探析SF6斷路器微水含量檢測(cè)中應(yīng)注意的問(wèn)題及優(yōu)化措施

李朋，田志勇，郭志家，徐振，彭帥

（國(guó)網(wǎng)河南省電力公司商丘供電公司，河南 商丘 476000）

SF6斷路器的開(kāi)斷能力強(qiáng)、電氣壽命長(zhǎng)、密封性能好，同時(shí)該斷路器具有體積小、容量大、質(zhì)量輕、維修次數(shù)少的優(yōu)點(diǎn)，在超高壓領(lǐng)域具有絕對(duì)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。SF6斷路器擁有這些優(yōu)勢(shì)是因?yàn)镾F6氣體具有很好的滅弧性能。SF6氣體可以對(duì)電弧很好地冷卻，尤其是開(kāi)關(guān)設(shè)備在電弧高溫下，所產(chǎn)生的冷卻效果大大降低了電路中局部高溫發(fā)生的可能性，同時(shí)其介電強(qiáng)度也遠(yuǎn)高于普通的絕緣氣體的介電強(qiáng)度。因此，SF6斷路器逐漸取代傳統(tǒng)的電阻器，并被廣泛用于各大電力系統(tǒng)中。

1 SF6斷路器微水含量超標(biāo)的原因

在常態(tài)下，SF6氣體在室溫情況下的穩(wěn)定性是非常強(qiáng)的，并可以發(fā)揮自身良好的絕緣和滅弧性能，但是如果浸入較多的水分，SF6氣體的電氣強(qiáng)度會(huì)降低。同時(shí)，如果是純凈的SF6氣體，則在高溫電弧下分解為氟、硫以及氟硫化合物，電弧消失后重新合成穩(wěn)定的SF6氣體，但如果出現(xiàn)水分且溫度達(dá)到200℃或更高，則SF6氣體將與過(guò)量的水發(fā)生水解反應(yīng)，產(chǎn)生有害物質(zhì)，例如氫氟酸、亞硫酸、氟化亞硫酰、硫酰氟。此外，由于斷路器屬于室外電器設(shè)備，一旦氣溫急劇下降，過(guò)多的水分就會(huì)冷凝并附著在固體介質(zhì)表面，嚴(yán)重時(shí)可能引起放電事故甚至發(fā)生爆炸。因此，為了保持SF6氣體的純度，控制有毒氣體的產(chǎn)生，并確保SF6斷路器的正常運(yùn)行和絕緣穩(wěn)定性，必須采取相關(guān)措施，嚴(yán)格控制斷路器中水分含量。SF6斷路器中水含量超標(biāo)的原因主要分為以下六種：

1.1 新氣的水分含量不達(dá)標(biāo)

導(dǎo)致新氣水分含量不合格的原因，一方面是制氣廠檢測(cè)方法不嚴(yán)謹(jǐn)，檢測(cè)過(guò)程不嚴(yán)格。另一方面則是由于SF6氣體的運(yùn)輸與存放不合規(guī)，從而導(dǎo)致SF6氣體中水分含量過(guò)多，純度不達(dá)標(biāo)。

1.2 氣體充入操作不規(guī)范

在斷路器充氣過(guò)程中，工作人員未嚴(yán)格遵守操作規(guī)程和操作流程的要求給斷路器充氣，例如充氣瓶放置位置不正確、充氣管路與接口干燥不充分等，這些都將導(dǎo)致水分被帶入斷電設(shè)備中。

1.3 部件干燥處理不合格

在斷路器裝配前制造商沒(méi)有做好干燥絕緣件的工作，另外在斷路器的檢修期間，被拆卸的絕緣件長(zhǎng)時(shí)間放置在空氣中受潮，并且在重新安裝時(shí)，沒(méi)有對(duì)它們進(jìn)行二次干燥處理。

1.4 水分透過(guò)密封件滲入

SF6斷路器內(nèi)SF6氣體壓力是外部的6倍，但外部水分壓力遠(yuǎn)大于內(nèi)部，且水分子為V型結(jié)構(gòu)，它的等效分子直徑是SF6分子的7%，有較強(qiáng)的滲透性，因此在內(nèi)外強(qiáng)大的壓力差下，外界水分將透過(guò)密封件進(jìn)入到SF6斷路器中。

1.5 水分經(jīng)泄漏點(diǎn)滲入

SF6斷路器的充氣口、管路接口、法蘭處、鋁鑄件砂等泄漏點(diǎn)是滲水的主要節(jié)點(diǎn)。隨著時(shí)間的推移，水蒸氣通過(guò)泄漏點(diǎn)滲入到斷路器內(nèi)部的量越來(lái)越多，SF6氣體中水分的比重也越來(lái)越大。

