潘政1 李金2
（华能澜沧江水电有限公司漫湾水电厂 云南临沧 675805）
摘要：分析了水分对GIS设备及SF6气体的影响，并对GIS设备SF6气体微水超标原因进行分析，提出防止GIS设备SF6气体微水超标的预控措施。
关键字：GIS、六氟化硫、微水、控制
Abstract: analysis of the effects of moisture content of GIS equipment and SF6 gas, and of GIS equipment SF6 gas micro water content exceeding the reason analysis, proposed to prevent the GIS equipment SF6 gas micro water content exceeding the pre control measures.
Keywords: GIS, six fluoride, micro water, control
引言
六氟化硫（SF6）气体常温常压下为无色、无味、无臭、无毒的不可燃气体，化学性质稳定。SF6气体还具有良好的电气绝缘性能及优异的灭弧性能，其耐电强度为同一压力下氮气的2.5倍，击穿电压是空气的2.5倍，灭弧能力是空气的100倍，是一种优于空气和油之间的新一代超高压绝缘介质材料。随着超高压输配电技术的发展，SF6凭借其较高的介电强度和优良的灭电弧性能，广泛用于GIS设备、大容量变压器、高压电缆等设备作为绝缘材料。但是，如果SF6气体中存在水分，将对SF6的化学性能及电气绝缘性能造成不良的影响，严重威胁设备安全、稳定运行。
1、水分对SF6气体及GIS设备的危害
在大电流开断时由于强烈的放电条件，SF6会分解成离子和原子团，而在放电过程终了时，其中大部分又会重新复合成SF6。但是，其中一部分会生成有害的低氟化物。这些物质的反应能力极强，当有水分和氧气存在时，这些分解产物又会与电极材料、水分等进一步反应生成组分十分复杂的多种化合物，将造成设备内部有机绝缘材料的性能劣化或金属的腐蚀，致使设备绝缘性能下降。
当设备中的水分含量较高时，在温度高于200℃就可能发生水解反应，生成SO2和HF。SO2可进一步与H2O反应生成亚硫酸。氢氟酸和亚硫酸都具有腐蚀性，可严重腐蚀电气设备。SF6气体中的水分会加剧低氟化物的水解。电弧高温可达5000~10000℃以上，在这样的高温下，SF6可分解成原子态的硫和氟。电弧熄灭后，S、F原子重新结合成SF6，但其中仍有一部分结合不完全而生成低氟化物。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于水分的存在，低氟化物可进一步水解生成氟化亚硫酸。SF6气体分解产物的水解反应会阻碍SF6气体分解产物的复合，降低SF6气体介质恢复强度，从而降低SF6气体的绝缘强度和灭弧能力。
SF6气体分解产物水解后产生的物质对人体有着毒害作用。这些有毒物质主要损害人体的呼吸系统，中毒后出现类似感冒、皮肤过敏、恶心、疲劳等不良反应，吸入剂量大时，会出现更加严重的后果。
SF6气体中的水分主要以水蒸气的形式存在，当水分含量超过一定值，且温度下降时，过多的水蒸气便会凝结成露，附着在设备绝缘件及导电部件表面，引起沿面放电，导致击穿电压显著下降，在、严重时引起设备击穿事故的发生。
2、GIS设备SF6气体微水超标的原因
造成GIS设备SF6气体水分含量超标的原因主要有以下几个方面：
（1）SF6新气中本身含有水分
SF6新气或SF6电气设备中运行的气体都不可避免的含有微量水分。SF6新气中的水分主要是生产过程中混入的，由于SF6在合成后，要经过热解、水洗、碱洗、干燥吸附等工艺，生产环节多，难免会遗留少量水分。其次，SF6气瓶在场时间的存放过程中，若储存环境不符合要求，气瓶的密封不好的话，大气中的水分会直接向气瓶内部渗透，导致水分含量增加。
（2）大气中的水分经由GIS设备密封薄弱环节渗透到设备内
GIS设备在长期运行过程中，不可避免的会有部分SF6气体往外泄露，同时设备内部的水分含量也会增加，这是因为设备内外水蒸气的相对压差导致的。虽然设备内部的压力高外部压力，但因设备内SF6气体中水蒸气分压力小于设备外部的水蒸气分压力，由此导致水蒸气由设备外部向其内部渗透。例如当环境温度为20℃，相对湿度为85%时，水蒸气饱和压力为2.33×10-3MPa，则此时水蒸气分压力为：
2.33×10-3×0.85=1.98×10-3MPa
