歐陽炬

摘要：文章介紹了六氟化硫氣體現(xiàn)有設(shè)備和測(cè)量技術(shù)狀態(tài)及影響微水含量測(cè)量的因素及要點(diǎn)，以供參考。

關(guān)鍵詞：六氟化硫 微水測(cè)量 儀器

中圖分類號(hào)：TM411+.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

前言

純凈的SF6是一種無色、無臭、無毒、化學(xué)性能穩(wěn)定、不會(huì)燃燒的氣體。在電氣性質(zhì)上具有絕緣性能良好、無火災(zāi)危險(xiǎn)、滅弧性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)。因此隨著電力行業(yè)的迅猛發(fā)展，以SF6氣體為滅弧介質(zhì)的斷路器和GIS設(shè)備有了非常廣泛的應(yīng)用。

1六氟化硫氣體現(xiàn)有設(shè)備和測(cè)量技術(shù)狀態(tài)

1.1氣體密度檢測(cè)

國(guó)家規(guī)定的六氟化硫氣體泄露標(biāo)準(zhǔn)為不高于l％／年。目前對(duì)SF6氣體密度的監(jiān)測(cè)主要是通過機(jī)械式密度繼電器進(jìn)行的。它采用標(biāo)準(zhǔn)氣囊，通過機(jī)械杠桿原理進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同事配有壓力表以及SF6氣體壓力與溫度關(guān)系曲線圖。它們的測(cè)量精度低，部分繼電器沒有顯示。采取在設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行定期巡檢，實(shí)時(shí)性差，并需耗費(fèi)大量人力和物力。密度繼電器只能起控制作用，即當(dāng)氣體密度降低至報(bào)警門限值時(shí)，報(bào)警繼電器動(dòng)作，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以提示需人工進(jìn)行補(bǔ)氣。當(dāng)氣體密度降低至閉鎖門限值時(shí)，閉鎖繼電器動(dòng)作，禁止設(shè)備動(dòng)作。

1.2微水檢測(cè)

由于在設(shè)備制造、安裝、解體檢修和充氣補(bǔ)氣時(shí)，因工藝水平不齊和工藝過程中的疏漏，在氣室和管閥內(nèi)留有水分，或因泄露反向滲入新的水分等，必需對(duì)斷路器SF6氣體微水進(jìn)行定期檢測(cè)。電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)程規(guī)定：126—550kV的新設(shè)備投運(yùn)后，3—6個(gè)月測(cè)量一次，如無異常，l一2年檢測(cè)一次，40.5—72.5kV的新設(shè)備投運(yùn)后，每年復(fù)檢一次，如無異常，2—3年測(cè)量一次。目前對(duì)SF6氣體微水的檢測(cè)主要采用在現(xiàn)場(chǎng)用露點(diǎn)儀進(jìn)定期檢測(cè)。露點(diǎn)儀的測(cè)量存在以下缺陷：

(1'測(cè)量受環(huán)境溫度限制：儀器溫度在測(cè)試時(shí)不能低干環(huán)境溫度。儀器的存放和工作環(huán)境溫度為一10℃～+50℃。同時(shí)不同的環(huán)境溫度，測(cè)量范圍不同。

(2)費(fèi)時(shí)、費(fèi)事、費(fèi)氣：測(cè)試時(shí)需長(zhǎng)時(shí)間排放SF6氣體。由于取樣管線含有濕氣。測(cè)量時(shí)的前至少10min需用干吹干取樣管線。一個(gè)完整準(zhǔn)確的測(cè)試約需45—55min左右。按標(biāo)準(zhǔn)取樣氣體流量，即30～40L／h計(jì)算，一次測(cè)試需要排放SF6氣體約35升。因此在完成測(cè)試后需補(bǔ)充SF6氣體。下圖l為露點(diǎn)儀測(cè)試微水在達(dá)到穩(wěn)定值的變化曲線和所需時(shí)間。

圖1

(3)影響現(xiàn)場(chǎng)工作人員健康，污染大氣。

(4)非在線。采用露點(diǎn)儀定期檢測(cè)，是非在線檢測(cè)方法，不能實(shí)時(shí)反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和動(dòng)態(tài)變化。不能實(shí)現(xiàn)設(shè)備的狀態(tài)檢修和真正意義上的電力配網(wǎng)自動(dòng)化。配網(wǎng)自動(dòng)化大綱及其細(xì)則均要求保證對(duì)該設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)方監(jiān)測(cè)及控制。不能實(shí)時(shí)確切地測(cè)知斷路器氣室內(nèi)SF6氣體密度和微水的現(xiàn)狀，并預(yù)知其變化趨勢(shì)，不能做到實(shí)時(shí)監(jiān)控，更不能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)及報(bào)警信號(hào)的遠(yuǎn)傳，無法實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化狀態(tài)的要求，處于被動(dòng)局面。

