浅谈SF6封闭式组合电器GIS微水超标的原因和控制措施.doc

2013年新疆电力行业专业技术监督工作会议论文浅谈SF6封闭式组合电器（GIS）微水超标的原因和控制措施乌鲁木齐电业局检修试验化验班 陈峰摘 要阐述了六氟化硫（SF6）封闭式组合电器微水超标的危害性，分析了六氟化硫（SF6）封闭式组合电器微水超标的具体原因，提出解决SF6微水超标的控制措施，现场处理中应注意的事项。关键词 六氟化硫（SF6）封闭式组合电器；微水超标； 控制措施前言六氟化硫（SF6）封闭式组合电器，国际上称为“气体绝缘开关设备”（Gas Insulated Switchgear）简称GIS。 它将一座变电站中除变压器以外的一次设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等，经优化设计有机地组合成一个整体。GIS的每一个间隔，用不通气的盆式绝缘子（气隔绝缘子）划分为若干个独立的SF6气室，即气隔单元。各独立气室在电路上彼此相通，而在气路上则相互隔离。设置气隔具有以下优点：1、可以将不同SF6气体压力的各电器元件分隔开；2、特殊要求的元件（如避雷器等）可以单独设立一个气隔；3、在检修时可以减少停电范围；4、可以减少检查时SF6气体的回收和充放气工作量；5、有利于安装和扩建工作。 每一个气隔单元有一套元件，即SF6密度计、自封接头、SF6配管等。其中，SF6密度计带有SF6压力表及报警接点。除可在密度计上直接读出所连接的气室SF6压力外，还可通过引线，将报警触电接入就地控制柜。当气室内SF6气压降低时，则通过控制柜上光字牌指示灯及综自系统报文发出“SF6压力降低”的报警信号，如压力降至闭锁值以下，则发闭锁信号，同时切断断路器控制回路，将断路器闭锁。1 SF6气体微水超标的危害性：SF6气体在常态情况下是无色无味，并且具有良好的绝缘性能和灭弧性能，一旦大气中的水分浸人或固体介质表面受潮，那么耐压强度就会显著下降。220kV六氟化硫封闭式组合电器是户外设备，当外界气温骤降时，SF6气体过量水分可能会凝结在固体介质表面而发生闪络或沿面放电引发事故，严重时造成SF6封闭式组合电器发生爆炸事故;当气体中的水分与SF6气体反应生成腐蚀性很强的氢氟酸、硫酸，危及六氟化硫封闭式组合电器绝缘件、密封材料，造成腐蚀，使绝缘劣化，甚至发生六氟化硫封闭式组合电器爆炸事故。彻底清除SF6封闭式组合电器内SF6气体的水分是不可能的，但是掌握SF6气体中水分的来源，采取相应的检测分析和预防控制措施，尽量减少SF6气体中的水分，对气体绝缘设备的安全可靠性运行至关重要。2 SF6气体微水超标的原因：2.1绝缘件带入的水分SF6封闭式组合电器设备中的固体绝缘材料，主要是环氧树脂浇注品。这些环氧树脂的含水量一般在0.1 %-0.5%之间。固体绝缘材料中的这些水分随时间延长逐步释放出来;在解体检修时，绝缘件暴露在空气中的时间过长而受潮。2.2、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，吸附剂可能带人数量可观的水分。2.3、SF6气体新气含有的水分造成新气不合格的原因:一是在生产制备和充装过程中，由于SF6在合成后要经过热解、水洗、碱洗、干燥吸附等多重工艺，进人SF6气体中的水分在出厂时未进行严格检测;二是运输过程和存放环境不符合要求;三是存储时间过长。2.4、SF6封闭式组合电器充装工艺不佳，抽真空工艺不良，管道接头等元件处理不彻底。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等导致带进水分;装配时附着在设备腔中内壁上的水分不可能完全排除干净。2.5、大气中的水汽通过设备密封薄弱环节渗透到设备内部运行经验表明，在运行数年的SF6封闭式组合电器中气体含水量持续上升，无疑是外部水蒸汽向内部渗漏的结果。在SF6封闭式组合电器中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SF6封闭式组合电器中的电流互感器中的充气压力为0. 