GIS設備中氣體分解影響因素分析

康寧 于文海 王飛

摘要：研究SF6氣體分析的基礎知識，了解如何分解SF6氣體，是設備維護和安全操作的良好指南，本文分析了影響因素與氣體分解的相應特征和初始效應，定量定性的關系是更好地理解SF6氣體分解的基礎。

關鍵詞：SF6氣體;GIS設備;電流強度

引言

純SF6氣體是一種無色、無味、無毒、不燃的氣體，具有較高的耐電性和較強的滅弧性能，因此廣泛應用于GIS等電氣設備中。GIS等電子設備在生產、安裝和運行過程中可能會出現各種問題，可能產生廢氣（電弧排放、火花排放、電暈排放或部分排放）和潮熱，導致SF6氣體的復雜分解，導致產生各種類型的有毒氣體，特別是SF4、SOF2、 、 、 、 、 HF和CF4等，降低設備的絕緣性，對工人構成危險。因此，研究GIS在不同類型排放和過熱之間的分解過程、衰減速率、分解產物和SF6氣體的相關含量，以及了解如何分解SF6氣體，是設備維護和安全的重要指導。

1電流強度

在電弧放電中，隨著電流的增加， + 的產量增長很快，而 的含量增長非常緩慢，目前 的產量幾乎是獨立的。一些國內科學家也得到了類似的實驗結果，他們認為在引弧過程中， 和 的含量隨著電弧電流的增加而不斷增加。在直流電暈釋放過程中， + 、 的含量在0～4μA的電流范圍內迅速增加。當I≥10μA時，隨著電流的增加， 、 增加， 的含量略有減少，而 與電流強度無關。在50Hz交流電暈釋放中，輸出功率為一定值時， 與電流變化無關，而 隨電流增加而增加。在I≥20μA時， 與電流強度無關。由于濕度和 含量不同等多種原因，交流和直流電暈的效果并不相同，電暈提取產品的轉化與電弧提取的產品有很大不同，這可能與提取強度有關，目前，很難把握分解物產量和電流強度之間的關系。

2 氣壓

高壓斷路器 為單壓，氣壓約0.7MPa。GIS的某些部件上的壓力，除斷路器外，通常不超過0.45MPa。實驗室材料中的總氣壓為100～400kPa，小于現場材料中的氣壓。在研究萃取過程時研究了空氣的影響，認為 和 的含量與風能/氣壓有關，而 和 的產生量與氣壓無關，這一點與直流電暈放電實驗得到的測試結果是一致的。 的產生量與 壓力無關， 的含量與功率/壓力有關。氣體分解產物實驗結果的穩定性可歸因于火花和電暈排放形式的低能量排放。在引弧中， + 的含量隨著氣體壓力的增加而略有增加， 的產生幾乎與氣壓無關，其他氣體分解產物尚無相關研究。

3水分含量

GIS設備中的水分是由于以下原因造成的：

1）G1S設備在生產、運輸、安裝、維修過程中可能會接觸到水分，水分會進入設備內部;

2）絕緣GIS設備的部件有0.1～0.5ppmv的水分，在運行過程中緩慢釋放到外界;

3）GIS設備上的吸附劑本身含有水分;

4） 氣體含有水分，但與新氣體一樣，必須經過干燥處理以保持一定的水分， 中發現的氣體含水量高。研究表明，氣體的含水量在很大程度上取決于環境溫度。

氣體中的水含量對電弧分解產物的形成和含量有顯著影響。由于存在水分和 等污雜質，提取完成后SF6氣體回收過程困難，產生 、 、 、 等氣體產物，水分對于在產品中產生穩定的氣體至關重要。水參與的一般公式如下：

在放電區，水分子分解成O和OH，OH與低氟含量的硫化物反應形成穩定的氣體產物，如 和 ，它們在放電區中分解并繼續與水反應較少。 和HF會溶解在電極表面或絕緣層中，與水反應形成強酸，腐蝕固體表面。例如，HF會損壞金屬并影響設備性能，為了更好地了解水的有效性，科學家們研究了在不同排放條件下包含各種液體的主要氣體產品。

直流電暈排放：隨著含水量的增加， 、 、 和HF增加， 產量減少; 產量隨著供水量的增加而減少。交流電暈50Hz放電：當含水量超過一定量時， 的產生量與含水量無關，而 隨著濕度的增加而略有增加。

局部放電：水分不影響 + 的產生量。

電弧放電：水分不影響 + 和 的產生， 的含量隨著初始含水量的增加而增加。

基于以上發現，可以得出結論，水分初始含量可能會影響某些氣體產物的形成;適量的水分會導致雜質氣體的形成;隨著一定能量的放電，多余的水分不影響氣體分解產物的形成。

結語

迄今為止，在SF6氣體分解產物的生產中提取能量、水分和 O2 方面取得了一些進展。 最初了解水分、 和硫氧化物的作用機理，以及能量提取與氣體分解產物形成之間的平衡關系，水分含量、 含量與氣體產物組成之間沒有太大的相關性。了解從 氣體分解產物中提取能量、水分和氧氣的作用，將有助于全面了解 氣體分解產物在放電或加熱失效時的過程，為深入研究 氣體分解過程奠定基礎。

參考文獻

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