摘要：六氟化硫作为绝缘性能和灭弧性能均很优异的气体，逐渐取代了传统的绝缘油，克服了充油电器设备一旦发生损坏短路，形成高温电弧将绝缘油引燃形成大火。分析了六氟化硫气体湿度的现场测试方法的重要性和六氟化硫气体质量监督的必要性，提出了现场实际测量气体湿度的注意事项，在大量实际工作的基础上，总结了测试要点。
关键词：六氟化硫；电器设备；发展；应用
1、前言
六氟化硫断路器以其优异的绝缘性能和开断性能使之成为当今世界之潮流并进而在超高压领域中取代传统的少油和空气断路器，而以六氟化硫断路器为主体所组成的以六氟化硫气体为绝缘介质的全封闭组合电器，即GIS，则成为满足现代变电站小型化、无油化设计的无可替代的现代化电器设备。
2、六氟化硫气体的特性
2.1六氟化硫气体的化学特性
六氟化硫的化学性能非常稳定，在150℃以下化学性质是不活泼的，它不仅不和水作用，并且不与氢、氮、熔化的KOH、NaOH、盐酸、硫酸等活性物质作用。
2.2六氟化硫气体的绝缘性能
六氟化硫分子具有突出的电负性。六氟化硫气体的绝缘强度取决于电极形状、间隙长度和气压等，尤其对电场强度的均匀性，有着特别敏感的放电特性。
3、六氟化硫气体在电器设备中的应用和特点
3.1具有优良的绝缘性能
六氟化硫是其负电性，即对自由电子的吸附性所形成的，因此在给定电场下，六氟化硫气体能使空间的自由电子减少，而负离子活泼性差，可以抑制电离过程的发展，使其击穿电压提高，因此大大提高了绝缘强度。
3.2具有优异的开断性能
六氟化硫气体这种独特的热特性和电特性形成六氟化硫电弧弧芯的导电率高，因而电弧电压低，电弧功率小，有利于电弧熄灭。
3.3良好的载流性能
六氟化硫气体的良好载流性能是由于其分子量大，比热大，在对流传热过程中对触头和导体的冷却效果大。
3.4环境适应性
六氟化硫断路器均为密封结构，在开断过程中不会向大气排气，更不会象空气断路器那样发出强大的噪音。同时它更适应于不同的环境条件而不受影响，尤其是罐式和GIS装置可以使用在各种恶劣的环境下条件下而保证运行安全。
由于六氟化硫气体有很好的绝缘特性，全封闭组合电器的全部电器设备封闭于接地外壳内，组装成为一个整体，减少了自然环境对设备的影响，因此还适宜在严重污染地区、盐雾地区、高海拔地区以及水电站。
4、六氟化硫气体断路器的应用注意事项
4.1为了保证六氟化硫气体的绝缘性能，六氟化硫电器中的电场分布尽可能均匀，电器内部必须高度清洁无尘埃和金属杂物。为了严格控制水分必须采取一系列干燥措施。
4.2运行部门为进行正常的监督和检修的需要，必须配备一套由专门人员管理和使用的六氟化硫气体化验、检测和处理装置，以及现场耐压装置。
4.3六氟化硫断路器检修工作量大、难度高、时间长、环境要求苛刻，并且需要采取防毒措施。
5、六氟化硫开关设备中水分的控制和测量
5.1六氟化硫气体中水分的来源
六氟化硫新气中含有的水分；六氟化硫高压电器设备生产装配中混入的水分。
5.2六氟化硫气体中含有水分的危害
水分对六氟化硫高压电器的正常运行具有实质性的影响，使设备的绝缘性能下降，若混入少量水分而没有结成露珠，不致降低击穿电压，一旦有大量的水分，在绝缘材料的表面上会形成水滴（露珠），致使击穿电压显著下降，同时，在含水量多的场合，如果绝缘材料表面形成冰霜，击穿电压不会下降，然而，如果在水分已经达到能够结成露珠的温度范围内，则会降低，但是温度上升一旦变成水蒸气，绝缘特性再次恢复。
5.3六氟化硫气体湿度测量方法
5.3.1重量法
让一定体积的六氟化硫气体流经装有已称量的吸湿剂的U形管，从U形管的增重再计算该体积六氟化硫的水分含量。此法为经典之水分基准方法，国际电工委员会推荐它为仲裁方法，准确度高。但是，对实验室及操作技巧要求极高，测定时间长，要达到高精度和准确度，也是颇为烦琐、费时和困难的。
5.3.2露点法
露点仪的测量系统是一个金属镜面，气体已一定的流速通过这个金属表面，此金属镜面用人工的方法使之冷却。当其他中的水汽随镜面的冷却达到饱和时，将有露在镜面上形成，镜面上附着的水膜和气体中的水分处于动态平衡。此时镜面温度称为露点温度，由此可以测定气体湿度，也就是说，当一定体积的湿气在恒定的总压力下均被均匀降温时，在冷却的过程中，气体和水汽两者的分压力保持不变，直到气体中的水汽达到饱和状态，该状态称为露点，由测定露点温度可以测知气体湿度。
5.3.3电解法
被测六氟化硫气体通过电解池，水被五氧化二磷薄膜吸收，同时被电解，根据气体定律和库仑电解定律计算出平衡时间长，耗气量大，电解池失效后，需重新涂复，处理麻烦。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
5.3.4阻容法
即采用三氧化铝湿敏元件，将铝丝放在酸性水溶液中，通交流电氧化即形成绝缘的吸湿膜，用蒸发加工法在氧化铝膜上再镀上一层金属铝与金属形成两个电极，测定氧化铝膜吸水后电容的变化即可得到六氟化硫中水的含量。
6、六氟化硫现场水分测定的注意事项
