鄭 桓

SF6斷路器具有斷口電壓高、開(kāi)斷能力強(qiáng)、允許連續(xù)開(kāi)斷的次數(shù)較多，噪聲低和無(wú)火花危險(xiǎn)，而且斷路器尺寸小、重量輕、容量大、維修少等優(yōu)點(diǎn)。這使得SF6斷路器廣泛應(yīng)用于當(dāng)今的電網(wǎng)中。然而SF6斷路器微水超標(biāo)會(huì)對(duì)斷路器使用造成很大影響，因此，我們對(duì)引起SF6斷路器微水超標(biāo)的原因及控制處理措施展開(kāi)討論。

一、SF6氣體的優(yōu)點(diǎn)

SF6的分子和自由電子有非常好的混合性。當(dāng)電子和SF6分子接觸時(shí)幾乎100％的混合而組成重的負(fù)離子，這種性能對(duì)剩余弧柱的消電離及滅弧有極大的使用價(jià)值。即SF 6具有很好的負(fù)電性，它的分子能迅速捕捉自由電子而形成負(fù)離子。這些負(fù)離子的導(dǎo)電作用十分遲緩，從而加速了電弧間隙介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)率，因此有很好的滅弧性能。在1.01×105Pa氣壓下，SF6的滅弧性能是空氣的100倍，并且滅弧后不變質(zhì)，可重復(fù)使用。

SF6氣體優(yōu)良的絕緣和滅弧性能，使SF6斷路器具有如下優(yōu)點(diǎn)：開(kāi)斷能力強(qiáng)，斷口電壓允許做得較高，允許連續(xù)開(kāi)斷次數(shù)較多，適用于頻繁操作，噪音小，無(wú)火災(zāi)危險(xiǎn)，機(jī)電磨損小等，是一種性能優(yōu)異的“無(wú)維修”斷路器。

二、SF6氣體微水超標(biāo)的危害性

(一)SF6氣體是非常穩(wěn)定的，當(dāng)溫度低于500℃時(shí)一般不會(huì)自行分解，但當(dāng)水分含量較高時(shí)，溫度高于200℃時(shí)就可能產(chǎn)生水反應(yīng)，會(huì)生成亞硫酸和氫氟酸(HF)，它們都具有腐蝕性，可嚴(yán)重腐蝕設(shè)備。

(二)SF6在電弧作用下可分解，由于水分的存在會(huì)加劇低氟化物的水解，生成氟化亞硫酰。且水分的增加會(huì)加速其反應(yīng)。

(三)SF6被電弧分解成原子態(tài)s和F的同時(shí)，觸頭蒸發(fā)出大量的金屬Cu和W蒸汽，該蒸汽與SF6在高溫下會(huì)發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生金屬氟化物和低氟化物，生成的氟化亞硫酰、硫化氫都是劇毒，HF還可與含SiO₂元件反應(yīng)，腐蝕固體元件的表面。

(四)存在于SF6氣體中的水分本身一般不會(huì)對(duì)開(kāi)關(guān)裝置的絕緣有顯著的影響。但當(dāng)這些水分以液態(tài)存在于絕緣件的表面(特別是表面存在易于導(dǎo)電的物質(zhì))時(shí)，會(huì)降低沿絕緣件表面的電阻，并改變了絕緣件的電場(chǎng)。試驗(yàn)表明附著在絕緣件表面的水分可以使絕緣件的沿面放電電壓降到無(wú)水時(shí)的60％～80％。

(五)SF6的結(jié)霜問(wèn)題，在運(yùn)行中也是易遇到的問(wèn)題。在裝置內(nèi)的SF6氣體中的水氣結(jié)霜后，當(dāng)絕緣件的溫度回升到零度時(shí)，絕緣件表面的霜就會(huì)融成水并因此而降低絕緣件的絕緣強(qiáng)度。一般認(rèn)為只要把SF6氣體裝置中的水分降低到使其水氣的露點(diǎn)低于零度，水氣不可能凝結(jié)成水，而直接變成霜就可以避水氣對(duì)絕緣的影響。這種認(rèn)識(shí)是不全面的。如果露點(diǎn)溫度達(dá)到零度，這時(shí)霜開(kāi)始融化成水。這一過(guò)程在使用中是經(jīng)常發(fā)生的，這就必然會(huì)降低設(shè)備的絕緣。只有升溫的過(guò)程極其緩慢，當(dāng)霜的溫度未達(dá)到零度之前就都升華為水氣了時(shí)，才不會(huì)出現(xiàn)水態(tài)。霜變成水決定于：①升溫的程度；②露點(diǎn)的高低；③SF6氣體的多少；④裝置內(nèi)水氣的多少。

