六氟化硫气体说明.doc

Pass文档六氟化硫气体说明一、 总论（一） 概述说明六氟化硫 (SF6) 在环境温度下无需加热均可以气态形式应用于我们的设备，。气体压力图（图一）显示，在 +20 ，绝对压力为 22bar时， SF6 为液态，在 +30 绝对压力为 28 bar时， SF6 为液态。SF6 并不遵循理想气体原理。图 2 所示为在定容状态下不同填充密度时的压力变化。图中很明显地显示，如果充气密度相当于+20时的绝对压力4.5bar时，温度可以达到-40，无需对气体进行液化。（二） 生产六氟化硫是用氟和熔化的硫直接合成的一种工业产品。经过清洗、加热分解、干燥之后浓缩液化以去除非冷凝性物质（如：氧气和空气中的氮气或碳化合物）精制而成。（三） 物理和化学特性SF6为无色无味气体, 其主要特性概括如下：分子重量：146.07临界温度：+45.5 （超出临界温度时，SF6不能通过压缩液化：平衡曲线图“液-气”图中，临界压力与临界温度相关。临界压力：37.5帕临界密度：0.730g/CM3在+20 时的密度：- 当绝对压力为1帕时（大气压）： 6.16g/DM3- 当绝对压力为2帕时： 12.5g/DM3- 当绝对压力为6帕时： 37g/DM3在SF6中声音的传播速度为空气中声音的传播速度的三分之一。六氟化硫气体非常稳定、不活泼。只有在温度超过+500 时才能受热分解。在电弧过程中可以观察到气体的部分分解。其分解产物主要是气体（低等级的氟化硫或硫-氟-氧混合物）和固体（硫化物或金属硫化物）。（四） 电气特性六氟化硫气体具有非常优越的电气特性。相比较而言，六氟化硫气体的电气强度比空气的电气强度高过2.5倍（图3）。即使加以不同的因素对这些特性加以限制，但是由于其分子极不活跃，可以捕获游离的电子并且延迟雪崩效应带来的击穿放电。同样原因，SF6作为消弧介质，其效率比空气高出10倍。（五） 商业特性市场上所采购到的气体含有少量的杂质，在限度范围内，不会影响其质量。在IEC60376标准的“推荐”中有陈述。该推荐仅适用于新的并未使用过的SF6，是指在气体用于任何电气设备之前，气体的状态与制造商交付时相同。1 杂质根据IEC的推荐标准，SF6所含的杂质含量不能超过下表中所列的数据：杂质允许的最高含量酸，以HF表示0.3ppmCF40.05%可水解氟以HF表示0ppm氧、氮、空气0.05%油10p.p.m.水分15ppmp.p.m.= 百万之一2 气味气体本身无味，可能有些杂质产生的一些气体（主要是酸性杂质）有一种典型的气味，但是其在与推荐标准相符的气体中的含量含不足以高到让我们的嗅觉能感到的地步。3 毒性纯净的气体无毒，但有机物不能存活。在SF6的生产过程中可能会形成一些有毒的杂质，但是在新气体中杂质的浓缩低于有毒界线。IEC推荐标准提供了气体的生物控制：5只老鼠可以在79%的SF6和21%的氧气的混合气体中存活24小时。它们必须是活的而且未表现出任何不良反应。4 合格证如客户要求，气体的制造商必须出示合格证，证明气体达到了规格的要求，或者，根据协议，能够满足其它特定的要求，尤其是无毒测试。5 供货商SF6气体在许多国家都有销售，主要供应商有：意大利： MONTEDISON;法国： PECHINEY, PRODELEC;德国： KALI CHEMIE;英国： IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES;北美： ALLIED CHEMICAL6 包装SF6带压交付，装入铁制容器内（瓶、罐、桶等）室温下为液态。气体可以散装于3到500公斤的容器内；最大充气密度为1.04kg/DM3。（六） 气体质量控制SF6气体的质量测试可以使用IEC标准列明的化学和物理方法进行测试。按要求进行抽样，进行实验室仪器测试。