500kV SF6斷路器的氣體微水檢測和研究

趙冬冬

【摘 要】隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國的電網(wǎng)得到了廣泛的普及，而用電的安全也成了一個十分重要的問題。眾所周知，在各家各戶的電路保護(hù)中最常用的就是斷路器，傳統(tǒng)類型的斷路器大都有這樣或那樣的弊端，針對這樣的現(xiàn)象，我們現(xiàn)階段不僅研發(fā)SF₆斷路器，還將其廣泛應(yīng)用在了各家各戶。但SF₆斷路器在使用過程中會存在一定的水分，這將嚴(yán)重影響其功能的發(fā)揮和電路的安全，因而有必要對其進(jìn)行微水測試。本文從SF₆斷路器的特點(diǎn)出發(fā)，分析SF₆氣體的性質(zhì)以及微水測試的方法和意義，并探討了SF₆斷路器中水分的來源和如何控制SF₆斷路器中的水分。

【關(guān)鍵詞】SF₆斷路器;微水測試;研究

一、引言

隨著我國電網(wǎng)的普及和人民生活水平的改善，現(xiàn)階段，我國各家各戶不僅有電可用，而且都有足夠的電使用。但隨著用電器以及用電器功率的增加，使得電路中的電流有時過大，進(jìn)而導(dǎo)致電路破壞。為解決這樣的情況，我國電路中普遍采用了SF₆斷路器。SF₆斷路器的電路安全保證能力比其他類型的斷路器要好，但SF₆氣體在工作時假如遇到了水分，不僅僅是其主要的絕緣和滅弧功能受到一定的影響，而且SF₆氣體也將表現(xiàn)出無色無味的毒性，該氣體的密度是比空氣的密度大的，產(chǎn)生的氣體不會飄散走而是在原地下沉，這將對路過的人員和維修人員產(chǎn)生一定的中毒可能。

二、SF₆斷路器的特點(diǎn)

SF₆斷路器因具有其他類型所不具有的特點(diǎn)而得到了廣泛的使用。一是SF₆斷路器具有良好的理化性能、絕緣性能、滅弧性能;二是SF₆斷路器可以在短時間內(nèi)多次的斷開和閉合，而且基本不產(chǎn)生火花，噪聲也很低;三是SF₆斷路器的體積小、質(zhì)量輕但卻具有更大的容量;四是SF₆斷路器工作可靠性高，很少會發(fā)生損壞，因而對維修的需要求也不高;五是在開斷容性電流時不會發(fā)生重燃現(xiàn)象，在開斷感性電流時不會發(fā)生過電壓現(xiàn)象。

三、SF₆氣體的性質(zhì)

本文探討的微水測試的主體是SF₆氣體，因而要對SF₆氣體的性質(zhì)做一定的分析，筆者主要從物理和電化學(xué)兩個方面展開分析。

1物理性質(zhì)

SF₆氣體常溫下為氣體，但其分子量和密度（常溫常壓下約為空氣密度的5倍）較大;當(dāng)達(dá)到45.6攝氏度時，對SF₆氣體壓縮將使得SF₆氣體液化，因而大多數(shù)情況下大都借助高壓瓶進(jìn)行儲存;最重要的是在常溫常壓下該氣體是無色無味無毒不可燃的。

2電化學(xué)性質(zhì)

一是SF₆作為一種電負(fù)性氣體，它具有良好的電子吸附能力和滅弧能力，而且SF₆氣體的耐電壓強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于氮?dú)獾葰怏w;二是SF₆（純凈狀態(tài)下）作為一種惰性氣體，在電弧作用下，只有當(dāng)溫度達(dá)到4000K時才會發(fā)生分解（產(chǎn)物為單原子的硫和氟），而電弧消失后，基本所有的分解產(chǎn)物都可以重新轉(zhuǎn)化為SF₆氣體分子，因而安全性和循環(huán)利用性很高。

四、SF₆斷路器微水測試的方法及意義

1.微水測試的方法

為保證SF₆斷路器的可靠，我國對SF₆斷路器的微水測試有著明確的規(guī)定，在交接時要進(jìn)行微水測試;大修或者是新裝后要保證一年內(nèi)進(jìn)行一次微水測試，假如沒有異常情況三年進(jìn)行一次微水測試;此外，在大修后和必要時都要進(jìn)行微水測試。由于微水測試的必要性因而要有必要的測試方法。

1.1利用重量法進(jìn)行微水測試

該方法需要借助高質(zhì)量的吸濕劑，首先要對吸濕劑進(jìn)行稱重，并準(zhǔn)確和精確記錄下吸濕劑的質(zhì)量。在保證空氣中水分不會干擾實(shí)驗的前提下，當(dāng)SF₆斷路器經(jīng)過吸濕劑后，立即對吸濕劑稱重并準(zhǔn)確和精確的進(jìn)行記錄，最后對兩次數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，得到SF₆斷路器中的水分的質(zhì)量。由于這種微水測試的操作條件和操作要求都極為苛刻，因而很難保證測量的準(zhǔn)確度。

