Question

SF6设备中水分的危害有哪些?

Answer 1

SF6设备中水分的危害有哪些?

近年来SF6开关设备含水量超标已不是个别现象，这对电网的安全运行构成了严重的威胁。文章从水分的来源入手，分析了各种因素对SF6气体中含水量发生的影响；探讨了含水量标准现存的问题，以及测量的仪器、方法和置信度等问题，并提出了降低含水量的办法。
SF6气体优异的绝缘与灭弧性能，使SF6开关设备得到了广泛的使用。在我国SF6断路器的使用量：500 kV电网为100%；330 kV电网在60%以上；220 kV电网近20%；在35～110 kV系统的使用量也逐年增加。

　　近年来SF6开关设备含水量超标已不是个别现象，其起因多属制造和组装工艺不良所致。以500 kV SF6断路器为例，在运行条件基本相同的情况下，法国M．G公司的FA系列和法国的FX-32DL型SF6断路器微水超标的台数占该型断路器投运量的40%，而三菱、日立和西门子公司生产的SFM-550、OFPT-50和3AS5型SF6断路器却未发现这种问题，看来与法国生产技术条件要求不严格有关。当然，微水超标的现象也与下列因素有关，诸如：现行标准没有涉及到环境温度因素；环境温度对微水测量值有影响，以及由于使用测量仪器的不同而引起测量误差等等。这是本文需要重点评述的问题。

1 开关设备中水分的来源与危害
1.1　水分的来源
1.1.1　SF6新气中固有残留水分。这是由于生产工艺过程中不可能绝对排除水分的缘故。
1.1.2　设备零部件，特别是环氧树脂支撑件和拉杆中吸收的水分是最主要的水源，且大部分是在组装时进入元件和容器内表面的。这些存在于硬件中的水分，在某些条件下还可以扩散到SF6气体中。
1.1.3　外部侵入的水分。
1.2　SF6气体中水分的危害
1.2.1　SF6气体中混杂的水分通常以水蒸汽形式存在。在较低温度下，水蒸汽可能凝结成露附着在零件表面，如附着在绝缘件表面就有可能产生沿面放电。实际上SF6开关设备的内绝缘事故主要是由SF6气体中水分凝露造成的。
1.2.2　水分的危害更主要的是在电弧作用下SF6气体分解过程中产生反应。在电弧或电晕高温作用下，SF6将被分解为SF4，SO2F2(氟化硫酰)，SOF2(氟化亚硫酰)，HF和SO2等有毒物质。生成物HF(氢氟酸)是所有酸中腐蚀性最强的，SO2遇水会生成亚硫酸H2SO3，这也是有腐蚀性的物质。由此看来，如SF6气体中含有水分，不仅降低设备的绝缘强度，而且危害人体健康，因而控制SF6气体中水分含量是十分必要的。
2　环境温度对SF6气体中水分含量的影响
　　在对SF6断路器进行微水测量时发现，对同一台断路器，由于测量时环境温度不同，其测量结果相差很大，且微水测量值随环境温度的增高而增大。
　　在英文杂志《Electrical World》—1992，206(3)P58～60的“减少GIS中的水分提高可靠性”一文中对此问题是这样论述的：“水分子通过两种不同的机理存在于硬件中：吸收和吸附。水分在某些条件下可扩散入SF6中。
3　减小测量误差增大测量数值的可比性
　　《高电压技术》1988年第1期“运行中SF6气体水分含量的测试及研究”一文指出，气体微水测试仪的不同及测试技术上的差异对测试结果影响很大，对同一气瓶使用10种仪器进行测定，结果最大为70.5×10-6，最小为3.0×10－6，相差23.5倍。
4　我国现行SF6气体中水分含量的标准问题
　　我国现行标准中均未涉及环境温度因素。因此，难以确定在不同环境温度下测得SF6气体含水量是否符合标准的要求。但鉴于SF6开关设备的结构各异，难以确定一个通用的SF6气体含水量与环境温度的关系曲线。
5　减少含水量的推荐措施
　　① 减少SF6开关设备制造期水分的残留量。
　　② 设备在自然环境下安装时间，最好安排在高温季节，以便多抽出一些设备中放出的水分。
　　③ 从防止水分侵入角度出发，增强密封结构的严密性。
　　④ GIS内每个气隔单元都应安放吸附剂。最好选用F-03型吸附剂，这种吸附剂不仅能消除水分，还能有效地消除电弧分解物。同时减少了电弧分解物对人体和电器设备的危害。