4MPa , SF6气体水分体积分数为30x10-6,则水的压力为0.5x30x10-6=0.015x 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 x 10-3x0.7=1.666x 10-3MPa，所以外界水压力比内部水分高1.666 x 10-3/0.015 x 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，因此水的渗透力极强，而且大气中水蒸汽分压力通常为设备中水分分压力的几十倍，甚至几百倍，在这一压差作用下，大气中的水分会逐渐通过密封件渗人SF6电流互感器的SF6气体中。2.6、SF6封闭式组合电器的泄漏点渗入的水分如充气口、管路接头、法兰处渗漏、铝铸件砂孔等泄漏点，是水分渗人内部的通道，空气中的水蒸汽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，渗人的水分就越多，由此进人SF6气体中的水分占有较大比重。从这些途径进人气体绝缘设备中的水分构成了设备内水分总量。这些水分既存在于SF6气体之中，又吸附于绝缘件及导体表层，二者间如何分配取决于温度的变化，引起绝缘件表面结露的水分是气体中的水分，因此气体中的水分极受关注。一年之中气体水分含量随气温升高而升高，所以通常在夏季进行气体含水量的定期检测，以获得SF6气体中实际含水量的最大值。3 SF6气体含水量的控制措施 运行中的SF6电流互感器，对于SF6气体的微水量要求相当严格，因为它直接影响SF6电流互感器的安全运行。控制运行中SF6电流互感器的SF6气体含水量，可采取如下控制措施:3.1、控制SF6新气质量根据安规的规定，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气瓶应放置在阴凉千燥、通风良好的地方，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，充人电流互感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。3.2、控制绝缘件的处理绝缘件出厂时，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分将在气体含水量中占有很大比重。因此绝缘件干燥处理完毕后应立即进行密封包装，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。3.3、控制密封件的质量采用渗透率小的密封件，加强SF6电流互感器密封面的加工、组装的质量管理，保证密封良好。SF6电流互感器法兰面都用双密封圈密封，可加强密封效果，减少SF6气体的漏气量，并且可减少外界水分进入SF6电流互感器中。3.4、控制吸附剂的质量采用高效吸附剂，使用前进行活化处理，配置时尽量缩短暴露于大气中的时间，减少吸附剂自身带人的水分。3.5、控制充气的操作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。3.6、加强运行中SF6气体检漏在运行中，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 MPa-0.03MPa时应进行全面检漏，找出具体漏气点，及时修复漏点并加强跟踪检漏，确保设备安全运行。3.7、加强运行中SF6气体微水量的监视测量设备安装完毕，充气24h后，应进行SF6气体微水量测量，设备通电后每3个月测量1次，直至稳定，以后每1至3年检测1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7个环节的严格管理，可以有效控制SF6封闭式组合电器中SF6气体的微水量，任何一个环节处理不当都会导致SF6气体含水量超标。4现场处理中的应注意事项4.1、检修环境应干燥洁净。4.2、打开灭弧室时应十分的小心，因为静触头座法兰与灭弧室瓷套之间的密封面有密封胶，在拔出静触头座时易粘连，损伤瓷套的密封面，我们在处理的过程中就出现了这一情况。4.3、 吸附剂的更换和装入后的抽真空时间应尽可能的短，以免吸附过多的水分。4.4、 在充SF6气体时一定要把气瓶放倒，使瓶口低于瓶体，进行液相充气，减少瓶内水分进入断路器中。5 结束语SF6封闭式组合电器最重要的监测项目是含水量监测和检漏两项。如果忽视对它的监测，其可靠性将会受到严重影响，还会污染环境。因此，对运行中SF6封闭式组合电器微水的监测和检漏应该备受关注。6参考文献1张九宗，高压断路器技术问答中国电力出版社，2003。2孙坚明，电力用油、气分析检验培训教材.电力行业油、气分析检验人员考核委员会，国家电力公司热工研究院出版，2000。4