1.2 借助露點(diǎn)法進(jìn)行微水測試

該方法在進(jìn)行微水測試前有一定的溫度要求，即測試系統(tǒng)的溫度要略低于SF₆斷路器中水蒸氣的飽和溫度即露點(diǎn)溫度，在測試時，測試系統(tǒng)根據(jù)微水測試情況發(fā)出相應(yīng)的電信號，然后借助電信號放大設(shè)備進(jìn)行輸出，最終根據(jù)輸出值和露點(diǎn)值的對比確定SF₆氣體中的水分含量。這樣的微水測試方法僅需對溫度進(jìn)行控制，而且對溫度的要求也不是特別的嚴(yán)格，因而在SF₆斷電器的微水測試中得到了廣泛的應(yīng)用。

1.3 利用電解法進(jìn)行微水測試

電解法是通過收集SF₆斷電器中的氣體，在收集的SF₆氣體中接入正負(fù)電極，并對電極進(jìn)行間歇式的通電進(jìn)而將收集的SF₆氣體不斷電解，然后根據(jù)電解的情況獲得SF₆氣體的水分信息。由于電解法微水測試中進(jìn)行了多次電解，因而可以借助加權(quán)法確定最終的水分含量，這樣將可以在一定程度上增加測量的精度。

2.SF₆斷路器微水測試的意義

SF₆氣體中的水分會影響SF₆氣體的使用，在高溫高壓電弧的作用下將發(fā)生水反應(yīng)，生成一定的酸性物質(zhì)，這些酸性物質(zhì)將會腐蝕SF₆斷路器;尤其是在高溫高壓電弧的作用下生成的低氟化物，它具有很強(qiáng)的毒性，嚴(yán)重威脅人員的安全;而高溫高壓電弧下生成的氟硫化合物還可以與水分發(fā)生進(jìn)一步的反應(yīng)，生成不僅有毒，而且腐蝕性特別強(qiáng)的硫酸、氫氟酸等其他化學(xué)物質(zhì)，這將造成SF₆斷路器的絕緣外殼和金屬導(dǎo)線的嚴(yán)重腐蝕，絕緣功能和電路安全保護(hù)功能將大大下降。此外，假若SF₆斷路器處于溫差變化較大的環(huán)境中時，當(dāng)氣溫急劇下降，SF₆氣體中的水分可能發(fā)生低溫凝固現(xiàn)象，凝固在SF₆斷路器內(nèi)部的水分會使SF₆斷路器發(fā)生閃絡(luò)現(xiàn)象，嚴(yán)重時將直接造成SF₆斷路器的爆炸?；谶@樣的狀況，我們務(wù)必要對斷路器進(jìn)行必要的微水測試，以保證電路和人員的安全。

五、SF₆斷路器中水分的來源即控制方式

1.新氣中分水的來源

SF₆氣體中水分的來源是十分廣泛的，對于未使用過的SF₆氣體來說也不例外。筆者認(rèn)為新氣中的水分主要有以下幾個來源：一是SF₆氣體的生產(chǎn)廠家不僅工作量大而且魚龍混雜使得生產(chǎn)的SF₆氣體不合格;二是在SF₆斷路器的運(yùn)輸過程中可能要經(jīng)過濕氣較重的南方等地，而對SF₆斷路器的密封又不到位，使得在運(yùn)輸過程中SF₆氣體中的水分增加;三是在長期的儲存過程中，SF₆氣體中的水分逐漸的積累，漸漸地超過了SF₆氣體中水分要求的標(biāo)準(zhǔn)。

2.充SF₆氣體的電器設(shè)備中的水分來源

一是由于所充的SF₆氣體本身存在一定的水分;二是在充氣前未

對氣體進(jìn)行凈化處理或凈化處理不達(dá)標(biāo);三是設(shè)備密封性存在一定的問題，使得有一定的水分滲透到SF₆氣體中。

2.如何控制SF₆斷路器中的水分含量

SF₆斷路器安全高效的工作的前提就是控制好SF₆氣體中的水分，筆者認(rèn)為主要有以下措施：在SF₆斷路器制造過程中要嚴(yán)格把關(guān)，控制好絕緣件的處理，控制好密封件的質(zhì)量，保證吸附劑的吸附作用長期可靠;充氣的過程要防止水分進(jìn)入;運(yùn)輸過程中務(wù)必要要有一定的密封措施;此外，必要時要定期的進(jìn)行微水測試。

六、結(jié)束語

電能的廣泛使用使得SF₆斷路器的使用十分廣泛，但SF₆斷路器中的水分嚴(yán)重影響SF₆斷路器的使用。微水測試是檢驗SF₆斷路器中SF₆氣體水分含量的重要措施，為保證SF₆斷路器真正起到保護(hù)電路安全的作用，我們必須要將微水測試重視起來，以使我們更好、更安全的使用電能。

參考文獻(xiàn)：

[1]邱勇仁.提高GIS設(shè)備SF₆氣體微水與密度監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)可靠性[J].冶金動力，2013（08）.

（作者單位：國網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司）