SF6断路器气室水分的危害及控制措施

来源 :科学与财富 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qjesen
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘 要:SF6气体具有良好的绝缘性能和灭弧性能,在相同条件下,其绝缘强度为空气的3 倍;其灭弧性能为空气的数十倍。它具有很强的负电性,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,而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。分析了水分存在的影响并提出了SF6气体水分的控制措施。国家标准GB50150-2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》对水分含量提出了明确规定。
  关键词:SF6气体水分的危害 控制方法
  1 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,当少量的水分以气态形式存在时,绝缘性能影响不大;固态形式表现为在0℃及以下水分达到饱和气压时,在绝缘件的表面会结霜。冰霜会造成绝缘件的电场畸变,使绝缘下降;当SF6气体含水分较高产生凝露时,水分会使断路器开断过程中产生的分解物受潮而呈现半导体特征,会使绝缘子表面电阻下降,并改变了绝缘件的电场而造成绝缘的大幅下降。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%以下。
  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(≤ 0.1 ms)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:
  SF4+H2O→SOF2+2HF
  使断口间重新复合的SF6份子数变少,水分亦阻碍了SF6分解的复合。另外,由于SF6在高温时发生反应:
  SF6+ 4 H2O→H2SO4+6HF
  部分硫酸在150~200℃时进行分解,重新产生水分:
  2 H2SO4→2SO2+2 H2O +O2
  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。
  2 水分进入SF6断路器的途径
  水分进入SF6断路器的途径主要有以下五个方面:
  1)SF6新气带入。GB/T 12022-2006 规定,SF6新气中水分含量不得高于5×10-6(重量比)。
  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,水分可以由大气中水分通过密封圈渗入。SF6断路器密封方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, 虽然其内部气压要大于外部大气压。但就水分而言,外部的水分压比内部要大得多。如:环境温度为20℃,相对湿度为70%时,大气水分压为:
  P1 =0.7×23.8×10-3kg/cm2=16.66×10-3kg/cm2
  其中23.8×10-3kg/cm2为20℃时水蒸气的饱和气压,如表1所示。
  表1-不同温度下SF6气体的饱和压力
  假定SF6断路器的额定运行气压为6kg/cm2,其内部水分含量为150ppm(体积比),则其内部水分压为:
  P2=(6+1)×0.123×150×10-6 kg/cm2
  其中:(6+1)为设备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扩散(物质总是由浓度高的地方向浓度低的方向扩散)到断路器内部的可能性更大。
  3 控制水分含量的措施
  1)环境湿度控制。SF6断路器装配及安装现
  场湿度控制,一般SF6断路器装配厂房湿度
  不大于70 %,安装现场湿度不大于80 %。
  2)按照工艺烘干处理。一般情况下零部件烘干70 ± 10℃,烘干时间不小于8 h。
  3)保证SF6断路器气室水分测量准确。应由专业人员使用专业仪器進行检测。
  需要注意的是,测量SF6微水时,环境温度很重要。当容器内SF6气体的温度低于其中水气的露点温度时,SF6气体中的部份水气就变成水或冰,这样SF6气体中的水气减少了,而水气的饱和气压和其温度相适应,并始终维持在饱和状态。因此,当测得的SF6气体中水分的含量达到SF6气体一定温度下的水气饱和蒸气压时,该测定结果无效。而只有测定的水气含量低于SF6气体在当时的温度下的水气饱和蒸气压时,测定结果才有效。其测量值还要经过温度换算(查DL/T506-2007 水分测量值与温度对照表)到2 0℃状态下的标准值。   4)当SF6断路器气室压力下降到一定值时,要充入合格的SF6新气。充气前,应严格对新气进行检查测试。检测标准如表2 所示。
  表2-新SF6标准
  5)所有的充气管道,接头在使用前务必进行清洗、烘干并用高纯度N2处理。为了避免补气时SF6气体暴露在空气当中,将空气的水分带入,可以在设备上设置单向密封阀或其它类型的阀门与SF6气瓶连接充气。SF6断路器的密封材料在质量上必须过关,务必严格遵守安装密封环的工艺流程。
  6 )合理使用分子筛(吸附剂),一般吸附剂与气室SF6气体重量比不低于3%~6%。
  7)SF6气体中的水分,有毒气体可以用吸附剂来吸收。完成设备零部件装配后,烘干吸附剂。务必保证吸附剂在空气中暴露的时间尽可能的短,尽量减少吸附剂自身带入的水分。
