六氟化硫斷路器水分控制與處理工藝研究

任東峰

（西安西電高壓開關有限責任公司，陜西 西安 710018）

0 前言

隨著近年來電力電網(wǎng)的快速發(fā)展,六氟化硫斷路器因其具有絕緣性能高、開斷能力強、維護簡單方便等諸多優(yōu)點,在高壓電力電網(wǎng)中得到廣泛應用[1]。六氟化硫斷路器內(nèi)部以SF6氣體作為絕緣和滅弧介質。如果斷路器氣室內(nèi)水分含量超標，不僅會使設備的絕緣強度變低，還會嚴重腐蝕設備，從而導致電網(wǎng)運行事故的發(fā)生。斷路器氣室內(nèi)的SF6氣體完全干燥不含水分任何是無法做到的，因此必須采取有效的控制與處理措施，將斷路器氣室內(nèi)的SF6氣體中的水分含量控制在合格范圍內(nèi)，才能保證六氟化硫斷路器的安全可靠運行。

1 斷路器氣室內(nèi)SF6氣體中水分的危害

SF6氣體在常溫常壓下無色無味，具有優(yōu)異的絕緣性能和滅弧性能。純的SF6氣體，受電弧放電或高溫后，會分解成硫、氟和硫氟化合物，在電弧消失后這些分解物又會化合成SF6氣體。當斷路器氣室內(nèi)氣體中所含含水分超標時，水在電弧作用下會分解為氫和氧。氫和氧與SF6氣體分解物在電弧作用下會生成二氧化硫（SO2）、氫氟酸（HF）、亞硫酸酰氟（SOF2）等雜質。這些雜質會對斷路器的絕緣材料及金屬材料造成腐蝕，使其絕緣強度降低，甚至發(fā)生設備爆炸[2]。

另外，斷路器氣室中SF6氣體中水是以氣態(tài)的形式存在，周圍環(huán)境溫度降低時，水汽會凝結成液態(tài)的露水附著在零部件的表面，可能會造成支持件，絕緣拉桿等絕緣件沿面閃絡而引起事故。

2 斷路器水分控制與處理工藝

2.1 水分控制工藝

斷路器的氣室內(nèi)部總會有一定量的水分，其水分的來源主要是：斷路器內(nèi)部絕緣件與金屬表面本身所含水分的析出；裝配時從周圍環(huán)境中帶入的水分；充入斷路器的SF6氣體本身所含的水分和充SF6氣體時從充氣管路中帶入的水分；其次還有在斷路器運行時從周圍環(huán)境透過密封件侵入的水分[3]。依據(jù)不同的水分來源，斷路器在裝配過程中應該采取相應的控制措施。

（1）斷路器產(chǎn)品裝配時應對裝配環(huán)境的濕度進行嚴格控制，一般情況下斷路器的裝配要求環(huán)境濕度不大于60%。另外在裝配時，應盡量減縮短氣室的敞開時間，如必須等待，需用塑料布或臨時蓋板封閉。斷路器氣室的敞開時間應控制在2小時之內(nèi)；

（2）斷路器產(chǎn)品裝配前所有的零部件都需進行烘干處理，烘干溫度 80-100℃，烘干時間為 4小時。

（3）新的SF6氣體水分含量在入廠時必須進行抽樣檢測，水分應控制在10PPm左右。在給斷路器充入SF6氣體前，需要對充氣管路進行干燥，可用高純氮氣吹管，充氣時，應確保充氣管路密封良好，避免將周圍環(huán)境中水分帶入斷路器氣室內(nèi)部。

2.2 水分處理工藝

根據(jù)斷路器產(chǎn)品裝配工藝的不同，斷路器生產(chǎn)中經(jīng)常用水分處理方法主要有4種。

（1）吸附法

分子篩是一種吸附能力極強的無機化合物吸附劑，呈顆粒狀，對水分、SF6分解物等具有極強的吸附能力。分子篩通過對斷路器氣室水分及SF6分解物的吸附，使得不會因為有害氣體的產(chǎn)生，潮解而降低斷路器的絕緣性能與機械性能。分子篩為密封包裝，可直接使用，如果放置不當而吸水，在使用前必須350～400℃焙燒活化2h，吸附劑打開密封包裝后，應在2h內(nèi)使用完。