2 SF6氣體含水量測(cè)量的影響因素及要點(diǎn)

2.1測(cè)量時(shí)環(huán)境溫度對(duì)SF6氣體含水量測(cè)量的影響

測(cè)量經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)于同一臺(tái)斷路器，由于測(cè)量時(shí)環(huán)境溫度不同，其測(cè)量結(jié)果相差很大。究其原因，包括以下3個(gè)方面。

1)環(huán)境溫度不同，SF6設(shè)備元件、材料吸附水分的能力不同。微觀實(shí)驗(yàn)表明，SF6斷路器的容器內(nèi)表面，在安裝或運(yùn)行中都會(huì)吸附水分子，而容器吸附或釋放水分子，又都和溫度有關(guān)。溫度下降，材料吸附水分能力提高；溫度升高，材料吸附水分能力下降。這樣一來，SF6氣體含水量的測(cè)量結(jié)果當(dāng)然就與環(huán)境溫度有關(guān)了。

2)環(huán)境溫度不同，露點(diǎn)儀制冷能力不同。ABB公司生產(chǎn)的DP9露點(diǎn)儀說明書給出了該露點(diǎn)儀制冷能力與環(huán)境溫度的關(guān)系。該儀器的存放和工作環(huán)境溫度為-10～+50℃。同時(shí)不同的環(huán)境溫度，測(cè)量范圍不同。所以當(dāng)測(cè)量時(shí)的環(huán)境溫度比較高，SF6氣體含水量比較少的情況下，可能會(huì)出現(xiàn)由于制冷能力不足造成的露點(diǎn)測(cè)量的誤差，因而測(cè)得的含水量就不會(huì)準(zhǔn)確或無法得到。

3)環(huán)境溫度不同，吸附劑吸附能力不同。目前SF6電氣設(shè)備采用的吸附劑主要有分子篩和活性氧化鋁兩種材料。它們的干燥能力和溫度有關(guān)，使用吸附劑的SF6氣體含水量隨溫度變化而變化。

應(yīng)對(duì)措施：按照標(biāo)準(zhǔn)推薦，測(cè)量時(shí)的環(huán)境溫度應(yīng)在20℃。根據(jù)挪威工業(yè)技術(shù)大學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)一年之中氣體水分含量隨著氣溫升高的變化趨勢(shì)。

2.2測(cè)量管道和接頭等部件材質(zhì)對(duì)SF6氣體含水量測(cè)量的影響

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試經(jīng)驗(yàn)得出：連接氣路的材料、接頭對(duì)SF6氣體含水量的測(cè)量結(jié)果有較大影響。表1給出了現(xiàn)場(chǎng)對(duì)3個(gè)氣室用不同連接材料進(jìn)行SF6氣體含水量的測(cè)量結(jié)果(溫度12℃，濕度40%)。

表1用不同連接材料對(duì)SF6氣體含水量的測(cè)量結(jié)果

從表1可以看出，以氧氣減壓閥、橡皮管為測(cè)量管道的測(cè)量結(jié)果得到的含水量要比用專用調(diào)節(jié)閥、充氣管為測(cè)量管道的微水測(cè)量結(jié)果大得多。產(chǎn)生這個(gè)現(xiàn)象的原因主要是氧氣減壓閥內(nèi)部空腔比較大，死角較多，橡皮管材料表面比較疏松，分子間的空隙較大，因此，測(cè)量時(shí)管道材料的水分子釋放出來，使得測(cè)量結(jié)果和實(shí)際結(jié)果相差很大。

應(yīng)對(duì)措施：測(cè)量管道和接頭等部件應(yīng)質(zhì)量良好，應(yīng)選用機(jī)器自配的測(cè)量管道。

2.3采樣氣體壓力對(duì)SF6氣體含水量測(cè)量的影響

根據(jù)以前的分析結(jié)果得出：對(duì)于同一體積比含水量的SF6氣體，在其取樣壓力不同時(shí)，對(duì)應(yīng)的飽和水蒸氣壓也不同，相應(yīng)的露點(diǎn)也就不同了。因此，在測(cè)量時(shí)要嚴(yán)格按照測(cè)量?jī)x器的說明書進(jìn)行氣體流量的調(diào)節(jié)。例如瑞士的DP19規(guī)定氣體流量為滿格的40%，北京迪揚(yáng)的DP100規(guī)定氣體流量為滿格的20%～30%。同時(shí)，上述的說明書中都規(guī)定在調(diào)節(jié)氣體流量時(shí)首先完全打開微水儀機(jī)器上的流量調(diào)節(jié)閥，然后再打開測(cè)量氣管接頭上的減壓閥并調(diào)節(jié)到說明書規(guī)定的對(duì)應(yīng)的限制流量。

