六氟化硫气体中水分危害及微水测量要点.pdf

六氟化硫气体中水分危害及微水溺量要点 电工电气 2 0 1 0 No 4 六氟化硫气体 中水分危害及微水测量要点 邱生 张焰 蒋伟毅 1苏州供电公司 江苏 苏州 2 1 5 0 0 4 2上海交通大学 电气工程系 上海 2 0 0 2 4 0 摘要 在 以六氟化硫气体为灭弧介质 的断路器和 G I S 设备气室中 六氟化硫气体含水量过多 将对 设备运行及维护产生危害 给 出了不 同气 室中六 氟化硫 气体含水量标准 介绍 了含水量测量方法 分析 了影响微水含量测量 的几个 因素 并提供 了相应 的应对 措施 准确 的测量结果 为设备的可靠运 行打下 了良好 的基础 关键词 六氟化硫 危 害 微水测量 中图分类号 T M 5 6 1 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 7 3 1 7 5 2 0 1 0 0 4 0 0 4 1 0 4 S ul oh ur He xa f l uo r i de Ga s W a t e r Con t e nt Ha r m a nd M o i s t ur e M e a s ur e m e nt Ke y Po i nt QI U S h e n g Z HANG Y a n J I A NG We i y i 1 S u z h ouPo we rS u p ply Co mpa n y Su z h o u 2l 5 0 0 4 Ch i n a 2 De p a r t me n t o fE l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g S h a n g h a i J i a o 增 U n i v e r s i t y S h a n g h a i 2 0 0 2 4 0 C h i n a Ab s t r a c t I n g a s c h a m b e r o f c i r c u i t b r e a k e r a n d GI S e q u i p me n t wi t h s u l p h u r h e x a fl u o r i d e g a s a s a r c s b l o w o u t me dium t o o m u c h wa t e r c o n t e n t i n s u l p h ur h e x a flu o r i d e wi l l g e n e r a t e h a r m t o e q u i p me n t o p e r a t i o n a n d ma i n t e na n c e S t a n d a r d s f o r d i f f e r e n t g a s c h a mb e r s wi t h s u l p h u r h e x a flu o r i d e g a s wa t e r c o n t e n t we r e g i v e n i n t r o d u c t i o n wa s ma d e t o wa t e r c o n t e n t me a s u r i n g m e t ho d a n a l y s i s wa s ma d e o n s e v e r a l f a c t o r s whi c h wo u l d h a v e i mp a c t s o n mo i s t u r e me a s u r e m e n t a n d r e l e v a n t c o u n t e r me a s u r e s we r e p r o vide d Co r r e c t me a s u r e me n t r e s u l t wi l l l a y fir m f o un d a t i o n fo r r e l i a bl e o p e r a t io n o f e q ui p me n t Ke y wo r d s s u l p h u r h e x a fl u o r i d e h a r m moi s tur e me a s u r e me n t 纯净的 s 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 S F 气体为灭弧 介质的断路器和 G I S设备有 了非常广泛的应用 但 是如果气室中 S 气体中含水量过多 就会对设备 运行及维护产生危害 因此 必须严格控制气室中 S 气体 的含水量 露 造成绝缘性能下降 严重时发生闪络击穿 在 电弧作用下生成的酸性物质具有强腐蚀性 对固体 有机材料和金属有腐蚀作用 缩短了设备寿命 2 含水量较高的气体在 电弧作用下产生的化 合物影响S F 气体的纯度 灭弧能力将会受影响 3 含水量较高的气体在 电弧作用下生成有毒 有害物质 直接威胁人体健康 因此 对 S F 6 气体的含水量必须严格监督和控制 1 S F 气体水分含量过多的危害 2 S F 气体微水含量标准的引入 气室中S