当设备内SF6气体压力为0.6MPa，水分含量为300ppm时，设备内部水蒸气分压力为：
0.6×300×10-6=0.18×10-3MPa
设备内外水蒸气分压差达11倍，由此可见，环境湿度增加，设备内外水蒸气压差也随之增加，水分也越容易向设备内部渗透；设备内部水分含量越低，则水蒸气压差也越大，也会导致生蒸汽越容易向设备内部渗透。
（3）GIS设备在组装维修检查和补气过程中混入水分
设备安装和检修维护过程中也会将空气中的水分带入设备内部，如绝缘件在空气中暴露的时间过长而受潮，吸附剂活化处理时间不够，干燥不彻底，安装时暴露在空气中时间过长等，可能带入数量可观的水分。设备在抽真空补气时，工作人员不按有关规定和检修工艺操作要求进行操作，如充气时气瓶未倒立放置，管路、接口不干燥或装配时暴露在空气中的时间过长等导致水分带入。
3、GIS设备SF6气体微水的控制措施
通过以上对SF6气体水分含量超标原因的分析，水分的侵入环节贯穿SF6气体绝缘设备的整个过程，为达到良好的控制效果，要从设备整个维护过程入手，做好关键工序的质量把关。
（1）把好SF6新气质量关。
新气到货后应对生产厂家名称、装罐日期、批号及质量检验单进行复核、检验，合格后方可使用。SF6气瓶放置在阴凉干燥、通风良好地方，防潮防晒，并不得有水分或油污粘在阀门上，未经检验合格的SF6新气气瓶和已检验合格的气体气瓶应分别存放，以免误用。存放半年以上的新气，使用前要检验其微水量和空气，符合标准后方准使用。为了保证SF6气体新气的质量和纯度，使用前应严格按照GB/T 12022-2006《工业六氟化硫》进行检测。
（2）把牢设备组装质量关
改善SF6高压电气设备组装和维修检查过程中的环境状况，控制环境空气湿度不大于30%，尽量减少环境中的水分向设备内部渗透。安装检修人员须严格遵循相关工艺要求进行组装和维修，在设备组装之前使用丙酮对设备表面进行彻底清洁，组装过程中对人员触摸过的部位及时进行清洁，防止水分遗留在部件表面。控制好密封件的质量，采用渗透率小的密封件，加强断路器密封面的加工、组装质量，保证密封良好。断路器法兰面及动密封都用双密封圈密封，一可加强密封效果，减少SF6气体的漏气量，二可减少外界水分进入SF6断路器中。采用高效吸附剂，使用前进行活化处理，安装时尽量缩短暴露于大气中的时间，减少吸附剂自身带入的水分。
（3）控好设备抽真空及充气操作关
严格按照《高压开关设备六氟化硫气体密封试验方法》GB11023-1989和《气体绝缘金属封闭开关设备运行及维护规程》
DL/T603-1996的要求对设备进行瞅着真空操作，真空度达到133Pa开始计算时间，维持真空泵运转至少在30min以上，尽量抽出设备内部的水分，停泵后静观5h以上，检查设备气室真空度变化不超过67Pa，极限不超过133Pa，否则应检查漏电并进行处理直至合格，抽真空要有专人负责，防止误操作而引起的真空泵油倒灌事故。
充气操作应在晴朗干燥天气进行，并提前对充气管路进行干燥处理，对于长时间不用的管路应进行烘干处理，充气的管子必须用聚四氟乙烯管，并确保管子内部干燥，无油无灰尘，充气前用新的SF6气体进行冲洗。
（4）管好设备维护关
加强运行中GIS设备SF6气体微水量的监视测量，建立定期检查记录设备压力及测量微水含量的制度。对于运行中的设备，当发现压力表在同一温度下前后两次读数的差值达到0.01～0.03Mpa时应全面检漏，找出漏点，并及时进行处理，如不具备条件应适当缩短SF6微水检测周期。设备安装完毕充气24h后，应进行SF6气体微水测量，设备通电后每3个月测量一次，直至稳定，以后应定期测量对微水含量。
4、结束语
总而言之，水分对SF6气体及设备的影响是非常大的，SF6气体微水含量的多少直接关系到SF6气体绝缘强度的高低及设备的安全稳定运行。对SF6气体的微水含量，要从预防入手，以监督为主，严格把控设备组装、充气、维护各个环节关键点，建立SF6微水定期检测机制，确保GIS设备的安全稳定运行。
参考文献
[1]罗学琛，SF6气体绝缘全封闭组合电器（GIS），中国电力出版社
[2]GB/T12022-2006，工业六氟化硫
作者简介：
潘政（1987—），男，云南大理人，助理工程师，主要从事水电厂电气一次设备检修与维护工作。
论文作者:潘政1,李金2
论文发表刊物:《电力设备》2016年第9期
论文发表时间:2016/7/1
标签：设备论文; 气体论文; 水分论文; 水蒸气论文; 含量论文; 压力论文; 氟化物论文; 《电力设备》2016年第9期论文;