GIS设备微水超标的原因及控制措施李兆飞

GIS设备微水超标的原因及控制措施李兆飞

李兆飞

（神华神东电力重庆万州港电有限责任公司重庆市万州区新田镇404027）

摘要：文中阐述了GIS设备微水超标的危害性。就SF6气体新气的水分、断路器充入SF6气体过程、绝缘件、吸附剂、密封件、断路器的泄漏点六个方面进行了微水超标原因分析。论述了GIS微水超标的处理方法和采取的防范措施。

关键词：GIS微水超标；危害性；原因分析；控制措施

一、GIS及SF6气体的特点

六氟化硫断路器具有断口电压高、开断能力、允许连续开断的次数较多，噪声低和无火花危险，而且断路器尺寸小、重量轻、容量大、不需要维修或少维修。这些优点使传统的油断路器和压缩空气断路器无法与其相比，在超高压领域中几乎全部取代了其他类型断路器；另外在中压配电方面，六氟化硫断路器具有在开断容性电流时不重燃，以及开断感性电流时不产生过电压等优点，正逐步取代其他类型的断路器。六氟化硫断路器的优良性能得益于SF6气体良好的灭弧特性。SF6是无色、无味、无毒，不可燃的惰性气体，具有优异的冷却电弧特性，介电强度远远超过传统的绝缘气体。在均匀电场下，SF6的介质强度为同一气压下空气的2.5—3倍，在4个大气压，其介质电强度与变压器油相当。由于SF6的介质强度高，对相同电压级和开断电流相近的断路器，SF6的串联断口要少。

二、SF6气体微水超标的危害性

常态下，SF6气体无色无味，有良好的绝缘性能和灭弧性能，一旦大气中的水分浸入或固体介质表面受潮，则电气强度会显著下降。纯净SF6气体，在运行中，受电弧放电或高温后，会分解成单体的氟、硫和氟硫化合物，电弧消失后会又化合成稳定的SF6气体。当气体中含有水分时，出现的氟硫化合物会与水反应生成腐蚀性很强的氢氟酸、硫酸和其他毒性很强的化学物质等，危及维护人员的生命安全，对断路器的绝缘材料或金属材料造成腐蚀，使绝缘劣化，甚至发生设备爆炸。湿度严重超标时，会引起盘式绝缘子结露，从而造成绝缘子表面闪络事故。湿度超标还会降低气体的绝缘强度。

三、台山电厂GIS微水超标情况

台山电厂500KVGIS是瑞士ABB公司生产全套GIS室内配电装置。05年12月投入运行。06年10月17日进行微水含量测试时，测得3号主变进线A、B、C三相PT的微水含量超标，06年11月6日对3号主变进线A、B、C三相PT的气室的SF6气体进行更换处理：06年11月21日测量其微水含量还是超标。07年2月对3号主变进线A、B、C三相PT的气室的SF6气体进行更换并加装了吸附剂。07年3月26日及08年1月30日测量微水合格。2009年4月28日，对GIS进行定期微水测试时发现11个PT气室中共有6个气室微水含量超标。

四、SF6气体微水超标的原因分析

SF6气体微水超标的原因，主要有以下六个方面：

1、SF6气体新气的水分不合格。造成新气不合格的原因，一是制气厂对新气检测不严格，二是运输过程中和存放环境不符合要求，三是存储时间过长。

2、断路器充入SF6气体时带进水分。断路器充气时，工作人员不按有关规程和检修工艺操作要求进行操作，如充气时气瓶未倒立放置；管路、接口不干燥或装配时暴露在空气中的时间过长工等导致水分带进。

3、绝缘件带入的水分。厂家在装配前对绝缘未作干燥处理或干燥处理不合格。断路器在解体检修时，绝缘件暴露在空气中的时间过长而受潮。

4、吸附剂带入的水分。吸附剂对SF6气体中水分和各种主要的分解物都具有较好的吸附能力，如果吸附剂活化处理时间短，没有彻底干燥，安装时暴露在空气中时间过长而受潮，吸附剂可能带入数量可观的水分。