三、SF6氣體微水超標(biāo)的原因

SF6氣體微水超標(biāo)的原因，主要有以下六個(gè)方面：

(一)SF6氣體新氣的水分不合格

造成新氣不合格的原因，一是制氣廠對(duì)新氣檢測(cè)不嚴(yán)格，二是運(yùn)輸過(guò)程中和存放環(huán)境不符合要求，三是存儲(chǔ)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

(二)斷路器充入SF6氣體時(shí)帶進(jìn)水分

斷路器充氣時(shí)，工作人員不按有關(guān)規(guī)程和檢修工藝操作要求進(jìn)行操作，如充氣時(shí)氣瓶未倒立放置；管路、接口不干燥或裝配時(shí)暴露在空氣中的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)工等導(dǎo)致水分帶進(jìn)。

(三)絕緣件帶入的水分

廠家在裝配前對(duì)絕緣未作干燥處理或干燥處理不合格。斷路器在解體檢修時(shí)，絕緣件暴露在空氣中的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而受潮。

(四)吸附劑帶入的水分

吸附劑對(duì)SF6氣體中水分和各種主要的分解物都具有較好的吸附能力，如果吸附劑活化處理時(shí)間短，沒(méi)有徹底干燥，安裝時(shí)暴露在空氣中時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而受潮，吸附劑可能帶入數(shù)量可觀的水分。

(五)透過(guò)密封件滲入的水分

在SF6斷路器中SF6氣體的壓力比外界高5倍，但外界的水分壓力比內(nèi)部高。例如，斷路器的充氣壓力為0.5Mpa，SF6氣體水分體積分?jǐn)?shù)為30×10－6，則水的壓力為0.5×30×10－6=0.015×10－3Mpa，外界的溫度為20℃時(shí)，相對(duì)濕度70％，則水蒸氣的飽和壓力為2.38×10－3×0.7=1.666×10－3Mpa，所以外界水壓力比內(nèi)部水分高1.666×10－3／0.015×10－3=111倍。而水分子呈V形結(jié)構(gòu)，其等效分子直徑僅為SF6分子的0.7倍，滲透力極強(qiáng)，在內(nèi)外巨大壓差作用下，大氣中的水分會(huì)逐漸通過(guò)密封件滲入斷路器的SF6氣體中。

(六)斷路器的泄漏點(diǎn)滲入的水分

充氣口、管路接頭、法蘭處滲漏、鋁鑄件砂孔等泄漏點(diǎn)，是水分滲入斷路器內(nèi)部的通道，空氣中的水蒸氣逐漸滲透到設(shè)備的內(nèi)部，因?yàn)樵撨^(guò)程是一個(gè)持續(xù)的過(guò)程，時(shí)間越長(zhǎng)。滲入的水分就越多，由此進(jìn)入SF6氣體中的水分占有較大比重。

四、SF6氣體含水量的控制措施

運(yùn)行中的SF6斷路器，對(duì)于SF6氣體的微水量要求相當(dāng)嚴(yán)格，因?yàn)樗苯佑绊憯嗦菲鞯陌踩\(yùn)行。如何降低運(yùn)行中斷路器的SF6氣體含水量，可采取如下措施：

(一)控制SF6新氣質(zhì)量關(guān)

根據(jù)《安規(guī)》的規(guī)定，SF6新氣應(yīng)具有廠家名稱(chēng)、裝灌日期、批號(hào)及質(zhì)量檢驗(yàn)單。新氣到貨后應(yīng)按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行復(fù)核、檢驗(yàn)，合格后方可使用。存放半年以上的新氣，使用前要檢驗(yàn)其微水量和空氣，符合標(biāo)準(zhǔn)后方準(zhǔn)使用。SF6氣瓶放置在陰涼干燥、通風(fēng)良好地方，防潮防曬，并不得有水分或油污粘在閥門(mén)上，未經(jīng)檢驗(yàn)合格的SF6新氣氣瓶和已檢驗(yàn)合格的氣體氣瓶應(yīng)分別存放，以免誤用。

