GIS電壓互感器氣體微水超標(biāo)的原因及處理方法探析

摘 要：文章介紹GIS電壓互感器氣室微水超標(biāo)情況和微水超標(biāo)后的處理方法，并分析了微水超標(biāo)原因。

關(guān)鍵詞：GIS；電壓互感器；SF6；微水；超標(biāo)

中圖分類號(hào)：TM451 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）27-0084-02

六氟化硫（SF6）全封閉組合電器具有絕緣性能好、占地面積與空間體積小、運(yùn)行安全可靠、安裝和維修方便等優(yōu)點(diǎn)，因此，GIS設(shè)備使用日益廣泛。截至2014年7月20日，我局共有變電站213座，其中150座變電站使用了GIS設(shè)備。在我們班組管轄的108座變電站中，有90座變電站使用了GIS設(shè)備。在近些年的預(yù)防性試驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)110個(gè)GIS氣室存在著氣體微水超標(biāo)的情況，而電壓互感器氣室占到41個(gè)，因此互感器微水容易超標(biāo)引起了我們的關(guān)注。

1 GIS電壓互感器中水分的危害

SF6氣體中含有的水分對(duì)設(shè)備及其安全運(yùn)行的危害是多方面的。一方面，雖然SF6非常穩(wěn)定，但是當(dāng)水含量較高且溫度高于200 ℃時(shí)就可能產(chǎn)生水解反應(yīng)，生產(chǎn)SO2和HF。兩者都是強(qiáng)烈腐蝕性物質(zhì)，可嚴(yán)重腐蝕金屬部件。另一方面，水分的存在加劇了SF6電弧分解時(shí)低氟化物和金屬氟化物的水解，而前者嚴(yán)重阻礙了SF6分解物的復(fù)原反應(yīng)，后者產(chǎn)生金屬氧化物、氟化亞硫酰、HF等有毒強(qiáng)腐蝕物質(zhì)。同時(shí)，氣體中的水分在溫度降低時(shí)可能在設(shè)備內(nèi)部結(jié)露，附著在零件表面，容易產(chǎn)生沿面放電事故。

因此，要嚴(yán)格控制GIS設(shè)備內(nèi)部的水分含量。DL/T 603中規(guī)定，無(wú)電弧分解物的氣室的微水含量在交接驗(yàn)收和運(yùn)行中的允許值分別為250 μL/L和500 μL/L。

2 微水超標(biāo)情況

近4年對(duì)我班組所管轄GIS變電站進(jìn)行了SF6微水測(cè)試，電壓互感器氣室微水超標(biāo)情況統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

3 GIS電壓互感器氣體微水超標(biāo)的原因

我們使用的絕大部分電壓互感器是由GIS生產(chǎn)廠家向上?；ジ衅鲝S采購(gòu)的，我們聯(lián)合廠家和檢修人員共同分析得出，GIS氣室中的水分的主要來(lái)源主要有以下幾方面：

①SF6在合成后，要經(jīng)過(guò)熱解，水洗，堿洗，干燥吸附等工藝，難免在SF6新氣生產(chǎn)過(guò)程中混入微量的水分。

②大氣中的水氣通過(guò)電壓互感器設(shè)備密封薄弱環(huán)節(jié)滲透到設(shè)備內(nèi)部。設(shè)備內(nèi)部水蒸氣的分壓很低，而大氣中水蒸氣的分壓很高，在高溫條件下，水蒸氣從高分壓向低分壓區(qū)滲透。水分子的直徑為SF6分子直徑的2/3，而且水分子為細(xì)長(zhǎng)棒狀，SF6為球狀，水分子更容易進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部。

③在電壓互感器運(yùn)輸安裝過(guò)程中，由于沒(méi)有嚴(yán)格執(zhí)行工藝標(biāo)準(zhǔn)或者其他原因，可能將空氣中所含水分帶到設(shè)備內(nèi)部。

④電壓互感器由多層的繞組線圈繞制而成，而繞組由多匝漆包線構(gòu)成，并且每層繞組之間要用聚酯薄膜隔離。因此在制造過(guò)程中，空氣中的水分很容易吸附在每層線圈的聚酯薄膜上，匝數(shù)層數(shù)越多，聚酯薄膜吸附的水分就越多。這些附著在間隙和聚酯薄膜表面的水分會(huì)在成型前進(jìn)行干燥，但是達(dá)到徹底干燥是不可能的。這些絕緣材料的含水量一般在0.1%～0.5%之間。在電壓互感器運(yùn)行過(guò)程中，這些水分就會(huì)逐步釋放出來(lái)，尤其在深圳這種濕熱的南方地區(qū)，這種現(xiàn)象更加明顯。

