SF6气体中的过量水含量问题

2023-06-27 理论教育版权反馈

【摘要】：由于对新气检验不严,使不合格的SF6气体充入断路器,导致SF6气体中的含水量超标。这种方法只适用于含水量超标轻微的断路器,以降低和维持SF6气体的含水量在某一水平。

(一) 含水量超标的原因

1.产品质量不良

由于产品质量不良导致含水量超标时有发生。例如某两组FX—32DL 型550kV断路器,在东北某变电所安装时就发现出厂时充的运输气压为2×104Pa的SF6气体有泄漏现象、所以在安装后第一次充气时,测得的含水量就不合格。

对于上例所述的断路器,在支持瓷套与灭弧瓷套间SF6气体连接通道存在问题,即上下两部分的气道只靠动触杆的圆环与固定在瓷套上的圆筒间滑动间隙来沟通,如图2-30所示。

这样,灭弧室与支持瓷套间的气体流通性较差,而吸附剂却装在灭弧室的上部,只能对灭弧室的气体起吸附作用,而对支柱气体的吸附作用就很小,至于对通过很长管路连接起来的密度继电器的气体的吸附作用就更是微乎其微了。目前厂家已对这一型式的产品在结构上做了改进,即在图6-14中的动触杆圆杆处开通了三个通气孔道,以利于上下气体的流通,也可使吸附剂充分发挥作用。

3.零部件吸附的水分向SF6气体扩散

SF6断路器在装配时,由于各零部件的烘烤时间不足,装配后使其中的水分向SF6气体中扩散,导致SF6气体中的含水量增加,甚至超标。

4.对新气检验不严

根据国家标准GB 8905—88规定,新的SF6气体含水量不能超过8×10-6(V/V)。

由于对新气检验不严,使不合格的SF6气体充入断路器,导致SF6气体中的含水量超标。

5.密封不严,引起渗漏

SF6断路器运行多年后,密封垫老化,瓷套与法兰的胶合部位可能会有渗漏,使大气中的水分通过这些微孔向SF6气腔内扩散,导致SF6气体中含水量超标。

(二) 处理方法

1.提高产品质量

厂家应提高产品质量,用户应购买质量好的产品,把住“入口”关。

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图6-14　SF6气体通道结构图

1—滑动间隙 (气道);2—接头;3—圆环;4—竖拉杆;5—圆筒;
6—法兰;7—瓷瓶

2.按规定的周期和方法检测含水量

通过检测发现含水量超标后,其处理方法如下:

(1)外接吸附剂法。这种方法只适用于含水量超标轻微的断路器,以降低和维持SF6气体的含水量在某一水平。具体做法是在密度继电器的充气接头处,外挂一个吸附罐。吸附罐内装3～5kg的吸附剂,用以吸附SF6气体中的水分和杂质。注意吸附罐的密闭性要好,防止漏气。但这一方法效果并不理想,只能在一定程度上起些作用。

(2)用SF6气体回收装置进行净化处理。这是常用的方法。适用于含水量超标较高的断路器。SF6气体回收装置主要由膜式压缩机、真空泵、净化器、贮气罐及必要的测试仪表组成。当含水量高的SF6气体流过净化器,气体中的水分和SF6气体分解产物即被吸附剂所吸附,从而达到净化SF6气体的目的。

根据现场经验,应用SF6气体回收装置时应注意的问题如下:

1)充高纯氮气进行置换。对含水量超标较高的SF6断路器充入高纯氮气进行置换是非常必要的。而且置换的时间要适当,同时要注意SF6电器的结构。对结构比较分散,连接气路较长又很细的设备,进行高纯氮气置换时间要充分。对结构紧凑,连接管路较短的设备,进行高纯氮气的置换时间可适当缩短。

2)可加大真空抽力。现场经验表明,为使处理效果更好,不仅需要采用高纯氮气进行置换,而且需要加大真空抽力。例如,吉林省电力试验研究院曾对某500kV变电所的SF6断路器进行处理。真空抽力较低时,只将SF6气体的含水量从873×10-6(V/V)降到265×10-6(V/V)。后来采用加大真空抽力 (并联一台真空泵)的方法,使SF6气体含水量降低到141.9×10-6(V/V),符合《标准》要求。

