发电厂SF6断路器中气体潜在危害及防范措施

发电厂 SF6断路器中气体潜在危害及防范措施

孙俊斌

陕西能源赵石畔煤电有限公司 陕西 榆林 719000

[摘要] SF6断路器因其自身的优势，现在已经基本代替所有断路器。随着SF6断路器在电力生产中的大量使用,我们对SF6气体的性能以及多种指标如微水含量、压力等方面对设备的影响有了基本的了解,SF6气体的危害对人、对环境都有一定程度的危害，因此，我们必须重视。在这里对运行中应注意的事项、存在的问题、怎样预防做简要分析。

[关键词]SF6断路器；潜在的危害；防范措施

前言

SF6断路器所使用的灭弧气体就是六氟化硫气体，具有强灭弧能力、高耐电强度等特点，它在重量、体积、开断性能、载流能力、绝缘性能、环境适应性等方面都超过了油断路器，因此在电力系统得到广泛的应用。但是对于所使用的SF6气体的要求也比较多,在现场应用的过程中SF6气体总会避免不了含有一些水分和杂质,这些水分和杂质对电器的运行是有害的,还要不断地注入新的气体,陕北天气环境夏季高温、冬季寒冷，人员需根据设备具体情况进行检查与维护，在这一系列的过程中,都存在着一些潜在的危害和危险,对断路器也会产生不可避免的客观影响。

一、我厂SF6断路器的使用情况

陕西能源赵石畔煤电有限公司有两台1000MW机组和一个110KV变电站1000KV GIS是户外式布置，110KV GIS是户内是布置，其中1000kV SF6断路器2台，110kV SF6断路器3台，27kV SF6断路器2台。自2018年机组投产以来，到目前未出现过大的问题，但个别SF6气室的压力存在一定的降低，调查电力行业所用断路器在运行中存在的问题，总结出来有漏气、补气现象和设备大修工作。

二、六氟化硫的灭弧原理

1. SF6气体的分解温度（2000K）比空气（主要是氮气，分解温度约7000K）低，而需要的分解能（22.4eV）比空气（9.7eV）高，因此在分解时吸收的能量多，对弧柱的冷却作用强。由于气体分子的分解，在相应的分解温度上就出现气体导热率的高峰。

2. SF6在高温时分解出S原子、F原子和正负离子，与其他灭弧介质相比，有较大的游离度。在维持相同游离度时，弧柱温度就较低。因此，SF6气体中电弧电压也较低，燃弧时的电弧能量较小，对灭弧有利。

3. 由于SF6的强电负性，能吸附电子和正离子复合，故复合作用快，去游离作用强。尤其在电流过零前后，可使弧隙中带电粒子减少，导电率下降。SF6气体电弧的时间常数也很小，为微秒级或更小，在电弧电流过零后，弧柱温度将急剧下降，分解物急剧复合。因此SF6弧隙的介质强度及其恢复速度都很高，能耐受很高的恢复电压作用，电弧在电流过零后不易重燃。

4. SF6气体中电弧的熄灭原理与空气电弧和油中电弧是不同的，它并不仅依靠气流等的压力梯度所形成的等熵冷却作用，而主要是利用SF6气体特异的热化学性质和强电负性，使得SF6气体具有很强的灭弧能力。对于灭弧来说，供给大量新鲜的SF6中性分子并使之与电弧接触是有效的方法。

三、SF6气体的危害

长期以来，由于对SF6气体的使用、管理不善、而导致许多有毒的、具有腐蚀性的气体和固体分解物被排放到大气中，不但给我们赖以生存的环境造成了难以挽救的污染和破坏，同时还危及电器设备的正常运行和人们的身体健康。

1.对人员健康的危害

对于户内布置GIS，一旦发生SF6气体泄漏，流通极其缓慢，毒性分解物在室内沉积，不易排出，从而对进入GIS室的工作人员产生极大的危险。而且SF6气体的比重较氧气大，当发生SF6气体泄漏时SF6气体将在低层空间积聚，造成局部缺氧，使人窒息。另一方面SF6气体本身无色无味，发生泄漏后不易让人察觉，这就增加了对进入泄漏现场工作人员的潜在危险性。主要表现出症状：