不过，也可以使用简单的仪器在有建筑物的场地内或市场上销售气体的地方进行一些质量测试。1 验证- IEC方式红外吸收频谱确定密度- 快速方式如果怀疑气体的性质，可以慢慢地将少量气体释放到容器中，因为SF6比空气重，容器中将充满六氟化硫气体。如果是SF6气体，那么，点燃一张纸扔进容器中，火将熄灭，一缕青烟将出现在没有气体的上方。2 绝缘强度控制绝缘强度为SF6的基本特性。控制该强度才能验证气体并且让人们了解该气体是否能起到绝缘的作用。利用一个以高压发电机供电的配有火花帽的电池即可对绝缘强度进行简单的测试。六氟化硫、二氧化碳和空气的击穿电压曲线及相对应的压力见附图3。3 空气含量图4所示曲线表明，只有在SF6气体中混有大量的空气时才会减弱SF6的绝缘强度。在纯净SF6气体中含有少量的（在许可范围内）的空气不会影响六氟化硫气体的绝缘强度。另外，已充填SF6气体的处理方法，少量的空气残余对气体的特性没有影响。不过，还可以在往舱内充气时检查是否已将空气排空，或者在维护过程中对SF6补充充气后，允许SF6气体中有偶然吸入的空气（如管道中）。可以采用不同方式：IEC方式- 气体状态下的色谱分析法；- 解析器测量氧气的顺磁灵敏度。快速方式- 使用适当的电压测量气体的绝缘强度4 水分利用湿度仪测量，有两种表示：大气压下SF6中的蒸汽露点和每百万中的蒸汽量(ppm/vol.) 或以重量表示（ppm/重量）。SF6中水分1ppm/重量 = 8.15ppm/vol.例如：10ppm-相当于81ppm-V湿度仪的使用方法很简单。以电解式为例，即使在设备运行的情况下也可以进行。但是，这种做法对气体消耗很大（1立方米/1分钟，需要15-20分钟），因此，由于这种消耗可以观察到压力下降。在对运行中的设备进行任何检查之前，必须对设备完全充气，因此相关的压力下将不会导致控制设备的故障。水分检查完毕，将充气压力恢复到额定的水平。供货商提供的气体购买时，气体中的水分含量必须低于15ppm/重量。测量可采取多种方式（重力、电解、露点），IEC标准中都有描述。已投入使用的设备中所含的气体规定的水分水平：- 断路器： 20时250ppm-V- 变电站的其它部分： 20时500ppm-V二、 SF6气体的充气压力1 确定SF6气体的充气压力SF6气体的额定充气压力设定为一个Pn值，假定20时一个大气压为760mm汞柱；相对于不同的温度和/或气压，有必要根据温度调整压力或根据纬度（高度）调整压力P2。2 根据温度调整充气压力在单线路图中以注明20时每个舱的充气压力，如室温与20不同时，见表1。表1的应用1） 首先注意单线路图上舱室的额定充气压力，之后选择相关列，指定20那一行。2） 上下移动至与测得的室温相关的那一行。3） 表1中的有关值是指舱室的充气压力。尤其是在下列情况下，气体温度跟室温不同：a) 如果设备通上工作电流，气体的温度会高于室温，利用外壳温度作为参照温度；b) 充气操作时，随着气体容量的增加，储气罐的出口的温度下降，当将气体压缩进气室中时，由于压缩，气体的温度升高。因此，当气体温度达到室温时，操作几小时后要调整压力。3 根据纬度（高度）校订压力值根据设备的纬度（高度）来增加P2值对上述2中所描述的压力值进行调整。（见图5）。三、 使用SF6气体的建议1 使用说明1） 市场上购买的商用容器的使用室温下，六氟化硫以液态盛装在各种容器内（瓶、罐、桶）等。容器的使用取决于瓶装压缩气体的标准方法。具体而言，如需要：- 将容器远离热源；- 在对设备充气时要使用合适的减压阀。2） 储存容器的使用这些容器与用于贸易的容器使用条件相同，在将气体从设备装到储存容器的过程中，传送到储存容器中六氟化硫的重量（以公斤表示）必须为：- 温带气候国家：最大充气比值：1.04公斤/升- 热带地区： 最大充气比值：1.04公斤/升 见IEC10-72 设备维护操作指南1） 装有纯净SF6的设备这种情况指的是装置不产生电弧（产生电弧的设备包括断路器和隔离刀）。