摘要：随着六氟化硫（SF6）电气设备的广泛应用，对于SF6气体的维护监督工作提出了迫切的要求，由于SF6气体中水分的存在，在一定条件下会导致电气性能劣化，甚至造成严重设备事故。在电弧作用下，SF6分解产物与水分反应会生成许多有毒和强腐蚀性物质，这些物质对人和设备均有很大的危害。所以，对SF6电气设备中水分的分析和控制具有十分重要的意义。
关键词：六氟化硫；水分测试；干燥处理；高压电气
前言
SF6电气设备的含水量，测试结果与测试时的环境温度有着密切的关系。因此必须将测试值换算到20℃的值后，才可以判断设备内气体湿度的真实情况。此外，当湿度修正值在限值附近时，需要进一步计算出SF6电气设备在工作压力下的露点值高低，然后本着保障电气设备安全、经济运行的原则，结合设备的实际情况及当地环境变化对设备安全性能的影响做出综合判断。
1 SF6气体的性质及应用
六氟化硫（SF6）常态下是一种无色、无味、无嗅、无毒的非燃烧性气体，分子量146.06，密度6.139 g/l，约为空气的5倍。为便于运输和贮存，SF6气体通常以液态形式存在于钢瓶中。
SF6气体的化学性质非常稳定，在空气中不燃烧，不助燃，与水、强碱、氨、盐酸、硫酸等不反应；在低于150℃时，SF6气体呈化学惰性，极少熔于水，微熔于醇。对电器设备中常用的金属及其它有机材料不发生化学作用。然而，在大功率电弧、火花放电和电晕放电作用下，SF6气体能分解和游离出多种产物，主要是SF4和SF2，以及少量的S2、F2、S、F等。它是已知化学安定性最好的物质之一，其惰性与氮气相似。具有极好的热稳定性，纯态下即使在500℃以上也不分解。六氟化硫具有卓越的电绝缘性和灭弧特性，相同条件下，其绝缘能力为空气、氮气的2.5倍以上，灭弧能力为空气的100倍。现在没有一种介质或混合介质有如此良好的性能从而完全取代它。
SF6气体之所以适用于电力设备，因它主要有如下特性：
（1）强负电性，具有优异的灭弧性能；
（2）绝缘强度高，在大气压力为空气的3倍；
（3）热传导性能好且易复合，特别是当SF6气体由于放电或电弧作用出现离解时；
（4）可在小的的气罐内储存，这是因为室温下加高压易液化；
（5）供气方便，价格不贵且稳定。
SF6电气设备检修周期长，维护方便，占用地面和空间体积小。用六氟化硫气体作为绝缘介质制成的全封闭组合电气设备，可以包括断路器、隔离开关、接地开关、互感器、母线、避雷器等元件，并且高压带电部分全部密封于钢壳之中，无触电危险，提高了运行的安全性。同时，由于密闭组合，避免了外界环境的影响，适合于大城市、工业密集区、严重污秽地区的变电所安装使用。
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2 影响水分测试结果的因素
2.1 测定钢瓶中SF6水分时钢瓶放置的影响
原因分析：SF6气体极易液化，钢瓶内的多数以液态形式存在。瓶口向上测定时，测得的水分结果是气相SF6中的水分，而瓶口向下时测得的是液相SF6中水分。根据亨利定律，水分在气液两相中的浓度按一定分配系数分配，因而表现出钢瓶的位置不同，测得的水分结果也不相同。
2.2 设备（包括干燥剂）的干燥情况及气体充入时间与气体含量的关系
我们在干燥处理某厂SF6开关时，得到一组数据。
据调查，在安装以上开关时，开关内所放干燥剂未经严格处理便装入设备，使得在以后的设备抽真空干燥处理过程中出现所列的情形：新充入的干燥气体随时间的延长，气体水分含量显著增加。可见设备本身的水分（包括干燥剂内部的水分）会逐渐向充入的干燥剂的气体中缓慢扩散，使测试结果在不同时间内有所不同。水分的扩散在SF6气体处于静止状态下完全靠水分子的气固两相水分互相渗透，达到平衡需一定时间。这样，在SF6电气设备抽真空干燥处理时，注入干燥气体后应放置一定时间后再进行气体的水分含量测试，否则不能反应设备的真实干燥（或受潮）情况。
2.3 测试水分时取样系统气密性的影响
在测试气体水分时，连接取样容器（即设备、钢瓷等）与测试仪器之间所用的管路、阀门和接头等统称为取样系统。一是取样系统本身预先干燥问题，二是取样系统泄漏会明显影响试验结果，这是早有定论的。但一些试验人员对后一点往往产生误解，认为：在水分测试时，取样系统内的气体压力都要大于周围环境压力，取样系统有漏泄点时，只能出现被测气体向外漏泄，而不会出现外界气体包括水蒸汽进入系统。下面从气体分子运动学和道尔顿分压定律以及液体力学等方面对这一问题加以理解和讨论。从气体分子运动学角度看，气体分子是在远大于本身大小的空间中运行的，运动速度有的很大，有的很小，并且不断相互碰撞而改变着运动的微观状态在。气体的性质，就是这种分子运动的宏观表现。例如气体的压力就是由于气体分子对器壁的碰撞面引起的，是气体分子对器壁碰撞的统计平均结果。
3 防范措施
即使纯净的 SF6新气体中仍含有一定的水分。所以SF6电器设备在充填气体前，必须对气体的含水量进行测定，不符合标准的气体不得装入SF6电器设备。SF6电器设备的部件在制造厂装配前一定要干燥处理。对于像GIS这类外壳体积较大的部件，在存放期间应加盖密封，并在其中放入适量的吸附剂。在设备安装完毕抽真空前，应放入新的吸附剂。SF6电器设备内安放吸附剂可以有效地减少内部的水分含量。改进SF6电器设备的密封结构，提高密封面的加工精度与装配质量，选用优质的密封垫圈，这样可以减小外界水蒸气的进入。
结语
SF6气体中水分含量的多少，直接影响到电气设备的安全可靠运行。SF6气体水分含量超标会降低气体的绝缘强度及灭弧能力，同时气体的水解物多为酸性具腐蚀性物质，对设备及运行检修人员的安全产生危害。SF6电气设备在电力系统的广泛应用，决定了SF6气体技术监督的重要性。我们要加强其监测工作，超标时及时判定、处理，将设备隐患消灭在萌芽状态，防止事故发生。保证人身、电网、设备的安全。
参考文献：
[1]龙爱平，种芝艺，张玮，李宏.高湿度地区GIS安装中SF6气体水分控制[J].电力建设，2010（06）.
[2]雷鹏.SF6开关设备的微量水分及现场处理[J].高压电器，2009（01）.
论文作者:殷峰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/20
标签：气体论文; 水分论文; 设备论文; 电气设备论文; 干燥论文; 测试论文; 电器设备论文; 《电力设备》2017年第21期论文;