(3)气体循环干燥法。有的单位采用这种方法收到良好效果。采用这种方法需要的器具有:气体回收装置一台 (可用简易型的,因气体不需液化处理);红外线干燥过滤器一台;各种管路、阀门等。红外线干燥过滤器可自制,材质最好用不锈钢的以防腐蚀。采用套罐型,内部容积在20～30dm3,可装吸附剂6～10kg。端面采用法兰平面密封结构,用200～400W 的红外电炉做加热源,结构示意图如图6-15所示。

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图6-15　红外线滤过器结构示意图

1—进气阀;2—出气阀;3—加热器;4—端盖;5—罐体

过滤器的密封要求较高,要使真空抽到残留气压为26.66Pa(0.2torr)时,停1h 后,因渗漏而使残压回升不得超过133.32Pa(1torr)。否则漏气量大对人身有危害,也影响效率。

气体循环干燥过程如下:

首先做好准备工作,清理好红外线滤过器的外部。打开端盖板,装好吸附剂后,再装好端盖板和进、出气管路,并与断路器充、放气接头、回收装置的接头连接好。接好回收装置和滤过器的加热电源,检查抽试管路是否有漏气现象。投入加热器电源,升温至80～100℃后,开动回收装置,将阀门放在吸气位置。缓慢打开断路器放气阀,以额定流量进行抽气,直到气体抽完,关闭断路器充、放气阀门。将回收装置阀门转向断路器方向送气,同时缓慢打开断路器阀门,以额定流量充到额定压力,关闭断路器充、放气阀门。这时,就可以对断路器的SF6气体进行含水量的测试。如不合格,可以按上述方法进行几个循环即可。

值得注意的是,使用过的过滤器内的吸附剂,已经吸附了潮气,过滤器罐内真空度会降低,当残压达不到133.32Pa (1torr)以下时,要进行干燥处理,处理时,合上加热器电源开关,温度达到100℃时抽真空到稳定后,保持真空度。继续加热到150℃时,再抽真空到稳定后,保持真空度。每50℃一个循环,温度保持在300℃,直抽到罐压降到133.32Pa(1torr)以下并稳定后即可认为干燥合格。吸附剂可以重复使用,但用过的吸附剂已经吸附了低氟化合物等有毒物质,更换时要特别注意,并处理好废吸附剂。

(4)解体大修。当断路器中SF6气体的含水量大幅度增加,例如在1000×10-6以上,且有漏气现象时,可以考虑大修。因为橡胶密封圈的使用寿命大致在8～10年,而断路器内放置的吸附剂一般按SF6气体容量的10%计算,吸附量是按正常情况下的水分和杂质的含量考虑的,一旦出现漏气现象,含水量增加,很容易引起吸附剂的饱和。所以遇到这种情况,解体大修是很必要的。解体大修时,要检查法兰表面的腐蚀情况,有腐蚀现象要处理好,保证密封面的光洁度,要将所有密封圈都进行更换。

解体大修的程序可按图6-16进行。在大修过程中应注意的问题如下:

1)保障人身安全,防止发生中毒。SF6气体本身虽然无毒,但经过开断后,SF6气体在电弧作用下会产生许多有毒物质,如SF4、S2F2、S2F10O、SOF2、SO2F2等,对人身有很大危害,稍不注意就可能产生SF6分解物的中毒现象。因此在检修SF6断路器前要先进行SF6气体回收处理,并注入高纯氮气清洗几次。解体时,检修人员应戴防毒面具、手套、眼镜、身穿工作服,解体后,检修人员要立即离开现场约1h,然后进入作业区。大修场所通风应良好且无尘埃。

2)组装时应加装适量吸附剂。组装时应在本体和灭弧单元加装适量的吸附剂,其目的是控制断路器在正常运行过程中的水分含量以及吸附SF6气体的分解物。吸附剂可选用西安高压电器研究所和大连化学物理研究所联合研制的F—03 吸附剂。经验证明,该产品具有优良的吸水性和吸附低氟化合物、酸性物质的性能,并且不影响开断性能。吸附剂的数量,根据美国Allied Chemical公司提供的估算方法,宜取为SF6气体总重量的10%,对选好的吸附剂在150～200℃温度下烘烤24h,进行活化处理后装入断路器内固定好。

3)除潮处理。各组装元件在装配之前应进行除潮处理。这是因为解体后的SF6断路器元件放置于空气中很容易受潮,如果不进行除潮处理,在组装后各元件吸收的水分就会散布到SF6气体中去,而导致大修后的SF6断路器水分含量仍较高。除潮一般在200℃左右进行,历经10h以上的烘烤。

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