由于有带轮的充气装置，SF6气体可以储存之后再使用。应避免进入原来存有SF6气体的容器和/或只在上部开口的容器。如果不能避免，则应采取相应的谨慎措施：- 确定气体已彻底排空，容器内充满空气；线进行彻底的通风并检查火焰是否能正常燃烧。- 采取必要的步骤，做好一切准备以便一旦进入容器的人发生危险，能将其迅速带出，（容器外面须有长期助手、绳子、带安全带的小车等）。当然，最好的办法是使用自助呼吸器。注意：不小心吸入少量的纯净SF6气体段时间内没有危险。一旦人来到室外，窒息状态（缺氧）就会停止。2） 报还SF6分解物的设备由于电弧现象的存在，SF6会部分分解产生一些气体（氟化硫）和固体粉末（金属硫化物）。如果这些产物与潮气接触（口腔粘膜、呼吸器官、眼睛等），刺激性会很大。这些产物的气味跟臭鸡蛋类似，非常刺激、难闻。这些典型气味是非常好的警报信号。固体分解物起初是稍白的粉末，跟空气中的湿气接触后变成灰色的非常紧密的结构。如果是皮肤接触会有非常强的刺痛感。维护设备时，必须对SF6特别处理后再储存，同时必须将有关的舱室抽真空。建议：在打开设备前，给设备充入干燥的压缩气体并排空两三次，以便排出粉末中的气体。打开设备后，最好使用吸尘器吸出粉末，而不是将其用压缩气体吹出来。工作时要带上口罩和保护镜以避免因误操作引起的危险。注意：如果操作人员吸入少量的分解物，不管是气体还是固体，一旦接触空气，那些刺激反应都将停止。如果是粉末刺激，要用水充分清洗眼睛。在清洗设备的操作过程中不要抽烟；接触任何食物前要洗手。四、 一旦停电后的操作指南1 未停电时有明显的气体泄漏如果设备位于室外，SF6会弥散于空气中。如果位于室内，必须对室内进行彻底的通风。对较低的区域要特别注意，譬如说电缆沟，这些地方会聚集气体。由于该气体无味，在由于缺氧造成的呼吸困难前不易被觉察。一旦发生这种情况，要马上到露天的开阔区域并且对屋子彻底通风。2 停电时明显的气体泄漏在这种情况下，SF6包含一些分解物，这些分解物带有气味，很容易闻到。如果设备在室内，室内必须彻底通风。如果必须靠近设备进行一些维护操作，必须戴上自助呼吸器。五、 操作中对气体绝缘开关的检查根据后面段落的说明可进行下列操作：1 控制六氟化硫气压2 补充六氟化硫气体。该操作（后面介绍）将根据下列建议进行：1） 只有特定人员才能进行此项操作（此人有过操作经验）；2） 快速接上和断开管道以避免气体泄漏；3） 工具摆放有顺序；4） 如果相关舱室的SF6气压达不到额定值，不要测微水。六、 气体绝缘开关中SF6的使用1 充气（SF6）1） 说明所有组合开关（GIS）的紧密型舱室交付时都充有相对压力为0.03Mpa的SF6气体，从另一方面说，组装时如果把舱室放置在常压下，须在运输过程中用临时的外壳密封并充填相对压力为0.03Mpa的氮气。将一个装有吸附湿气的分子筛的袋子固定在上面提到的外壳的内部，如果该舱室有几个密封壳，每个舱室需要一个这样的袋子。对每个舱室的处理，（参见附图7），可根据后面段落的相关说明进行。2） 舱室准备完成组装后，如图8连接真空泵继续将其排空至压力为0.5mm汞柱并保持半小时。a. 充氮气以额定压力为0.1Mpa充干燥氮气（50ppm/vol. 湿气），等12小时。b. 排空氮气将氮气排出，直至压力值比一个大气压值略高为止，之后放入分子吸附剂，继续用真空泵排空直至压力为0.5mm汞柱并保持半小时重复a动作。c. 测微水根据用于变电站的微水测试仪的使用指南对氮进行微水测试。如果水份含量超过额定（20时的）300ppm/vol.断路器为250时，这个结果就太高。