原則上吸附劑的使用量不應低于所充入的SF6氣體重量的10%。分子篩的安裝位置應設在SF6氣體流動較順暢的地方，以利于其吸收水分和其他雜質。

在斷路器產(chǎn)品裝配分子篩時，將烘干活化好的分子篩取出后應立即裝入斷路器氣室內(nèi)部，然后立即進行抽真空處理。當烘干活化過的分子篩不能立即裝入產(chǎn)品時，應與空氣隔絕，并及時放入烘箱內(nèi)繼續(xù)烘干。

分子篩吸水后，使用前必須采用活化處理恢復其吸附能力?；罨瘻囟葹?50℃～300℃，活化時間不少于3小時。

（2）烘干法

在斷路器產(chǎn)品裝配過程中，待裝零部件會吸收環(huán)境中的水分，從而導致斷路器氣室內(nèi)水分殘留。所以斷路器產(chǎn)品裝配前所有零部件都需進行烘干處理，烘干溫度 80-100℃，烘干時間為 4小時。

（3）抽真空靜止法

首先，將斷路器氣室抽真空至一定數(shù)值后，使斷路器氣室內(nèi)部呈負壓，然后長時間靜止存放，使斷路器氣室內(nèi)部零部件所含水分充分的釋放，最后，再通過抽真空，將零部件釋放岀的水分排出，該過程是斷路器水分處理抽真空靜止法的處理過程。一般抽真空需在67Pa（真空泵靜止后的讀數(shù)）以下，斷路器靜止時間應不少于12小時。特殊情況，斷路器氣室可通過兩次抽真空兩次靜止，以保證斷路器氣室水分合格。

（4）氮氣沖洗法

氮氣清洗法，首先在斷路器氣室充內(nèi)充入高純氮氣（含氮99.999%）至額定壓力，保持4-6小時，然后放出氮氣。在氮氣的充入和放出過程中，將斷路器氣室內(nèi)部的水分帶出氣室。

在現(xiàn)階段斷路器產(chǎn)品裝配中，烘干法是控制水分最普遍應用的方法。也可應用吸附法和抽真空靜止相結合的方法，通常以抽真空靜止法為主，吸附法輔。在斷路器日常生產(chǎn)中，高純氮氣沖洗法很少使用，一般在夏季環(huán)境濕度較大時才會使用。

吸附劑的作用是在斷路器長期運行中吸收斷路器內(nèi)部水分及SF6分解物，保證斷路器產(chǎn)品運行10年以上水分不超標。所以，吸附劑不是工廠內(nèi)水分處理的手段，在工廠內(nèi)靠用吸附劑把水分含量降下來。斷路器產(chǎn)品有時水分處理合格后，一段時間后，水分又會超標，這是由于斷路器內(nèi)部元件在裝配前未徹底烘干水分溢出造成的。因此，裝配過程控制中對水分處的理控制和處理是十分必要的。

3 結論

六氟化硫斷路器產(chǎn)品水分超標不僅會使設備絕緣強度大大降低，水分及SF6分解物還會嚴重腐蝕設備，因此對斷路器產(chǎn)品的水分控制與處理十分重要，將斷路器產(chǎn)品水分通過必要的措施與方法控制在合格的范圍內(nèi)是保證六氟化硫斷路器產(chǎn)品質量的關鍵。

［1］何嘉希,高文勝,劉衛(wèi)東,等.六氟化硫斷路器滅弧室壓力測量導管結構研究[J].中國電機工程學報,2016,36(1):310-316.

［2］侯光杰.六氟化硫斷路器應用優(yōu)勢及安全運行要點[J].中國水能及電氣化,2016(11):20-22.

［3］王劉芳,劉偉,祁炯,等.六氟化硫混合絕緣氣體電氣設備檢測技術的研究及現(xiàn)場應用[J].安徽化工,2017,43(3):75-79.