F 6 的含水量过多时 产生以下3 方面的 危害 1 含水 量较 高时很容 易在绝缘 材料 表面凝 实验表 明 S 气体中的含水量过多时 在温 度下降到一定程度后 其水蒸气会发生凝结 如果 凝结成水 就有可能发展成沿面放 电而引起事故 如果凝结需要的温度足够低 则凝结成冰而呈现固 作者简介 邱生 1 9 7 6 一 男 工程师 硕士 从事变电检修工作 张焰 1 9 5 8 一 女 教授 博士生导师 博士 从事 电力系统规划 电力系统可靠性等方面的教学和科研工作 41 电工电气 2 o l o N o 4 六氧化硫气 本 中水分雹害及微水溅量要点 态形式 对绝缘的影响就要小得多 因此 要求其 含水量要足够少 使其在发生水蒸气凝结时不产生 水 最多只能凝结成冰 实际工作中结合运行经验 并考虑恰当的裕度 可以得出D L T 6 0 3 2 0 0 6 气体绝缘金属封闭开关 设备运行及维护规程 规定的微水含量标准 表 1 即是根据不同气室是否可能产生电弧而制定的含 水量标准 测量环境温度为 2 0 微水数值为体 积比 下同 表1 s F 气体含水量标准 S F 气体含水量测量方法 S F 气体中含水量应按G B T 1 1 6 0 5 2 0 0 5 湿度 测量方法 D L T 9 1 5 2 O 0 5 六氟化硫气体湿度 测定法 电解法 和D L T 9 1 4 2 O 0 5 六氟化硫气 体湿度测定法 重量法 进行测量 其测量方法有 重量法 电解法 露点法 电阻电容法等 其中重 量法是国际电工委员会 I E C 推荐的仲裁方法 而 电解法和露点法为其推荐的曰常测量方法 电解法 的原理 将被试的s F 气体导入 电解 池 样本气体中的水分即被吸收并电解 由电解水 分所需电量与水分之间的关系 直接求出S F 样本 气体中的水分含量 露点法的原理 H 测量时 使被测的S 气体 在恒定压力下流经露点仪测定室中的金属镜面 该 镜面的温度用制冷法降低 并精确地测量 当气体 中的水蒸气随着镜面温度的降低而达到饱和时 镜 面上便出现露点 由仪器显示出露点值 再根据露 点值 样本气体压力与S F 气体含水量的关系 最 后确定被测气体中的体积 比含水量 根据仪器的特征 可以分为按照气室内S F 气 体的实际压力取样进行测量和取0 1 M P a 压力的采 样气体进行测量两种方法 对于含水量要求为l 5 0 u L L 的情况 根据G B T 1 1 6 0 5 2 0 0 5 湿度测量方法 中提供的公式H 一 4 2一 其中 e 一在露点温度下的饱和水蒸气压 单 位为帕 P a P一取 样的平均大气压 单位为帕 P a 一体积比 单位为微升每升 p L L 当取 0 1 M P a压 力 的采样 气 体进行 测量 时 得到 的饱和水蒸气压 e 为 1 5 P a 对应 的露点为 一 3 8 5 但在 0 7 M P a采样气体压力下 假设气 室内 s 气体工作绝对压力为 0 7 M P a 得到的饱 和水蒸气压 e 为 1 0 5 P a 对应的露点为 一 1 9 8 因为同一体积 比含水量的 S 气体 在其取样压力 增加 7倍时 相应的饱和水蒸气压也增加 7 倍 对 应的露 点也就不 同了 4 S F 气体含水量测量的影响因素及要点 4 1测量时环境温度对s F 气体含水量测量的影响 测量经验表明 对于同一台断路器 由于测量 时环境温度不同 其测量结果相差很大 究其原 因 包括以下3 个方面 1 环境温度不同 S 设备元件 材料吸附水 分的能力不同 微观实验表明 S F 断路器的容器 内表面 在安装或运行中都会吸附水分子 而容器 吸附或释放水分子 又都和温度有关 温度下降 材料吸附水分能力提高 温度升高 材料吸附水分 能力下降 这样一来 S F 6 气体含水量的测量结果 当然就与环境温度有关了 2 环境温度不同 露点仪制冷能力不同 A B B 公司生产的D P 9 露点仪说明书给出了该露点仪制冷 能力与环境温度的关系 该仪器的存放和工作环境 温度为一 l O 5 0 同时不 同的环境温度 测量 范围不同 见表2 从表2 中可以看出 过高和过低 的温 度均不适合 做现场测 试 表2 D P 9 露点仪制冷能力与环境温度 的关系 最低露 点 环境温度 6 O 5 5 4 5 l 0 2O 3 5 所以当测量时的环境温度比较高 S F 气体含 水量比较少的情况下 可能会出现由于制冷能力不 足造成的露点测量的误差 因而测得的含水量就不 会准确或无法得到 3 环境温度不同 吸附剂吸附能力不同 目前 s F 电气设备采用的吸附剂主要有分子筛和活性氧 六氟化硫气体中水分惫害及微水测量要点 电工电气 2 0 1 0 No 4 化铝两种材料 它们的干燥能力和温度有关 使用 吸附剂的S F 气体含水量随温度变化而变化 应对措施 按照标准推荐 测量时的环境温度 应在 2 0 根据挪威工业技术大学的研究发现一 年之中气体水分含量随着气温升高的变化趋势如图 1 所示 1 0 0 0 8 0 0 6 0 0 瞬 如4 0 0 蓁 2 o 0 2 5 2 0 西 8 赠 5 3 4 5 6 7 8 9 1 O 1 1 1 2 月份 图1一个G I s 室中s F 气体含水量与季节变化的关系 由图 1 可见 大约在 7月份温度为 2 0 时 