應(yīng)對(duì)措施：嚴(yán)格按照說明書的規(guī)定進(jìn)行氣體流量調(diào)節(jié)，嚴(yán)禁超出氣體流量范圍，從而使測(cè)量結(jié)果發(fā)生偏差。

2.4測(cè)量接口與氣室連通距離對(duì)SF6氣體含水量測(cè)量的影響

在實(shí)際運(yùn)行中，由于GIS氣室較多，為了方便測(cè)量，所以有的GIS設(shè)備設(shè)計(jì)通過連接管將氣室引出到合適位置并安裝專用的測(cè)量接口。以本公司500kV某變電所母聯(lián)5100開關(guān)的斷路器氣室的微水測(cè)量為例，該型斷路器為山東魯能AEPOWER公司的HGIS設(shè)備，選用瑞士的DP19微水儀測(cè)量。測(cè)量分別通過斷路器機(jī)構(gòu)箱中的測(cè)量接口和斷路器氣室的尾部接口分別進(jìn)行，表2即為測(cè)量結(jié)果.

表2母聯(lián)5100開關(guān)交接時(shí)的微水測(cè)量

從實(shí)際測(cè)量的結(jié)果可以分析得出：由于連接管道過長(zhǎng)，測(cè)量接口端的SF6氣體和裝有吸附劑的滅弧室的氣體不可能完全交流，當(dāng)將測(cè)量接口端的SF6氣體人工放掉部分后，測(cè)量結(jié)果比較相似。

應(yīng)對(duì)措施：

(1)通過和上述類似的測(cè)量接口測(cè)量微水時(shí)，要人工放掉部分氣體再測(cè)量。

(2)一般認(rèn)為充氣24h后氣體穩(wěn)定，所以實(shí)際至少要在氣體穩(wěn)定時(shí)測(cè)量微水。

(3)從上述測(cè)量結(jié)果可以引申出，目前有的GIS斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器(CT)等氣室通過連接管連通，運(yùn)行管理上可以把連通的SF6氣體當(dāng)作同一氣室對(duì)待，但是在進(jìn)行微水測(cè)量時(shí)還是要分相測(cè)量，因?yàn)闅怏w之間的完全交流不如我們想象中充分。

2.5測(cè)量次數(shù)對(duì)SF6氣體含水量測(cè)量的影響

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)表明，同一氣瓶中的SF6氣體，第一次測(cè)量的數(shù)值普遍比后面測(cè)量的數(shù)值要高，產(chǎn)生上述情況的主要原因與氣路、接頭的干燥與否有關(guān)。

應(yīng)對(duì)措施：在測(cè)試之前，應(yīng)對(duì)氣路、接頭進(jìn)行干燥處理，對(duì)于不同的儀器要達(dá)到相應(yīng)說明書規(guī)定的干燥標(biāo)準(zhǔn)。

2.6儀器靈敏度對(duì)SF6氣體含水量測(cè)量的影響

目前微水儀的型號(hào)眾多，以露點(diǎn)儀為例，有瑞士生產(chǎn)的DP19、DP30；國(guó)產(chǎn)的有北京興迪的DP99、北京迪揚(yáng)的DP100，然而儀器靈敏度是不能和上述兩種產(chǎn)品相比的。同時(shí)由于微水測(cè)量?jī)x在使用過程中靈敏度會(huì)逐漸下降，也會(huì)影響其準(zhǔn)確性。

應(yīng)對(duì)措施：

(1)為了測(cè)定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠，最好選用成熟的產(chǎn)品。

(2)選用儀器必須定期進(jìn)行校驗(yàn)，經(jīng)校驗(yàn)合格后，才能使用。國(guó)網(wǎng)公司的《氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：凡電力基建、生產(chǎn)等單位應(yīng)用的“微水測(cè)量?jī)x”的校驗(yàn)有效期為1年。

3 結(jié)語

綜上所述，只要遵守提出6點(diǎn)措施和儀器說明書就能準(zhǔn)確得到水分含量，為設(shè)備的可靠運(yùn)行打下了良好的基礎(chǔ)。