聚氨酯吸附SF6對高壓開關產品檢漏影響

顏晨光，劉宏斌，王光明

（1.西安西電開關電氣有限公司，陜西 西安710077；2.西安西電高壓開關有限責任公司，陜西 西安710018）

0 引言

電流互感器（CT）是GIS開關產品中必不可少的關鍵元件之一，對于CT在GIS中安裝方式有螺桿壓緊式、整體環氧澆注式、聚氨酯澆注固定式。螺桿壓緊式具有結構簡單、成本低等特點；整體環氧澆注式CT具有體積小、質量輕、絕緣性好和可靠性高等特點；聚氨酯澆注固定式具有固定可靠、工藝過程簡潔，能源消耗低等優點。隨著電力系統向超高壓、特高壓、大容量方向的發展，電力系統對其設備安全可靠運行的要求日益增高，因電壓等級的不斷提高，電流互感器體積增大，產品制造難度加大，需要對CT使用原料充分研究，保證電網安全和可靠運行[1-5]。

由于高壓開關產品在生產過程，存在多次檢漏工序，而且產品檢漏，主要通過使用SF6檢漏儀進行檢測，尤其外置式CT結構GIS采用包扎法檢漏時，存在將CT部分包覆到檢漏區域中，如果聚氨酯具備一定吸附SF6能力，且處于SF6濃度較大的環境之中，容易因為其吸附SF6并散發于包扎法檢漏檢測環境中，導致SF6檢漏儀檢出值超標，錯誤判定開關產品漏氣，因此對聚氨酯是否具備吸附SF6能力進行研究。

1 實驗

1.1 實驗儀器

智能六氟化硫檢漏儀；SF6檢漏儀檢測時，所用儀器精度整定到1×10-8μL/L；DHG-400電熱恒溫鼓風烘箱。

1.2 試樣材料選擇

CT澆注專用環氧樹脂體系；CT澆注聚氨酯體系。

1.3 吸附原理

吸附是非均勻相物質在兩相界面上發生的傳質與富集過程：當流體(氣體或液體)與固體或多孔性固體顆粒相接觸時，流體中的某些成份會在固體表面積聚。根據吸附劑與被吸附物質之間的相互作用情況，一般將吸附過程分為物理吸附與化學吸附兩種類型。當吸附不涉及任何化學反應并且過程可逆時，稱之為物理吸附；反之，吸附涉及化學反應且不可逆時則為化學吸附。本文所涉及的吸附類型，僅考慮物理吸附類型。

1.4 判定吸附性能方法

根據在一定體積、一定濃度的SF6環境中，不同物質在時間一定的情況下，其對氣體的吸附能力不同，吸附于樣品表面的氣體量是不同的，然后將樣品放置在相同體積、相同狀況的空氣環境中，樣品吸附的SF6氣體將散發于該環境中，通過一定時間后，環境中SF6濃度將發生變化，通過檢測該環境的SF6濃度，即可判斷該樣品對SF6吸附能力。

1.5 吸附樣塊方案

（1）在對聚氨酯材料體系，測試其吸附六氟化硫性能時，設計制作聚氨酯試樣類型，制備了三類聚氨酯樣塊，即無發泡樣塊(正常樣塊)、發泡輕微樣塊、發泡較多樣塊。見圖1～圖3。

圖1 A樣（不發泡）

圖2 B樣（發泡輕微）

圖3 C樣（發泡較多）

（2）在測試環氧樹脂材料和聚氨酯材料吸附六氟化硫性能時，所采用的試樣為體積相近的標準試樣塊，見圖4～圖5。

圖4 聚氨酯材料樣塊

圖5 環氧樹脂材料樣塊

2 實驗結果及分析

2.1 實驗過程

將制備好的樣塊，在DHG-400電熱恒溫鼓風烘箱中，經過烘干處理后，放入規格相同自封口塑料袋中，向袋中充入SF6氣體，放置24 h后，將樣塊從自封口塑料袋中取出，放入新的自封口塑料袋中，靜置40 h時，用儀器精度整定到1×10-8μL/L的智能六氟化硫檢漏儀，分別測試自封口塑料袋SF6氣體濃度值，以判斷不同形態聚氨酯、及環氧樹脂材料體系與聚氨酯材料體系吸附SF6氣體性能。

2.2 不同聚氨酯樣塊的實驗

A、B、C三類聚氨酯樣塊SF6氣體檢漏儀檢測值圖片見圖6～圖8，SF6氣體檢漏濃度值見表1。

圖6 A樣SF6值

圖7 B樣SF6值

圖8 C樣SF6值

表1 SF6氣體檢漏濃度值（μL/L）

由表1數據可知，發泡越多，其材料表面積越大，吸附SF6能力越強，即聚氨酯材料吸附SF6能力，與其與氣體的接觸表面積成比例，對聚氨酯材料，隨發泡量增大，其表面積增大，在SF6氣體中，與氣體的接觸越多，吸附于聚氨酯表面的氣體越多，當樣塊轉移到充滿空氣的自封口塑料袋后，吸附于聚氨酯表面的SF6氣體，隨時間逐漸散發到自封口塑料袋內，使得不同樣塊袋內SF6氣體濃度不同。

2.3 聚氨酯樣塊與環氧樹脂樣塊的實驗

環氧樹脂材料體系與聚氨酯材料體系SF66氣體檢漏儀檢測值圖片見圖9～圖10，SF6氣體檢漏濃度值見表2。

圖9 聚氨酯樣SF6值

圖10 環氧樹脂樣SF6值

表2 SF6氣體檢漏濃度值（μL/L）

由表2數據可知，環氧樹脂材料樣袋中SF6濃度值 (6.4×10-8μL/L)，聚氨酯材料樣袋中SF6濃度值(1.4×10-5μL/L)，證明環氧樹脂吸附 SF6能力，遠低于聚氨酯材料吸附SF6能力，吸附能力差異約200倍，環氧材料分子構成見圖11，聚氨酯材料分子構成見圖12，對兩種材料的分子組成對比，可知環氧樹脂固化體系中，其分子結構包含的苯環數量遠高于聚氨酯固化體系，應由于苯環結構分子穩定性高，同等條件下，其本身固有體積遠遠大于其它分子體積，SF6氣體分子在其上不易浮著，其吸附SF6能力降低。

圖11 環氧樹脂主要分子構成

圖12 聚氨酯主要分子構成

3 結論

（1）環氧樹脂材料與聚氨酯材料都具有一定的吸附SF6氣體的能力（或特性），聚氨酯材料吸附SF6能力遠高于環氧樹脂材料吸附SF6能力（差異約200倍）。采用聚氨酯材料將會影響包扎法檢測高壓SF6開關設備年漏氣率檢驗的數據，采用環氧樹脂材料影響較少。

（2）外置式CT結構GIS采用包扎法檢漏時，采用聚氨酯材料將會影響包扎法檢測GIS年漏氣率的檢測結果，需采取相應措施，避免CT部分處于包扎檢漏范圍中。