SF6气体中水分对影响的影响与防护.doc

SF6气体中水分对影响的影响与防护SF6气体的突出特点就是拥有比较强的电气绝缘以及灭弧性能，并且已被广泛地应用于高压电器设备。伴随我国国民经济的发展以及科学技术的进步、电网建设和改造步法的不断加快、设备无油化率的不断提高，内部充装SF6气体的高压电器已被普遍应用于电力系统当中，SF6断路器抑或是气体绝缘封闭式组合电器(GIS)在新建还有技改工程的项目当中都是将SF6气体来作为绝缘和灭弧介质的，知晓SF6气体的性质以及掌握相关因素对SF6气体及设备造成的影响是对SF6气体设备进行维护、检修工作的最重要的一点。尤其是有10年以上运行时间的设备，受到现场各个方面的因素的制约，参照GB7674-199772.5kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备以及GB50150-91电气装置安装工程电气设备交接试验标准对于SF6开关装置的试验之外，对于现场的绝缘试验也就是交流耐压，因为受到现场条件的多方面的限制，大多是由厂家保证，交流耐压试验也没有完全在开关设备中进行，尤其是运行中的设备会受到运行方式的限制，在很多情况之下都是通过对SF6气体的微水含量以及检漏来对其进行控制，由此可见，SF6气体中微水的含量是一项极其重要的指标，这项指标不单单影响到了设备的绝缘性能，对于设备的安全运行也起到了十分重要的作用。SF6气体的性质及特点纯净的SF6气体是一种无色、无嗅、基本无毒的非燃烧性气体。其相对密度在气态时为6.16g/cm3（20，0.1MPa时），在液态时为1400g/cm3（20时）；在相同状态下约是空气相对密度的五倍。SF6气体的化学性质非常稳定，在空气中不燃烧，不助燃，与水、强碱、氨、盐酸、硫酸等不反应；在低于150时，SF6气体呈化学惰性，极少熔于水，微熔于醇，对电器设备中常用的金属及其它有机材料不发生化学作用。SF6气体有着出色的热化学特性，极强的电负性，极小的电弧时间常数。具有极高的绝缘强度和优越的灭弧性能。SF6设备中水分的主要来源SF6新气或SF6再生气体中本身含有水分；在生产的过程当中混入的水分是SF6新气中水分的主要来源，因为SF6在合成之后，需要经过一系列的工艺：热解、水洗和碱洗以及干燥吸附等，复杂的生产环节也导致遗留了少量的水分。SF6再生气体中的水分主要是再生过程中过滤器工作不正常或吸附剂更换不及时造成的，向设备进行充气抑或是补气的时候，水分就会进入设备的内部。此外SF6气瓶在长时间存放的过程当中，倘若气瓶的密封不好的话，那么大气当中的水分便会直接向内进行渗透，从而使得SF6气体当中的含水量增加。SF6设备在组装维修检查和充补气过程当中所混入的水分；在组装以及维修检查高压电器设备的时候，也许会把空气当中所包含的水分带入设备的内部中。即使设备在组装完毕之后仍需用高纯氮气冲洗以及抽真空干燥处理，但是，附着在设备的内壁上抑或是灭弧室元件以及拉杆等部件的水分也不会被全部排除干净。如果充补气管道的保存方式不当，对于管道的冲洗不完全的话，在进行充补气的时候也会造成水分进入到设备的内部。绝缘材料以及设备当中的吸附剂其本身含有水分；环氧树脂浇注品时SF6电气设备当中的固体绝缘的主要的材料，其含水量通常在0.1%0.5%这个范围中，这些在固体绝缘材料中的水分会伴随着时间的流逝而慢慢释放掉。因为吸附剂饱和失效，平衡吸附量缺乏，对于增多的水分便没有办法再进行吸收，这便造成了设备当中SF6气体含水量的增多。大气中的水分经由SF6电气设备密封薄弱环节而渗透到设备的内部；因为SF6高压电器设备的内部气体湿度是经由人为来进行操控的，这也导致设备内部的气体含水量比较低。内部的水蒸汽气压低，但大气中水蒸汽气压却相对很高。在这样的高温又高湿的条件之下，水分子便会自动从高压区往低压区进行渗透。