基于工程實踐的SF6氣體危害研究及其防治措施探討

沈吉

摘要：近年來SF6氣體在電網設備中的應用越來越廣泛。SF6氣體擁有良好的性能，能迅速、可靠的滅弧，有效保障設備的絕緣;但同時也有一個弊端，那就是設備內的SF6氣體一旦泄漏到空氣中，就會對環境造成污染，損害人身的健康。此外，氣體的泄漏還會使設備的絕緣強度下降，造成跳閘事故影響電網的安全、穩定運行。為了有效的減輕其危害，掌握SF6氣體的安全管理勢在必行。

關鍵詞：SF6設備;氣體泄漏;電網安全;安全管理

SF6氣體優良的絕緣和滅弧性能在電網一次設備中得到廣泛應用的同時，氣體泄漏的問題也日漸顯現。據統計昆明供電局所轄150多座110kV以上的變電站，在2007.09月至2015年09月期間，與SF6氣體相關的缺陷有223起，其中 SF6氣體壓力下降引起的缺陷就有88%。SF6氣體一旦泄漏，如果發現和處理得不及時就會嚴重威脅人身、環境和電網的安全。因此，SF6氣體的安全管理亟待規范。

1.SF6氣體泄漏的危害

1）在SF6氣體生產的過程中，可能會伴有多種有毒氣體;注入斷路器中經電暈、火花及電弧的作用，也會產生多種有毒、有腐蝕性的氣體以及固體分解物。這些氣體主要有：氟化亞硫酰、氟化硫酰、四氟化硫等;固體分解產物主要有：二氟化銅、二氟二甲基硅、三氟化鋁等。

2）長期泄漏會使水分滲入氣室，使SF6氣體微水超標，很容易在絕緣材料表面結露，造成絕緣下降，如果處理不及時，設備在長期運行中，特別是在污染嚴重的地區，水和灰塵等雜質將從漏氣點慢慢滲入和積聚，使泄漏電流增大，影響電場分布，當泄漏電流增大到一定程度或系統發生過電壓時，容易引起絕緣擊穿，對地短路，造成跳閘停電事故。

2.SF6氣體的安全管理

2.1 SF6氣體的保管

新SF6氣體到貨后，應檢查生產廠家的質量證明書，其內容應包括：生產廠名稱、產品名稱、氣瓶編號等。生產廠家提供的產品化學分析報告中應包括四氟化碳、空氣、水、純度合格證等8項指標，化學分析報告應放在氣瓶的瓶帽中隨同產品一起出廠。

2.2 設備中SF6氣體的安全管理

2.2.1 定性檢漏

新裝或大修的SF6設備注氣前必須定性檢漏。其方法步驟如下：

1）先將回收裝置及連接管道抽真空到133.3Pa，觀察0.5h，確認無泄漏后才能使用。

2）將斷路器抽真空到絕對壓力133Pa時，開始記錄時間，維持真空泵運轉30min左右，停泵后使斷路器與真空泵隔離，靜止30min后讀取絕對壓力數據A;再靜止5h，第二次讀取絕對壓力數據B，如果 B-A≤67Pa（極限允許值133Pa），就認為密封性能良好。

2.2.2 定量檢漏、年漏氣率的測定

新裝或大修的SF6設備，投入運行前必須測定年漏氣率。其方法步驟如下：

1）將SF6斷路器所有密封環節用塑料薄膜包起來，放置4h，然后用SF6氣體檢漏儀檢測漏氣量。SF6氣體檢漏儀應嚴格按照其說明書的操作步驟進行操作。

2）計算每個密封環節的漏氣量。

Qi=（V_i M）/4（mL·MPa/h）

式中Vi――塑料薄膜與被檢設備之間所包的容積，mL; M――檢漏儀的指示值ppm（v）

3）計算SF6斷路器的年泄漏率q。如果已知設備的氣體容積，則利用如下公式計算

q=（365×24×∑?Q_i ）/（（P/0.01+1）） V×100%/年

式中 P――SF6氣體額定氣壓，MPa;V――SF6氣體絕緣設備的容積，mL。

4）如果已知SF6斷路器氣體重量，用如下公式計算

q=（365×24×r∑?Q_i ）/1000W V×100%/年

式中 r――SF6氣體密度，6.14×10-3g/mL;w――被檢SF6斷路器氣體重量，kg。

每一種產品的技術條件中都規定了本產品的年漏氣量，低水平的設備漏氣量一般規定為所充氣的總重量的3%。

2.2.3建立SF6斷路器氣壓監測檔案資料

對每一臺運行的斷路器都要建立一個完整的氣壓檔案資料，要求如下：

1）首先記錄斷路器編號、充氣日期、氣壓值（參考廠方氣壓曲線圖，折算到200C）、充氣時的環境溫度。

2）按下式驗算其年泄漏率是否滿足要求

q=（ P20-P30）×365/（30P）×100%/年

式中P――斷路器額定氣壓，MPa。如果q值小于1%，證明斷路器密封良好，裝配質量良好。

2.3設備解體時對SF6的安全管理。

2.3.1 SF6的管理

SF6氣體在電弧作用下，分解成氣態和固態的副產物，這些產物是有毒的、有腐蝕性的，在操作時必須注意。設備解體前，通過氣體回收裝置將氣體全部回收，回收的氣體應裝入有明顯標記的容器內進一步處理，設備解體前可用干燥氮氣轉換幾次。全封閉SF6電器發生故障造成氣體外逸時，人員應立即撤離現場，并立即采取強力通風。

2.3.2吸附劑的管理

設備內裝吸附劑的種類、用量及處理，應符合制造廠規定。

1）吸附劑的存放。吸附劑應置于陰涼干燥處，防潮、防水。

2）吸附劑的安裝。1、吸附劑在安裝前原則上應按規定進行活化處理。2、吸附劑從干燥裝置內取出至安裝完畢，在大氣中暴露的時間應盡量縮短，一般不超過15min。

3、吸附劑安裝完到開始抽真空的時間，一般不超過30min。

3）吸附劑的處理。1、吸附劑的活化處理，一般用干燥的方法，干燥溫度及時間按制造廠規定。2、產生分解氣體的設備中更換下來的吸附劑不要再生，應利用30%的氫氧化鈉溶液浸泡后深埋。

3.結語

SF6氣體在設備中起到絕緣和滅弧的作用，其安全管理對設備的安全運行起到至關重要的作用。只有加強SF6氣體的全生命周期管理，并在實踐中不斷總結經驗，做好各項預防措施，才能有效提高SF6一次設備運行的可靠性。

參考文獻

[1]陳家斌，劉增良，蘇景軍等. SF6斷路器實用技術.中國水利水電出版社，2004.3.5：229-239.

[2]丁毓山，徐義斌等.變電檢修工.中國水利水電出版社，2009.5：129-131.