  8)抽真空。在SF6断路器充气之前,应该对其进行抽真空到20~40Pa后,再持续抽1h;必要时抽真空到40Pa左右,真空状态下焖8~24h再抽真空20Pa左右。抽真空的目的是将设备内含有的水分、杂质去除。之后用高纯度N 干燥2 4 h,测量N 中的含水量,当数值≤100×10 (体积比)即可。
  4 SF6气体含水量的测量方法简介
  SF6气体含水量的测量方法根据原理不
  同,通常可分为三种:电解法、露点法和阻容法。
  1)电解法。采用库仑法测量气体中微量水分,其定量基础为法拉第电解定律。当被测气体以一定流量流经电解池时,气体中的微量水分将全部被五氧化二磷(P O )膜层吸收,并被全部电解。此方法属绝对测量法,稳定、不漂移,缺点是电解池寿命有限,需要再生,并且对气体流量要求较高。
  2)露点法。所谓露点,是指空气或其他气体中水蒸气达到饱和而结霜时的温度。露点仪是最准确、最可靠、最基本的测量方法,被广泛地用于标准传递,但其缺点是价格比较昂贵,并需要有经验的人操作及保养。
  3)阻容法。阻容法是利用湿敏元件的电阻值或电容值随气体湿度的变化而按一定规律变化的特性进行湿度测量的。由于其传感器电参量和气体湿度之间的关系曲线会随时间和仪器的使用而变化,因此此类仪器需要经常标定才能保证测量准确。
  5 结论
  SF6断路器是电力系统中重要的保护和控制元件。如果断路器发生故障, 很可能会造成重大事故。我们在SF6断路器生产過程中,以及对运行中SF6断路器的微水含量定期检测,超标时及时处理,防止事故发生,保障供电安全。
  参考文献:
  [1] GB50150-2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》
  [2] DL/T 506-2007《六氟化硫电气设备中绝缘气体湿度测量方法》
  [3] GB12022-2006《工业六氟化硫》
其他文献
摘 要:断肢再植是将完全或不完全断离的指体,在光学显微镜的助视下,将断离的血管重新吻合,彻底清创,进行骨、神经、肌腱及皮肤的整复术,术后进行各方面的综合治疗,以恢复其一定功能的精细手术。断指再植的能否成功关键在血管能否接通。目的 探讨断指再植的临床疗效。方法 采用回顾性分析的方法, 分析我院收治的40例实施断指再植患者的临床资料, 依据治疗方式的不同将患者分为观察组和对照组。结果 观察组临床疗效和
专业认知对于大学生来说无论是学习还是就业都非常重要,专业认知包括大学生对专业的了解和认识,对自己专业的喜爱以及在专业上所耗费的精力和努力,专业认知程度对大学生对学
摘 要:在探讨当前建筑结构特点的基础上,从钢筋工程、模板施工以及混凝土工程三个方面论述了建筑工程框架结构施工技术,给提高建筑工程框架结构施工技术提供一个参考。  关键词:建筑工程;框架结构;结构施工  1 建筑工程框架施工的特点  当前建筑工程结构的一个重要特点就是朝着高层以及超高层的方向发展,而这个趋势给建筑工程的框架结构特点带来了新的特点。高层建筑在竖向构件以及构成方面带来了逐层累积的重力以及
目的:探讨品管圈手法在降低约束肢体肿胀发生率中的应用.方法:成立品管圈,运用质量管理常用工具对约束肢体肿胀存在问题进行改进,并将改进前后状况进行比较.结果:肢体约束肿
人們常常认为有些东西不用摸就能知道是什么感觉。你有过这样的臆断吗?那么,你的猜想和实际的感觉是一样的吗,7我們可以通过下面的实验来看看:  你需要:一碗水,一碗加了冰块的水,一只带秒针的闹钟或手表,一支铅笔,用来填写下面的表格,分别记录下你猜想的感觉和实际感觉。  第一步:观察一碗水。你认为水有多凉,7在猜想1下面选择最佳答案,划上“√”。  第二步:观察加冰块的那碗水。你认为冰水有多凉?在猜想2
期刊
国家交通事业的发展,正随着国家经济的增长而稳步提升。近年来,国家不断加强对路桥过渡面建设的重视程度,并将大量人力物力资源投入其中,以此来为路桥过渡面的建设提供保障。但路
子源一个人坐在街区的小花园内,心里充满委屈和对妈妈的不满。  “你怎么了?有什么伤心的事吗?”一只鸟儿在他脚边觅食,见他闷闷不乐的,便问道。  “我挨妈妈打了,現在屁股还火辣辣地疼呢!妈妈根本不给我解释的机会。”子源说着说着,就委屈得哭了起来。  “原来就是这么点儿小事啊!”鸟儿一听就乐了。  “怎么是小事?算了吧,你一点儿也不理解我的心情你走开,让我一个人待着吧!”子源气哼哼地说。  “你想啊!
期刊
没人会喜欢疼痛,面对疼痛,我们应该怎么办呢?把疼痛赶走无疑是一个不错的办法。其实,科学家和医生们一直在努力寻找各种办法赶走疼痛。远离这些危险品  看看右面的物品,你觉得哪些物品摸一下会感觉到疼痛呢?请把它们圈出来,并涂成紅色。想一想,你身边还有哪些摸一下会让你感觉到疼痛的物品。再碰到这些物品时,你要小心哟!要尽可能远离这些会给你带来疼痛的危险品。别拿疼痛不当回事儿  如果发现身体的某个部位有疼痛的
期刊
摘 要:生态园林设计的根本目标就是将环境的破坏力降到最低甚至在不破坏环境的基础上开展园林的设计,让生态这一理念不但深入到园林设计中,更主要的是让人们具有这一意识,从而使人与自然和谐的发展。本文重点讨论了如何将园林设计充分体现出生态的特点,以此转变设计思路,为人类生存环境的长远发展作出贡献。  关键词:生态;园林;设计要点;探究  园林设计历来讲究的是美,尤其是生态视角下自然更注重与大自然的完美结合
摘 要:在教学改革面前,我们的一线语文教师到底该做些什么?语文课程改革的出发点又在哪里?语文教改的出发点在于语文教学的本质,而并不是形式,在教学改革中,教师的素养是关键,也要着眼于使我们课堂教学的生动形象。教师的文化底蕴,是制约教学改革不容忽视的因素。听了贾志敏的讲学和他所进行的两节语文课,使我茅塞顿开,他独辟奚径的见解,颇值得我们去深思,去省悟,去让我们重新思考一个至关重要的问题——那就是在教学