外界的气温越高且相对湿度越大，那么内外水蒸汽的气压差也就会越大，从而也导致了大气中的水分透过设备的密封薄弱环节进入到设备的可能性也就越大。因为SF6的分子直径为4.5610-10m，水分子的直径为3.210-6m，SF6分子为球状，水分子是细长棒状，那么在内部外部水分气压差比较大的时候，水分子便易于进到SF6的设备的内部。SF6气体的水分检测从SF6电力设备中气体管理和检测导则中知，SF6设备在充入24小时后进行气体水分测量，其值为交接验收值。测量的几点注意事项：定期测量应选择比较干燥、湿度低的季节，因为环境湿度对SF6气体的水分的测量影响较大。测量仪器使用前应采用干燥的氮气或合格的新SF6气体冲洗测量管道。必须使用专用管道，长度尽量短，一般在15米以内。在测量前要注意清抹设备上的气体测量口，特别是户外的 一定要干燥接口。当用不同仪器测量同一台设备时，有可能得到不同的数据，这困难除与仪器本身的性能有关外，与所用的气体管道和操作等因素有关，建议使用一台仪器测量以保持数据的可比性。水分对SF6气体和SF6设备的影响SF6气体含水量比较高的时候，在绝缘材料表面结露的现象便会极易发生，这会致使设备绝缘下降，在严重的时候会发生闪络击穿等事故。经由电弧的作用下，含水量比较高的SF6气体被分解，多种水解反应会在SF6气体和水分中产生，产生WO3、CUF2、WOF4等等的粉沫状绝缘物，其中的CUF2 具有吸湿性十分强烈这样的显著特点，附着于绝缘件的表面，使得沿面的闪络电压下降，HF、H2SO3又具有腐蚀性极强这一特点，对于设备固体有机材料以及金属都会有很大的腐蚀作用，这也导致设备的使用寿命被缩短了。含水量比较高的SF6气体，许多化合物会在电弧的作用下产生，这便影响了SF6气体的纯度，也相对减少了SF6气体介质中的复原数量，还有某些物质使得分解物的还原被阻碍，导致其影响到了SF6气体的灭弧能力。含水量较高的SF6气体，很多的化合物，诸如WO2、SOF4、SO2F2、SO2等，会在电弧作用下产生，那些化合物都属于有害有毒物质，伴随着水分的增加，其中的SOF2、SO2的含量也会相应增加，且和其增加的水分发生一些反应，从而生成WO2、HF、H2SO3等等的新的有害物质，从而进一步造成对设备的危害。SF6气体在常温下是很稳定的，温度低于500时也不会自行进行分解，但是当水分的含量比较高的时候，温度高于200的时候便有可能会有水解反应的发生，生成HF、H2SO3、SOF2以及SO2F2这样的有害有毒杂质，在所有酸当中，腐蚀性最强的当属HF。HF对于绝缘材料以及金属材料的腐蚀性是非常大的，其强大的腐蚀性对于电瓷和玻璃也不例外，而且还会对人体产生一定的危害，其在环境温度较低的时候会凝结成露水附在零件表面，在绝缘体表面，便可能产生沿面放电从而致使击穿事故的产生。在电弧作用下，SF6会分解，因为水分会使得低氟化物的水解速度加快，生成剧毒气体SOF2。在0的时候，SOF2和水的反应很慢，但是它和溶于HF中的水可发生瞬时反应，生成SO2以及HF水分的增加也会使得反应速度加快。在电弧将SF6分解为原子态S以及F的时候，同一时间，触头会蒸发大量的金属Cu以及W蒸汽，在高温之下，这种蒸汽和SF6会发生反应从而产生金属氟化物和低氟化物，生成的SOF2和HS都是剧毒，HF还会和含SiO2元件发生反应，从而腐蚀固体元件表面。通常情况下，在SF6气体中存在的水分不会对开关装置的绝缘产生明显影响。但是当其在绝缘件的表面以液态的形式存在的话，便会降低沿绝缘件表面的电阻，改变绝缘件的电场。经过试验表明，附着于绝缘件表面的水分会使得绝缘件沿面放电电压下降到无水时候的60%80%。在运行当中也会发生SF6气体中的水分结霜这样的问题。在设备的内部当中的SF6气体的水分产生结霜之后，绝缘件的温度回升至零度的时候，绝缘件表面的霜便会融成水且也是因为这一点而使得绝缘件的绝缘强度降低。