s 气体中水分含量最大 所以定期检测应该在这种气 温 下 进 行 电力 行业 标 准 D L T 5 0 6 2 o 0 7 六氟 化硫电气设备中绝缘气体湿度测量方法 推荐测试 时环境温度为 1 0 3 0 因此在实际测量 中 规定最低环境温度为 1 0 并且在每次测量 时 在报告书上要写明环境温度 这样对于 同一被测量 设备 可 以选取相近的环境温度测量 从而便于比 较 4 2 测量管道和接头等部件材质对s F 气体含水量 测 量的影 响 现场测试经验得出 连接气路的材料 接头对 s F 气体含水量的测量结果有较大影响 表3 给出了 现场对3 个气室用不同连接材料进行S F 气体含水量 的测量结果 温度l 2 湿度4 0 表3用不 同连接材料对S F 气体 含水量 的测量结果 从表 3可 以看 出 以氧 气减压 阀 橡 皮管为 测量管道的测量结果得到的含 水量要 比用专用调 节阀 充气管为测量管道的微水测量结果大得多 产生这个现象 的原 因主要是氧气减压 阀内部空腔 比较大 死角较 多 橡 皮管材 料表面 比较 疏松 分子 问的空隙较大 因此 测量时管道材料 的水 分子释放 出来 使得测量结果和实际结果相差很 大 应对措施 测 量管道和接头等部件应质量 良 好 应选用机器 自配的测量管道 4 3采样气体压力对s F 气体含水量测量的影响 根据 以前的分析结果得出 对于同一体积比含 水量的S F 气体 在其取样压力不同时 对应 的饱 和水蒸气压也不 同 相应 的露点也就不 同了 因 此 在测量时要严格按照测量仪器的说明书进行气 体流量的调节 例如瑞士的D P 1 9 规定气体流量为满 格的4 0 北京迪扬的D P I O 0 规定气体流量为满格的 2 0 3 0 同时 上述的说明书中都规定在调节气 体流量时首先完全打开微水仪机器上 的流量调节 阀 然后再打开测量气管接头上的减压阀并调节到 说明书规定的对应的限制流量 应对措施 严格按照说明书的规定进行气体流 量调节 严禁超出气体流量范围 从而使测量结果 发生偏差 4 4 测量接 口与气室连通距离对S F 气体含水量测 量的影 响 在实际运行 中 由于G I S 气室较多 为了方便 测量 所以有的G I S 设备设计通过连接管将气室引 出到合适位置并安装专用 的测量接 口 以本 公司 5 0 0 k V 某变电所母联5 1 0 0 开关的断路器气室的微水 测量为例 该型断路器为L l J 东鲁 一A E P O W E R 公司的 H G I S 设备 选用瑞士的D P 1 9 微水仪测量 测量分别 通过断路器机构箱中的测量接 口和断路器气室的尾 部 接 口分 别进行 表4 即为测 量结果 表4 母联5 1 0 0 开关交接 时的微水测 量 断路器A 相气 断路器B 相气 断路器C 相气 测量接 1 3 室微水含量 室微水含量 室微水含量 u L L u L L u L L 一 从实际测量的结果可以分析得出 由于连接管 道过长 测量接 口端的S F 气体和装有吸附剂的灭 弧室 的气体不可能完全交流 当将测量接 口端 的 S F 气体人工放掉部分后 测量结果比较相似 应对措 施 1 通过和上述类似 的测量接 口测量微水时 43 电工电 2 o l o N o 4 六氯化硫气体中水分危害及微水溺量要点 要人工放掉部分气体再测量 2 一般认为充气2 4 h 后气体稳定 所以实际至 少要在气体稳定时测量微水 3 从上述测量结果可以引申出 目前有的G I s 断路器 隔离开关 电流互感器 c T 等气室通过连 接管连通 运行管理上可以把连通的S F 气体 当作 同一气室对待 但是在进行微水测量时还是要分相 测量 因为气体之间的完全交流不如我们想象中充 分 4 5测量次数对S F 气体含水量测量的影响 现场实测表 明 同一气瓶 中的S F 6 气体 第一 次测量的数值普遍比后面测量的数值要高 产生上 述情况的主要原因与气路 接头的干燥与否有关 应对措施 在测试之前 应对气路 接头进行 干燥处理 对于不同的仪器要达到相应说明书规定 的干燥标准 4 6仪器灵敏度对s F 气体含水量测量的影响 目前微水仪的型号众多 以露点仪为例 有瑞 士生产的 D P 1 9 D P 3 0 国产的有北京兴迪的 D P 9 9 北京迪扬的 D P I O 0 然而仪器灵敏度是不能和上述 两种产品相比的 同时由于微水测量仪在使用过程 中灵敏度会逐渐下降 也会影响其准确性 应对措施 1 为了测定数据 的准确可靠 最好选用成熟 的产品 2 选用仪器必须定期进行校验 经校验合格 上接第4 0 页 5 结语 本文提供一种基于数字传输网络的G O O S E 方式 网络化 v o c新方法 该方法是由分散的测控装置完 成母线电压的越限 无功的越限判别 判别结果以 G O O S E 信号通过数字传输网络传输给主逻辑单元 逻辑结果也以G O O S E 方式传输给分散执行单元 完 成整个 V O C功能 模拟量的采集采用 I E C 6 1 8 5 0标 准 S M V 服务报文传输给测控装置 开关量及判别逻 辑输出的传输采用 G O O S E 通道 本方法能直接应用 于以 I E C 6 1 8 5 0标准为基础起来的数字化变电站中 4 4 一 后 才能使用 国网公司的 气体绝缘金属封闭开关