（1）呼吸系统：刺激呼吸道，打喷嚏，呛咳， 咽部干燥，有烧灼感，继而呼吸不畅，胸闷气短，严重时呼吸困难，喉头水肿、溃烂。

（2）眼部：流泪，怕光，烧灼感，充血，水肿。

（3）皮肤：瘙痒，皮疹，接触处可能有红肿。

（4）消化道：吞咽困难，恶心，呕吐，腹痛。

（5）神经系统：突然头痛，头昏，全身软弱无力，感觉抑郁，严重会惊厥，抽搐，休克，猝倒，昏迷。

2.对环境的危害

近些年来，地球气候正经历一次以全球变暖为主要特征的显著变化。这种全球性的气候变暖是由自然的气候波动和人类活动所增强的温室效应共同引起的。现在全球每年生产的大约8500t SF6气体中，约有一半以上用于电力工业。而在电力工业中，高压开关设备约占用气量的80%以上。其中中压开关的用气量约占1/10；主要是用在126～252kV的高压、330～800kV的超高压领域，特别是126kV～252kV～550kV的断路器(GCB)、SF6封闭组合电器(GIS)、充气柜(C-GIS)、SF6气体绝缘管道母线(GIL)中。因此，合理、正确的使用管理SF6气体，减少排放量已到了非整治不可的地步。

四、预防措施

1.定期检漏

SF6断路器必须定期检漏以及设备内的分解气水的含量以及水分的含量需要定期检测,检测场所周围的环境应该保持清洁。SF6断路器检漏时,要依照说明书上的要求,经常容易忽视的一点是检测仪探头是不允许长时间处在浓度高的SF6气体中。

2.管路清洁，吸附剂应干燥

对于SF6气体中水分的含量有很高的要求,必须保证充入合格的SF6气体。根据有关的规定,断路器所用的新的SF6气体,其中水分的含量必须不大于8×10^-6。为了减少水分的进入,在进行补气时,要冲洗管道,可以用电吹风吹接头来驱潮,吸附剂要经常更换,吸附剂应提前处理活化烘烤。保持测量仪器的干燥,降低其水分含量,减小数据误差,如果发现数值不合乎规格时,要对设备进行抽真空处理,多次用氮气清洗。如果是在户外充装气体时,工作人员应该在上风的方向操作,在室内充装气体的过程中也要保证通风良好。管道的材质对SF6气体中水分的含量有影响,紫铜管和不锈钢管都是比较好的管道,也可以使用吸湿率较低的专业管道,但是管道一定要保持洁净和干燥。

3.安全防护应到位

（1）减少SF6气体的排放量，提高气体的回收率。设备内的SF6气体不得向大气排放，应采用净化装置回收，经处理合格后方准使用。

（2）SF6电气设备安装与主控制室隔离，防止泄漏气体进入主控室。设备安装室内应有良好的排风系统，通风孔应设在室内下部，底部应设SF6气体泄漏报警器和氧量仪。

(3)工作人员不得单独或随意进入GIS室，因工作需要必须进入时应先排风20min，不准在设备防爆膜附近停留。工作人员在进入电缆沟或低位区前，必须测量氧气含量，如氧气含量低于18%时，不得进行工作。气体采样及处理渗漏时，工作人员要穿带防护用品，并在通风条件下进行。

(4)发生紧急事故应立即开启全部通风系统进行通风，发生设备防爆膜破裂事故时，应停电处理，并用汽油或丙酮擦拭干净。

4.对于温度降低问题，考虑加装加热装置

对陕北温度较低，SF6断路器频繁报警的问题，在这里建议更换带有良好温度补偿的气体密度继电器。根据兄弟单位的实践证明，在断路器底部的构架箱内一段气体压力管道进行加热处理成为解决问题的有效措施。材料为ZBR-25-220-J的自限温电热带符合技术要求，电热带宽度为8mm，发热材质为阻燃氟橡胶，每米发热功率约为20W，加热效果缓慢，表面温度长期保持在60℃，可长期运行，使用寿命约15年，具有功耗低、加热效果平缓的特点，主要用于各种油、水管线的防冻措施。

5.发生人员中毒应采取措施：

（1）组织人员立即撤离现场，开启通风系统，保持空气流通。

（2）观察中毒者，如有呕吐应使其侧位，避免 呕吐物吸入，造成窒息。

（3）皮肤污染，应立即用清水冲洗，换衣服。

（4）眼部伤害或污染用清水冲洗并摇晃头部。

（5）应弄清毒物性质，并保留呕吐物待查。

（6）现场应配备必要的药品。

五、结论

保证SF6断路器的安全是电力系统正常运行关键问题之一,SF6断路器的结构复杂 ,检修的周期较长,但检修的费用高,形成的故障不易找到,原因较多,后果严重。在使用SF6气体的过程中,更需要做好防护措施。特别是对人身、环境的影响。在SF6气体环境中工作要严格按照规程制度、正确的操作程序进行，平时不断加强工作人员的安全培训，提高大家对SF6气体防范意识。