⑤吸附劑對(duì)電壓互感器中的水分含量影響很大，主要有兩種情況。一是電壓互感器沒(méi)有安裝吸附劑。如圖1所示，由于電壓互感器的材料體積占滿了整個(gè)氣室，使得沒(méi)有足夠空間安裝吸附劑。二是在安裝的過(guò)程中，由于工作人員的粗心造成漏安吸附劑，從絕緣材料中釋放出來(lái)的水分不能夠被吸收。三是電壓互感器裝有吸附劑，但是已經(jīng)達(dá)到了飽和狀態(tài)，不能有效吸收水分。

4 GIS電壓互感器氣體微水超標(biāo)的處理辦法

電壓互感器氣室濕度超標(biāo)一般處理方法如下：

①開(kāi)工前的準(zhǔn)備：選擇良好天氣進(jìn)行檢修處理，處理現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境濕度要小于80%。工作人員要具有相應(yīng)的作業(yè)資質(zhì)。準(zhǔn)備好檢修所需要的工器具和相應(yīng)物資，合格的SF6氣體和高純度的氮?dú)庖崆皽?zhǔn)備充分。檢查回收裝置工作是否良好，提前對(duì)其進(jìn)行干燥。

②氣體回收：首先對(duì)相鄰氣室進(jìn)行降半壓處理，防止在對(duì)維修氣室進(jìn)行抽真空作業(yè)時(shí)，由于兩側(cè)壓力過(guò)大損壞隔膜。之后對(duì)檢修氣室進(jìn)行SF6回收，并且妥善保存以備今后利用。氣體回收過(guò)程中，工作人員必須密切注意回收裝置運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)停機(jī)。

③開(kāi)蓋檢查：密封面一定要仔細(xì)處理，要用不起毛的柔軟紙沾上無(wú)水乙醇輕輕擦拭，不能出現(xiàn)放射性刮痕，拆下來(lái)的密封蓋注意防塵密封處理。

④吸附劑更換：裸露在大氣中的吸附劑必須及時(shí)更換，在更換時(shí)，吸附劑不能在空氣中放置10 min以上，不然吸附劑的效能會(huì)降低。安裝好吸附劑后，及時(shí)密封設(shè)備，所有密封圈必須更換，整個(gè)過(guò)程不超過(guò)30 min。

⑤抽真空：這是降低設(shè)備濕度的關(guān)鍵步驟，真空有利于設(shè)備內(nèi)部材料表面的水分快速蒸發(fā)。一般將檢修氣室真空度抽到133 Pa，后再持續(xù)抽1～2 h，然后關(guān)閉閥門，靜置觀察真空度，30 min后讀取真空度A；放置3 h，再讀取真空度B，當(dāng)A-B≤67 Pa時(shí)說(shuō)明氣室密封性能良好，否側(cè)還要進(jìn)行查漏處理。

⑥注入氮?dú)猓撼檎婵蘸?，立即注入干燥的高純氮?dú)猓穸纫蟮陀? ug/g）到檢修氣室，壓力增至0.1 MPa，靜置12 h，觀察壓力變化，并且測(cè)試氣體濕度，做好記錄。

⑦重復(fù)⑤和⑥操作一次

⑧注入SF6氣體：再次進(jìn)行步驟5抽真空操作，當(dāng)真空度合格后，立即注入干燥合格SF6氣體（濕度要求低于8 ug/g）。在SF6氣體注入過(guò)程中，采用液相充氣法。充氣過(guò)程應(yīng)該緩慢平穩(wěn)，流量不能過(guò)大。充氣壓力略高于額定壓力，預(yù)留試驗(yàn)氣體。檢修氣室處理完之后，對(duì)降半壓氣室同樣進(jìn)行補(bǔ)氣處理。靜止24 h后，進(jìn)行微水測(cè)試，數(shù)據(jù)合格后，等待送電。

通過(guò)以上方法處理了大部分氣室，我們得到了良好的效果。

5 結(jié) 語(yǔ)

目前新建變電站高壓設(shè)備普遍采用GIS形式，SF6設(shè)備在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越多，因此SF6設(shè)備的安全運(yùn)行是保證供電安全的重中之重，要在供電運(yùn)行中加強(qiáng)對(duì)GIS設(shè)備的試驗(yàn)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要及時(shí)處理。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鐘小玲.如何降低全封閉組合電器SF6氣體微水含量[J].科技信息，2009，（27）.