2 微水含量檢測(cè)方法

質(zhì)量法。該測(cè)量方法是一種絕對(duì)法，又被稱為仲裁法。它被廣泛運(yùn)用檢驗(yàn)和校準(zhǔn)各水分測(cè)量設(shè)備原精準(zhǔn)度，原理是將測(cè)定體積的SF6氣體送入配衡試管中，通過(guò)觀測(cè)試管中作為干燥劑的高酸鎂的質(zhì)量的前后變化得出從SF6氣體中的水分含量。

電解法。涂有H2PO4的兩個(gè)電極形成電極池，通直流電，則發(fā)生電解反應(yīng)，被測(cè)氣體中的水分氧化還原形成H2和O2，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，通過(guò)電解反應(yīng)前后變化可以確定氣體的含水量。電解法是最為常見(jiàn)且實(shí)用的測(cè)量方法，并且可以通過(guò)檢測(cè)儀器直接讀出氣體中的水分的含量占比，操作起來(lái)十分簡(jiǎn)單高效。但其測(cè)試的靈敏度不穩(wěn)定，耗費(fèi)時(shí)間與氣體量較多等問(wèn)題，僅限于連續(xù)在線分析情況下使用。

露點(diǎn)法。這種檢測(cè)方法主要將要測(cè)試的氣體通入帶有金屬鏡面的密封池中，并通過(guò)人工調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)鏡面的濕度，從而保持穩(wěn)定的水分凝結(jié)。當(dāng)將測(cè)試儀器的內(nèi)部溫度調(diào)整為稍低于被測(cè)試氣體氣態(tài)水的露點(diǎn)時(shí)，氣態(tài)水將凝結(jié)為液態(tài)水。此時(shí)鏡面溫度為被檢測(cè)氣體水蒸氣的露點(diǎn)，運(yùn)用水蒸氣露點(diǎn)溫度和氣體含水量換算公式確定被測(cè)氣體中的含水量。然而在露點(diǎn)法中所用的儀器操作復(fù)雜，并且用于冷卻降溫的液氮成本相對(duì)較高，其測(cè)量的準(zhǔn)確性極大程度上取決于檢測(cè)設(shè)備本身的質(zhì)量，因此現(xiàn)場(chǎng)很少使用。

3 微水含量檢測(cè)注意事項(xiàng)

3.1 嚴(yán)格遵守檢測(cè)要求

需配備專業(yè)的檢測(cè)人員，運(yùn)用專業(yè)的儀器對(duì)SF6斷路器進(jìn)行含水量的測(cè)量，防止因操作手法不當(dāng)導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)測(cè)驗(yàn)時(shí)水分滲入從而影響最終結(jié)果。嚴(yán)格按照儀器的使用規(guī)范，正確使用各種監(jiān)測(cè)設(shè)備，切實(shí)提高水分含量檢測(cè)結(jié)果的精確度。隔3個(gè)月進(jìn)行一次全面濕度與微水的檢測(cè)，確保SF6斷路器長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行。檢測(cè)過(guò)程中對(duì)影響測(cè)量的其他影響因素進(jìn)行分析修正，正確判別檢驗(yàn)的水分含量是否符合檢測(cè)要求。

3.2 注重時(shí)間與溫度的影響

就時(shí)間方面，根據(jù)以往微水含量測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，在氣體充入后的2天左右和10天左右測(cè)量出的水分含量值存在顯著的差異。斷路器水分主要來(lái)源為：（1）所充的SF6氣體中本身恒定的含水量，（2）斷路器內(nèi)部腔體與部件表面附著水分，其變化主要呈指數(shù)曲線增長(zhǎng)趨勢(shì)。（3）在內(nèi)外氣壓差作用下通過(guò)密封環(huán)節(jié)滲入到內(nèi)部的水分。對(duì)于一臺(tái)漏氣檢測(cè)達(dá)標(biāo)的設(shè)備而言，其所含的水分主要取決于氣體本身攜帶及設(shè)備附著的水分。因?yàn)楦鲿r(shí)間階段水分測(cè)量值不盡相同，因此必須檢測(cè)出斷路器水分含量的穩(wěn)定數(shù)值。實(shí)踐檢測(cè)表明，當(dāng)電器設(shè)備充氣完成超過(guò)72小時(shí)以后，其含水量基本趨于穩(wěn)定。另外按照《GB50150-91》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在充氣達(dá)24小時(shí)后水分含量檢測(cè)值可達(dá)到穩(wěn)定檢測(cè)值的90%以上，所以需在充氣24小時(shí)后進(jìn)行微水量測(cè)驗(yàn)。另外就溫度方面，由于水蒸氣的濕度又到受溫度的影響，溫度升高濕度也隨之增大，因此在夏天需加強(qiáng)夏季水分含量的監(jiān)測(cè)力度。同時(shí)水量測(cè)試的數(shù)據(jù)需建立在被測(cè)氣體的濕度穩(wěn)定的基礎(chǔ)之上。