如果发生这种情况，操作必须重新进行：- 抽真空至0.5mm汞柱并保持半小时；- 在1bar时充氮气；- 保持12小时；- 测微水。如果新测得的微水值仍高于300ppm/vol.，那么肯定有不正常现象，需要用眼检查。如果微水值（20时）低于300ppm/vol.，那么可以认可这一测试。重复b过程，放入分子吸附剂。3） 充气(SF6)考虑充气时的气压状态和温度进行充气，直至达到正确的压力水平。对其它“舱室处理”进行准备的所有舱室充气。a. 充气后等一个星期。b. 测微水根据微水测试仪使用指南进行水分含量的测定。如果变电站的水分含量超过500ppm/vol，断路器的水分含量超过250ppm/vol.，这样的结果是不行的。在这种情况下，收回SF6气体，并重复前面的用氮气处理的过程。如果变电站的水分含量为500ppm/vol，断路器的水分含量为250ppm/vol.，这种结果是可行的。4） 分子袋说明分子袋能吸收并保持SF6气体中的水分含量。因此，必须避免该分子袋与环境接触。图6所示为在正常的环境条件下脱水剂的吸收量。图片所示为将分子袋放置在正常的环境温度和湿度下时，其吸收容量损失了50%。5） 充气方式（氮或SF6）带压气瓶充气。如图8所示进行组装，根据气瓶的储存压力使用相关的减压装置和充气导管（大约30BAR/六氟化硫，200BAR/氮气）。a. 清空舱室将充气小车管道与接线板的旋塞活门（4）连接。打开气阀（5），当泄漏变弱时，启动小车上的真空泵。类似的方法是将真空泵直接与阀（6）相连。b. 充气关闭泵，将气瓶的管子与阀开关（4）连接，打开阀（2）和阀（1），将压力升至语旋塞活门连接的控制仪表所指示的压力值（3）。6） 检查压力值当该项检查与充气或补充充气同时进行时，需要等待所充气体在给定的温度下稳定12小时。如图8所示，得使用一个旋塞活门（3）。测量时需要考虑环境温度和纬度，以便验证规定的压力。7） 补充充气如果发生“Level I”的报警信号，向充气阶段一样进行补充充气，只是用控制装置。8） 阶段性控制气体压力控制：必须对气体压力进行阶段控制，9） 气体中的水分控制必须对气体中的水分进行阶段控制。七、 使用SF6气体所用的工具和仪器1 充气小车1） 总体介绍SF6气体绝缘变电站必须配置适用的工具和仪器。充气小车是一种维修后从舱室中回收SF6之后再将其重新充入舱室的设备。该充气小车如图9和图10 所示。最好在充气小车上预先装上一个装置以便气体含有分解物时使用。2） 说明压机组无需带油工作。真空泵露天放置。在操作台就可以监控安装的压缩机和真空泵，同时配备有电动保护装置。压缩机的超压监控通过一个减压装置和一个接触压力表完成。3） 充气小车的技术指标（特性）储存类型尺寸（mm）油漆颜色压力容器真空泵（功率）kW表称吸附量mc/h可达真空Mpa压缩机（功率）kW理论容量mc/h最后最大压力值Mpa最大压差Mpa储存量kgFilling rendering kg/hExercise tension控制功率kW如需要更进一步的关于充气小车的技术资料，请参见供货商的操作手册。八、 测量及控制指南1 微水分析仪进行氮和SF6的微水分析有几种分析仪：通常的供货商有：- Michell- Dilo如需要进行微水分析，其详细操作，请参见供货商的手册。2 使用SF6检漏仪1） 说明检漏仪是一种便携式电子仪器，用于卤族气体的检测，使用两节1.5V的电池（灯光指示充电）。通常用于检测气体的泄漏，最高检测值为14gr/每年，也能在有毒环境中使用。其独特性是在万向接头探针上有一个微型泵，该泵可以吸附SF6并加速其监控。在同样速度下，如果没有SF6，该仪表的数值将回零。同时，该仪表还配备有一个“Geiger”计数器，如有泄漏，将会嘀嗒作响。在有氟里昂存在的情况下，气体型检漏仪会产生有害气体，而HLD5500件漏仪则不同，完全无害。另外，该检漏仪不需要加热