為了保證SF6氣體新氣的質(zhì)量和純度，充入斷路器之前進(jìn)行微水測(cè)試，并要符合我國(guó)的SF6氣體新氣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

(二)控制絕緣件的處理關(guān)

絕緣件出廠時(shí)，如果沒(méi)有進(jìn)行特殊密封包裝，安裝前又未做干燥處理，則絕緣件在運(yùn)行中所釋放的水分將在氣體含水量占有很大比重。因此絕緣件干燥處理完畢后立即進(jìn)行密封包裝，在安裝現(xiàn)場(chǎng)未組裝的絕緣件應(yīng)存放在有干燥氮?dú)獾娜萜髦小?/p>

(三)控制密封件的質(zhì)量關(guān)

采用滲透率小的密封件，加強(qiáng)斷路器密封面的加工、組裝的質(zhì)量管理，保證密封良好。斷路器法蘭面及動(dòng)密封都用雙密封圈密封，一可加強(qiáng)密封效果，減少SF6氣體的漏氣量，二可減少外界水分進(jìn)入SF6斷路器中。

(四)控制吸附劑的質(zhì)量關(guān)

采用高效吸附劑，使用前進(jìn)行活化處理，安裝時(shí)盡量縮短暴露于大氣中的時(shí)間，減少吸附劑自身帶入的水分。

(五)控制充氣的操作關(guān)

應(yīng)在晴朗干燥天氣進(jìn)行充氣，并嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)程和檢修工藝操作要求進(jìn)行操作。充氣的管子必須用聚四氟乙烯管，管子內(nèi)部干燥，無(wú)油無(wú)灰塵，充氣前用新的SF6氣體進(jìn)行沖洗。

(六)加強(qiáng)運(yùn)行中SF6氣體檢漏關(guān)

斷路器在運(yùn)行中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)壓力表在同一溫度下前后兩次讀數(shù)的差值達(dá)到0.01－0.03Mpa時(shí)應(yīng)全面檢漏，找出漏點(diǎn)。

(七)加強(qiáng)運(yùn)行中SF6氣體微水量的監(jiān)視測(cè)量關(guān)

設(shè)備安裝完畢充氣24h后，應(yīng)進(jìn)行SF6氣體微水量測(cè)量，設(shè)備通電后每三個(gè)月測(cè)量一次，直至穩(wěn)定后，以后每一至三年檢測(cè)一次微水量。對(duì)于微水量超過(guò)管理標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)進(jìn)行干燥處理。

通過(guò)以上七個(gè)環(huán)節(jié)的嚴(yán)格管理，可以控制SF6斷路器SF6氣體的微水量。

五、SF6微水超標(biāo)處理

SF6斷路器一旦檢測(cè)出微水含量超標(biāo)，就要對(duì)其進(jìn)行處理。

(一)首先回收SF6斷路器內(nèi)的SF6氣體，更換斷路器內(nèi)的吸附劑。

(二)充氮?dú)庵?.1MPa，抽真空至133Pa(絕對(duì)真空)。再充氮?dú)庵?.1Mpa，靜置24小時(shí)后測(cè)氮?dú)馕⑺?。如果不合格，就再次抽真空、充氮?dú)狻y(cè)氮?dú)馕⑺?/p>

(三)如果氮?dú)獾奈⑺细?，那么就抽真空，充SF5氣體，靜置24小時(shí)后測(cè)量微水含量，應(yīng)小于150μL／L。若合格，補(bǔ)充SF6氣體至額定壓力，即認(rèn)為處理完畢。

(四)處理后SF6氣體微水超標(biāo)狀況應(yīng)得到明顯改善。

(五)處理過(guò)程中使用高純氮，能干燥設(shè)備，降低使用SF6成本，保護(hù)環(huán)境。

六、結(jié)束語(yǔ)

SF6設(shè)備未來(lái)將在各方面得到廣泛應(yīng)用，了解SF6微水產(chǎn)生的原因，知道對(duì)SF6微水的控制措施，掌握SF6微水超標(biāo)的處理方法是每一位合格檢修人員的必備技能。