4 SF6氣體含水量的控制措施

4.1 嚴(yán)格把控SF6新氣的質(zhì)量

根據(jù)《電力安全工作規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定，SF6新氣應(yīng)標(biāo)明生產(chǎn)廠名、使用期限、生產(chǎn)批號(hào)同時(shí)附帶質(zhì)量檢驗(yàn)合格證明。新到批次的SF6氣瓶需根據(jù)相關(guān)規(guī)定對(duì)氣體微水含量進(jìn)行逐一復(fù)核、檢測(cè)，確保符合質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)方才使用。存放SF6氣瓶時(shí)要注意防潮防曬，將其放置在陰涼通風(fēng)，避光干燥的地方，避免水分與油漬沾染閥門上影響氣體純度。檢測(cè)不達(dá)標(biāo)的SF6新氣氣瓶需和檢測(cè)達(dá)標(biāo)的氣瓶分開(kāi)存放，避免混用造成安全事故。

存放超半年以上的SF6氣體在充入斷路器前需進(jìn)行純度測(cè)試，微水含量達(dá)標(biāo)才能使用。

4.2 嚴(yán)格把控絕緣件的處理

絕緣件生產(chǎn)出廠時(shí)都需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的密封處理，在安裝前需再進(jìn)行水分干燥，若其中任何一個(gè)操作未達(dá)到技術(shù)要求將導(dǎo)致絕緣件工作時(shí)SF6氣體含水量偏高，帶來(lái)一定的安全隱患。因此廠家需在出廠前對(duì)絕緣件進(jìn)行嚴(yán)密的干燥處理并及時(shí)進(jìn)行密封保存，同時(shí)，在安裝過(guò)程中未組裝的絕緣部件應(yīng)保存充滿干燥氮?dú)獾拿荛]容器中。

4.3 提升密封件的質(zhì)量

使用滲透率低、密封效果好的密封件，提高SF6斷路器密封面的加工與組裝工藝，有效提升密封件質(zhì)量。改用雙密封圈對(duì)斷路器的法蘭面與動(dòng)密封進(jìn)行處理，切實(shí)提升斷路器的密封性能，阻斷外界水分滲入，降低漏氣程度，提高斷路器中SF6氣體純度。

4.4 降低吸附劑的損耗

運(yùn)用吸水能力強(qiáng)的吸附劑，在使用前進(jìn)行充分的性能活化，在安裝過(guò)程中盡量避免吸附劑與大氣水分的接觸，減少吸附劑對(duì)大氣水分的吸收。

4.5 遵守充氣操作規(guī)范

所有充氣操作應(yīng)確保在干燥環(huán)境下進(jìn)行，另外，在SF6的日常檢測(cè)與修理流程操作中要嚴(yán)格遵守工藝規(guī)范，充氣所用的管道必須由聚四氟乙烯材料制作，充氣前需對(duì)管道進(jìn)行嚴(yán)格的干燥處理，再用SF6氣體對(duì)管道進(jìn)行進(jìn)一步?jīng)_洗，保證管內(nèi)無(wú)油且無(wú)污染。

4.6 加強(qiáng)斷路器檢查力度

檢測(cè)工作中的斷路器時(shí)，連續(xù)讀取壓力表數(shù)值，如果出現(xiàn)同一溫度下兩次數(shù)值不一樣，差值在0.01～0.03MPa，就需要對(duì)斷路器進(jìn)行全面檢查，尋找泄露原因并進(jìn)行維修。在設(shè)備充氣完成24小時(shí)以上時(shí)需再次進(jìn)行氣體含水量測(cè)驗(yàn)，確保SF6斷路器正常運(yùn)行。定期對(duì)斷路器進(jìn)行微水含量檢測(cè)，對(duì)于水分含量超標(biāo)的進(jìn)行有效的干燥處理，切實(shí)消除安全隱患，降低安全事故發(fā)生概率。

5 結(jié)語(yǔ)

SF6斷路器以其優(yōu)異的絕緣特性被廣泛運(yùn)用于電力傳輸過(guò)程中。斷路器作為重要的電力的裝置，嚴(yán)格管控其微水含量成為維護(hù)電路長(zhǎng)期高效的安全運(yùn)行的關(guān)鍵所在。因此，要加強(qiáng)SF6斷路器微水的監(jiān)測(cè)及檢漏力度，消除斷路器安全威脅。

嚴(yán)格把控SF6氣體的質(zhì)量，提升密封部件的密封工藝，采用專業(yè)的檢修人員，遵守各項(xiàng)操作規(guī)程，減少水分的滲入，從而充分發(fā)揮SF6斷路器的效用價(jià)值。