以引申出，目前有的GIS斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器(CT)等氣室通過連接管連通，運行管理上可以把連通的SF6氣體當作同一氣室對待，但是在進行微水測量時還是要分相測量，因為氣體之間的完全交流不如我們想象中充分。

2.5測量次數(shù)對SF6氣體含水量測量的影響

現(xiàn)場實測表明，同一氣瓶中的SF6氣體，第一次測量的數(shù)值普遍比后面測量的數(shù)值要高，產(chǎn)生上述情況的主要原因與氣路、接頭的干燥與否有關(guān)。

應(yīng)對措施：在測試之前，應(yīng)對氣路、接頭進行干燥處理，對于不同的儀器要達到相應(yīng)說明書規(guī)定的干燥標準。

2.6儀器靈敏度對SF6氣體含水量測量的影響

目前微水儀的型號眾多，以露點儀為例，有瑞士生產(chǎn)的DP19、DP30；國產(chǎn)的有北京興迪的DP99、北京迪揚的DP100，然而儀器靈敏度是不能和上述兩種產(chǎn)品相比的。同時由于微水測量儀在使用過程中靈敏度會逐漸下降，也會影響其準確性。

應(yīng)對措施：

(1)為了測定數(shù)據(jù)的準確可靠，最好選用成熟的產(chǎn)品。

(2)選用儀器必須定期進行校驗，經(jīng)校驗合格后，才能使用。國網(wǎng)公司的《氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備技術(shù)標準》規(guī)定：凡電力基建、生產(chǎn)等單位應(yīng)用的“微水測量儀”的校驗有效期為1年。

3 結(jié)語

綜上所述，只要遵守提出6點措施和儀器說明書就能準確得到水分含量，為設(shè)備的可靠運行打下了良好的基礎(chǔ)。