5、透过密封件渗入的水分。气体中含水量持续上升无疑是外部水蒸汽向设备内部渗透的结果。在SF6断路器中SF6气体的压力比外界高5倍，但外界的水分压力比内部高。例如，断路器的充气压力为0.5mpa，SF6气体水分体积分数为30×10-6，则水的压力为0.5×30×10-6=0.015×10-3mpa，外界的温度为20℃时，相对湿度70，则水蒸气的饱和压力为2.38×10-3×0.7=1.666×10-3mpa，所以外界水压力比内部水分高1.666×10-3/0.015×10-3=111倍。而水分子呈v形结构，其等效分子直径仅为SF6分子的0.7倍，渗透力极强，在内外巨大压差作用下，大气中的水分会逐渐通过密封件渗入断路器的SF6气体中。

6、断路器的泄漏点渗入的水分。充气口、管路接头、法兰处渗漏、铝铸件砂孔等泄漏点，是水份渗入断路器内部的通道，空气中的水蒸气逐渐渗透到设备的内部，因为该过程是一个持续的过程，时间越长，渗入的水份就越多，由此进入SF6气体中的水份占有较大比重。

从历年微水测试情况分析，台山电厂500kVGISPT间隔气室微水超标的主要原因为绝缘件带入的水分和厂家在装配前对绝缘未作干燥处理或干燥处理不合格。

五、SF6气体含水量的控制措施

运行中的SF6断路器，对于SF6气体的微水量要求相当严格，因为它直接影响断路器的安全运行，要完全清除SF6断路器内SF6气体的水分是不可能的，但是掌握SF6气体微水超标的原因，采取相应的预防控制措施，减少SF6气体中的水分，可以保证和提高断路器的安全运行可靠性。如何降低运行中断路器的SF6气体含水量，可采取如下措施：

1、控制SF6新气质量关。根据《安规》的规定，SF6新气应具有厂家名称、装灌日期、批号及质量检验单。新气到货后应按有关规定进行复核、检验，合格后方可使用。存放半年以上的新气，使用前要检验其微水量和空气，符合标准后方准使用。SF6气瓶放置在阴凉干燥、通风良好地方，防潮防晒，并不得有水分或油污粘在阀门上，未经检验合格的SF6新气气瓶和已检验合格的气体气瓶应分别存放，以免误用。为了保证SF6气体新气的质量和纯度，充入断路器之前进行微水测试，并要符合我国的SF6气体新气的质量标准。

新六氟化硫（包括再生气体）分析项目及质量指标如下表：

2、控制绝缘件的处理关。绝缘件出厂时，如果没有进行特殊密封包装，安装前又未做干燥处理，则绝缘件在运行中所释放的水份将在气体含水量占有很大比重。因此绝缘件干燥处理完毕后立即进行密封包装，在安装现场未组装的绝缘件应存放在有干燥氮气的容器中。

3、控制密封件的质量关。采用渗透率小的密封件，加强断路器密封面的加工、组装的质量管理，保证密封良好。断路器法兰面及动密封都用双密封圈密封，一可加强密封效果，减少SF6气体的漏气量，二可减少外界水分进入SF6断路器中。

4、控制吸附剂的质量关。采用高效吸附剂，使用前进行活化处理，安装时尽量缩短暴露于大气中的时间，减少吸附剂自身带入的水分。

5、控制充气的操作关。应在晴朗干燥天气进行充气，并严格按照有关规程和检修工艺操作要求进行操作。充气的管子必须用聚四氟乙烯管，管子内部干燥，无油无灰尘，充气前用新的SF6气体进行冲洗。

6、加强运行中SF6气体检漏关。断路器在运行中，当发现压力表在同一温度下前后两次读数的差值达到0.01-0.03mpa时应全面检漏，找出漏点。

7、加强运行中SF6气体微水量的监视测量关。设备安装完毕充气24h后，应进行SF6气体微水量测量，设备通电后每三个月测量一次，直至稳定后，以后每一至三年检测一次微水量，对于微水量超过管理标准的应进行干燥处理。

通过以上七个环节的严格管理，可以控制SF6断路器SF6气体的微水量。

根据以上分析和控制措施的严格实施，2009年5月下旬对台山电厂500KV3、4、5号主变进线A、B、C相PT气室进行了SF6气体和吸附剂的更换，更换后SF6气体的微水含量均在运行标准范围内。目前500KVGIS设备运行良好，但PT气室的微水含量的变化需要我们继续观察、探讨和分析。

参考文献：

[1]GB/T8905—2012《六氟化硫电气设备中气体管理和检测导则》北京：中国电力出版社，2002

[2]罗学琛，SF6气体绝缘全封闭组合电器（GIS），中国电力出版社

[3]GB/T12022-2014，工业六氟化硫