通常会认为，只需将设备中SF6气体的水分降致使其露点比0低，水分便会直接成霜，即可避免水分对于绝缘的负面影响。但是这种认识是片面的。倘若露点温度为0，这个时候，霜便开始融化为水。在使用的过程中这是经常会发生的，这便一定会使得设备的绝缘程度降低。也只有当升温的过程非常慢，且当霜的温度没有达到0前便升华为水气的时候，水才不会呈现出液态。霜变为水是由升温的程度以及露点的高低还有SF6气体的多少和设备内水分的多少这几个因素决定的。设备中SF6气体的水分控制措施应将SF6新气体抑或是再生气体的含水量加以严格地控制，不可超过国家标准。运行当中SF6气体的含水量可以高一些，但是绝对不可以超过国家所规定的SF6气体运行中的标准值。补充SF6气体时对存放半年以上的气瓶，使用前，应复测其中的气体微水含量。国家标准中新SF6气体的含水量不得高于8ppmw。改善SF6高压电器设备在组装和维修检查过程中的环境状况，监测环境的空气湿度，工作现场空气湿度不得大于80%，安装检修人员须遵循与之相关的工艺的要求在现场来对其进行组装和维修以此来使设备内绝缘件以及部件的清洁程度加以保持，因为，当一些污物在绝缘件的表面存在时，会使得绝缘件的表面绝缘电阻降低至几个数量级，从而导致绝缘件沿面放电电压会大大下降。试验以及理论分析已经证明，当能够降低绝缘电阻的污物不在绝缘件表面存在的时候，凝结水本身不会让其沿面绝缘能力大幅度降低。也就是说，保持绝缘件表面的清洁在组装以及维修的时候是必须要做到的。在组装之前，可以利用丙酮擦干净其表面，在使用时也要保证绝缘件表面的清洁。应保存良好充补气管道，充补气之前，应当彻底冲洗干净管道，防止水分进到设备内部。要将SF6设备密封材料的质量以及密封部位的结构加以改善，且要选择质量上乘的密封材料用来防止水分渗入设备内部，避免使用含水量高的绝缘和密封材料。吸附剂是很容易就会受潮的，所以要烘干处理安装于SF6设备内的吸附剂。在200的烘干温度下要烘干时间12小时，在300的温度下要烘干48小时。烘干的吸附剂要置于密封干燥的容器当中冷却至稍稍比室温高之后快速置于设备内部，其在空气中的暴露时间不能超过10分钟。安装检修人员应严格按相关的工艺要求进行组装或维修，对接面应涂抹防水密封胶，对接密封面紧固螺栓的紧固应严格按照力矩要求均匀紧固，保证密封面密封良好，防止大气当中的水汽经由SF6设备密封薄弱环节渗透进入设备内部。水分对与SF6气体以及设备的影响是非常大的，SF6气体中水分含量的多少直接关系到SF6气体绝缘强度的高低和设备的安全运行。在SF6设备中，应严格控制SF6气体中的微水含量。只有把SF6气体中微水含量控制在国家标准规定的范围内，才能使水分对SF6气体以及设备的影响降至最低，才可以保证SF6气体的绝缘强度的稳定以及设备的安全运行。SF6分解出的毒性气体氟化亚硫酰（ SOF2 ）无色剧毒气体,能侵袭肺部,引起肺组织急性水肿,影响气体交换,使肺部缺氧充血而导致窒息性死亡,它有强烈的恶心臭味,可作为警告信号之用.白鼠和兔子的致死浓度为 10 10 -6 和 50 10 -6 （ V/V ）.氟化硫酰（ SO2F2 ）挛性化合物,无色无臭,在较高浓度下对肺组织有刺激作用,引起肺泡出血.白鼠和兔子的致死浓度为 200 10 -6 和 400 10 -6（ V/V ）.四氟化硫（ SF4 ）无色气体,有类似 SO2的刺激性臭味,毒性与光气相当,对肺有侵害作用.二氟化硫（ SF2 ）沸点 35 ,极不稳定,受热后更加活泼,易水解生成 S 、 O2 、 HF 等,其毒性于 HF 相当氟化硫（ S2F2 ）常温下为无色气体,具有很强的毒性,遇水后生成 HF ,对呼吸系统有类似光气的破坏性作用.氟化氢（ HF ）无色气体或液体,具有强烈的刺激性臭味,极易溶解于水,形成氢氟酸,对一般材料具有较强的腐蚀性.HF 对皮肤、粘膜有强烈的刺激作用,并能引起肺水肿、肺炎等.