GIS设备SF6气体水分的危害及其控制.doc

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1、GIS设备SF6气体水分的危害及其控制摘要：SF6气体具有良好的绝缘性能和灭弧性能，被广泛应用于高压开关设备中。但水分的存在会对电气设备的安全运行及SF6气体的电气性能产生影响。本文分析了水分存在的这种影响并提出了SF6气体水分的控制措施。关键词：SF6气体水分危害控制引言纯净的SF6是一种无色、无臭、无毒、化学性能稳定、不会燃烧的气体。在电气性质上具有绝缘性能良好、无火灾危险、灭弧性能好等诸多优点。因此随着电力行业的迅猛发展,以SF6气体为灭弧介质的断路器和GIS设备有了非常广泛的应用。SF6断路器以其维护方便、

2、使用寿命长和安全可靠等优势,在电力系统中得到广泛使用。在中石化金陵分公司热电厂，SF6断路器以及SF6电流、电压互感器共计74台，主要应用于110kV高压输电线路中，对金陵分公司供配电网的稳定和安全运行起到了非常重要的作用。SF6断路器优异的性能源于它所使用的绝缘气体SF6。SF6气体的纯品在常温下是基本无毒、不易燃烧、不易老化变质、不溶于变压器油和水、不易与气体和金属发生反应的，是已知化学安定性最好的物质之一。SF6气体有许多特性使其适用于电力设备，比如具有卓越的电绝缘性和灭弧特性。在相同条件下，其绝缘强度为空气

3、、氮气的2.5倍以上；其灭弧性能为空气的数十倍。它具有强电负性，其分子或原子可吸附电子形成负离子并和正离子复合，复合作用快，去游离作用强，尤其在电流过零前后，可使弧隙中带电粒子迅速减少，导电率下降，从而加速灭弧，并且可耐受很高的恢复电压，电弧在电流过零后不易复燃。电力行业标准《电力设备预防性试验规程》DL/T596-1996、国家标准《六氟化硫电气设备中气体管理和检验导则》GB/T8905-1996以及国际IEEE标准《IEEGuideforMoistureMeasuremenandControlinSF6Gas-

4、InsulatedEquipment》均对水分含量提出了明确规定。一、水分对SF6断路器性能的影响水分对断路器性能的影响主要表现在对产品绝缘性能、开断性能和对零部件的腐蚀作用三个方面。1.1水分对绝缘性能的影响水分在SF6气体中共有三种存在形式：气态、液态和固态。大量研究证明，当这些水分以气态或固态形式存在时，设备的绝缘性能一般不受影响。固态形式表现为在0℃及以下水分达到饱和气压时，在绝缘件的表面会覆盖冰霜。但是，当SF6气体含水分较重产生凝露时，这些分解物会受潮而呈现半导体特征，使绝缘子表面电阻下降，并改变了绝缘

5、件的电场。试验表明附着在绝缘件表面的水分可以使绝缘件的沿面放电电压降到无水时的60%～80%。1.2水分对开断性能的影响SF6被电弧分解后，主要的分解物是SF4+,其次是SF2+、SF5+、负离子F2-、F-及SF-,在电弧电流过零之后这些正、负离子很快（≤0.1ms）复合成负电性的SF6,使开关断口间的介质强度迅速恢复。水分的存在，对SF6电弧分解物的复合和断口间介质强度的恢复起阻碍作用。这是由于SF4被水解：这种恶性循环的结果，一方面使SF6分解量增加而复合量减少，吸附电子的能力减弱，开断能力下降；另一方面气体

6、中的腐蚀性物质量增大。1.3水分对断路器零部件的腐蚀作用SF6水解生成的氢氟酸（HF)是具有极强腐蚀性的酸性气体，HF不仅能腐蚀大多数有机和无机材料，而且能腐蚀玻璃、瓷器及填充石英粉的环氧树脂铸件。同时，氢氟酸对人的皮肤有强烈的刺激性和腐蚀性，可经皮肤吸收引起中毒，吸入高浓度的氢氟酸酸雾可致人立即死亡。SF6水解生成的硫酸(H2SO4)、二氧化硫(SO2)同样具有强腐蚀性，对设备产生腐蚀作用。同时，二氧化硫(SO2)是具有刺激性气味的有毒气体，损害人体粘膜及呼吸系统。二、水分进入SF6断路器的途径水分进入SF6断路

7、器的途径主要有以下五个方面：1）SF6新气带入。GB/T12022-2006规定，SF6新气中水分含量不得高于5×10-6（重量比）。符合IEC标准。2）断路器零部件（尤其是绝缘件）中吸附的水分。3）断路器安装或检修时从大气中带入的水分。SF6断路器安装完毕后，虽然进行了抽真空并用高纯度氮气干燥，但不可能把设备内壁所有的水分清除。4）吸附剂带入的水分。5）对于运行中的SF6断路器，水分可以通过密封圈渗透。SF6断路器密封圈面使用很多橡胶衬垫，运行多年后，密封垫老化，透过密封件和微孔渗入水分。运行中的SF6断路器，虽

8、然其内部气压要于外部大气压，但就水分而言，外部的水分压比内部的要大得多，如：环境温度为20℃，相对湿度为70%时，大气水分压为：其中：(5+1)为设备的气体的绝对压力，0.123为体积比转化为重量比的常数。内外水分压差为：如果外界气温更高，相对湿度更大，则内外水分压差更大，水分通过密封薄弱环节进入断路器内部的可能性更大。三、控制水分含量的措施1）SF6断路器