6.1含水量的露点在0℃以下时，绝缘下降可以忽略不计，即水分的冻结不是绝缘下降的原因；含水量的露点温度在0℃以上，周围温度为0~10℃时，闪络电压即急剧下降，直到周围温度达到0℃以下时，闪络电压才再次恢复回升。
6.2六氟化硫设备中水分含量的测量是一项非常细微而精确的工作，由于水分含量很小，因此一点点的测量误差就会造成二种截然不同的结果。首先应该要求使用经过校定过的水分测量仪器，使之误差在规定的范围内，同时测量用的接头、气管等物必须经过干燥处理，以保证所测之水分纯系六氟化硫气体本身之水分。
6.3六氟化硫气体中的水分含量的测量结果与测量时的温度有很大关系，一般环境温度越高测得的水分含量越大，水分含量越大随温度变化所测得结果分散性越大。判断六氟化硫水分是否发生变化应尽量在相当的环境温度下进行测量，或经过关系曲线进行校正。
我们一般认为六氟化硫断路器密封是良好的，因此电器设备内部固定相和气相的含水量应保持不变，但实际上断路器的密封不可能保持绝对良好，且断路器内部六氟化硫气体虽有一定的压力，但断路器内外部的水汽分呀相差悬殊，所以完部的水汽分子有可呢不管透过设备密封不严的部分进入设备内部。而这种完部水分通过物质渗透进入设备内部的作用受到环境温度的影响，环境温度高时，外部相对湿度大，外部水汽侵入设备内部量大，反之环境温度低时，进入量少。
由于温度对测试气体含水量值变化确有影响，我国国家标准规定的六氟化硫电器设备中气体水分含量的标准，已指明使20℃时的数值。因此在实际工作中，对温度的修正要依据断路器型号，采用不同的修正方法，最好是依据厂家提供的曲线、图表来修正。
6.4六氟化硫高压电器设备气体湿度现场检测的关键问题是解决设备本体与检测仪器的连接问题，检测时，设备本体中的气体必须经气路引出，以一定流速通过检测器，通过专用接口连接气路，可以保证气路系统的密封性，以防止外界环境水分干扰测试结果，因此测试的气路系统一定要尽量短，接口和灌录的材质也应选用憎水性强的物质。
7、六氟化硫断路器水分超标后，其水分降低办法主要有以下几个方面：
7.1进行真空干燥处理，将六氟化硫气体多次抽出经过干燥处理，将设备抽真空保压后，再充入经过干燥处理的气体，往返激磁可见效。
7.2堵漏，如果发现渗漏部件必须进行处理。
7.3进行解体大修，更换所有密封件，对各部件进行干燥处理，更换分子筛条，然后按严格的工艺要求装复。
8、通过监测六氟化硫裂解气体，来判断设备内部的故障类型
8 一般在六氟化硫电气设备中，可能发生的有以下几种故障类型：
8.1电弧放电
这个放电形式是在电气设备中破坏能力最强的，对六氟化硫的裂解产物主要有：SOF2、SOF4、S2F10、SO2F10等，其中以SOF2为较高，它主要是在电气设备中的六氟化硫经电弧分解产生的六氟化硫与水分作用形式，但SOF2介质较为活泼，可继续进行次级反应。
8.2电容性火花放电
这是一种气隙间极短时间的电容性放电，能量较低，其裂解产物主要有：SO2F2、SOF4、SOF2等，其中主要有SO2F2。
8.3固体绝缘放电故障
它主要是在设备内部的固体绝缘表面发生闪络，该种故障主要的裂解产物有：CF4、SO2、SOF2、HF等，它是电弧在固体绝缘闪络后损伤绝缘的产物。
8.4局部放电（电晕放电）
局部放电主要发生在电气设备中的电压或电流互感器中，这种放电的能级较低，但由于是连续不断的发生，对六氟化硫气体亦会产生一些裂解产物，如：SO2F2、S2F10、SOF4等。
8.5过热故障
由于在设备中的触头及导电接头不良而造成设备内部过热，在试验室的热分解实验中，能同时检出SO2和SOF2的存在，可能是由金属表面过热导致有机绝缘体释放更大量的水分与含氧氟硫化合物的反应结果。
9结束语
通过实际测量六氟化硫气体湿度，分析六氟化硫气体中水分的主要来源，找出影响测试结果准确性的主要因素，针对存在的问题制定切实可行的处理措施，保证六氟化硫电器设备的安全、经济运行。
参考文献：
[1]《六氟化硫气体分析技术》 朱芳菲等著；兵器工业出版社
作者简介：
武鹏（1986.4-），男，辽宁兴城人，毕业于东北电力大学电气工程专业 工学硕士，单位：国网辽宁省电力有限公司葫芦岛供电公司，研究方向：电气工程。
王志彬（1963.4-），男，辽宁葫芦岛人，单位：国网辽宁省电力有限公司葫芦岛供电公司，研究方向：电气工程。
阎历（1975.1-），女，辽宁沈阳人，毕业于辽宁工业大学化学工程专业，单位：国网辽宁省电力有限公司葫芦岛供电公司，研究方向：电气工程。
张曦文（1992.6-），女，辽宁兴城人，毕业于英国曼彻斯特大学电力系统工程专业 工学硕士，单位：国网辽宁省电力有限公司葫芦岛供电公司，研究方向：电气工程。
论文作者:武鹏,王志彬,阎历,张曦文
论文发表刊物:《电力设备》2018年第12期
论文发表时间:2018/8/9
标签：气体论文; 六氟化硫论文; 水分论文; 断路器论文; 电器设备论文; 葫芦岛论文; 电弧论文; 《电力设备》2018年第12期论文;