十氟化二硫（ S2F10 ）常温常压下为无色易挥发液体,系剧毒物质,毒性约为 SOF2 的 300 倍.S2F10主要侵袭肺住址,引起肺出血和肺水肿.白鼠的致死浓度为 1 10 （ V/V ）.三氟化铝（ AIF3 ）白色粉末状,通常吸附了大量的有毒气态分解产物,故应被视为具有强烈腐蚀性和毒性的物质.ALF3 粉尘可刺激皮肤引起皮疹,对呼吸系统及肺部均有侵袭作用.十氟化二硫一氧（ S2F10O ）剧毒物质,对肺组织强烈侵袭作用.白鼠的致死浓度为 20 10 （ V/V ）.SF6新气的安全使用和充装时的安全防护SF6新气中可能存在一定量的毒性分解物，在使用SF6新气的过程中，要采取安全防护措施。制造厂提供的SF6气体应具有制造厂名称、气体净重、灌装日期、批号及质量检验单，否则不准使用。 对新购入的SF6气体要进行抽样复检，参照DL/T5951996SF6电气设备气体监督细则实施。复检结果应符合SF6新气标准（见附录B），否则不准使用。 从钢瓶中引出SF6气体时，必须用减压阀降压。避免装有SF6气体的钢瓶靠近热源或受阳光曝晒。 使用过的SF6气体钢瓶应关紧阀门，戴上瓶帽，防止剩余气体泄漏。 户外设备充装SF6气体时，工作人员应在上风方向操作；室内设备充装SF6气体时，要开启通风系统，并尽量避免和减少SF6气体泄漏到工作区。要求用检漏仪做现场泄漏检测，工作区空气中SF6气体含量不得超过1000L/L。 SF6气体试验室工作人员的安全防护SF6试验室是进行SF6新气和运行气体测试的场所，因此化验人员经常会接触有毒气体、粉尘和毒性化学试剂。试验室除具备操作毒性气体和毒性试剂的一般要求外，还应具有良好的底部通风设施（对通风量的要求是15min内使室内换气一次）。试验室除具备操作毒性气体和毒性试剂的一般要求外，还应具有良好的底部通风设施（对通风量的要求是15min内使室内换气一次）。酸度、可水解氟化物、矿物油测定的吸收操作应在通风柜内进行；色谱分析的有毒试样尾气和易燃的氢载气应从色谱仪排气口直接引出试验室；生物毒性试验的尾气应经碱液吸收后排出室外。每个分析人员务必遵守分析试验室操作规程和SF6气体使用规则，新来的工作人员在没有正式工作之前，首先要接受安全教育和有关培训。 试验室内不应存放剧毒和易燃品，使用时应随领随用。分析人员应配备个人安全防护用品。设备运行中的安全防护SF6电气设备安装室与主控室之间要作气密性隔离，以防有毒气体扩散进入主控室。 设备安装室内应具有良好的通风系统，通风量应保证在15min内换气一次。抽风口应设在室内下部。 设备安装室底部应安装SF6浓度报警仪和氧量仪，当SF6浓度超过1000L/L，氧量低于18%时，仪器应报警。工作人员不准单独和随意进入设备安装室。进入设备安装室前，应先通风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域前，应检测该区域内的含氧量，如发现氧含量低于18%时，不能进入该区域工作。 设备内SF6气体的定期检测参照DL/T5961996电力设备预防性试验规程进行。如发现气体中毒性分解物的含量不符合要求时，应采取有效的措施，包括气体净化处理、更换吸附剂、更新SF6气体、设备解体检修等。气体采样操作及处理渗漏时，工作人员要穿戴防护用品，并在通风条件下，采取有效的防护措施。设备解体时的安全保护对欲回收利用的SF6气体，需进行净化处理，达到新气标准后方可使用。对排放废气，事前需作净化处理（如采用碱吸收的方法），达到国家环保规定标准后，方可排放。设备解体前，应对设备SF6气体进行必要的分析测定，根据有毒气体含量，采取相应的安全防护措施。设备解体工作方案，应包括安全防护措施。设备解体前，用回收净化装置净化SF6运行气，并对设备抽真空，用氮气冲洗3次后，方可进行设备解体检修。解体时，检修人员应穿戴防护服及防毒面具。设备封盖打开后，应暂时撤离现场30