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GIS技術

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2011-12-24  瀏覽次數(shù):770
    近年來SF6開關設備含水量超標已不是個別現(xiàn)象,這對電網的安全運行構成了嚴重的威脅。文章從水分的來源入手,分析了各種因素對SF6氣體中含水量發(fā)生的影響;探討了含水量標準現(xiàn)存的問題,以及測量的儀器、方法和置信度等問題,并提出了降低含水量的辦法。
    SF6開關設備微水含量測量儀器標準
    SF6氣體優(yōu)異的絕緣與滅弧性能,使SF6開關設備得到了廣泛的使用。在我國SF6斷路器的使用量:500kV電網為100%;330kV電網在60%以上;220kV電網近20%;在35~110kV系統(tǒng)的使用量也逐年增加。
    多年的運行經驗表明:保證SF6開關設備可靠運行的重要環(huán)節(jié)是:防止SF6氣體的泄漏和對SF6氣體中的水分進行有效的監(jiān)視。電力部《1994年全國高壓開關工作總結和事故分析》中指出:“1994年110kV及以上電壓等級的SF6斷路器共發(fā)生事故8次(其中進口設備3次),障礙49次,其中嚴重漏油(指液壓機構)9次,漏氣16次(占障礙總數(shù)的32.6%),國產、進口設備都存在這類問題,是SF6斷路器使用中需特別重視的問題。”國際大電網會議13-06工作組在1988~1991年間,對63kV以上70708臺*年壓氣式SF6斷路器的可靠性進行了調查,結果表明:漏氣占SF6斷路器次要故障的39%。這是從斷路器大量監(jiān)視信號得到的。同時,指出需要改進SF6的密封,以提高可靠性。 
    近年來SF6開關設備含水量超標已不是個別現(xiàn)象,其起因多屬制造和組裝工藝不良所致。以500kVSF6斷路器為例,在運行條件基本相同的情況下,法國M.G公司的FA系列和法國的FX-32DL型SF6斷路器微水超標的臺數(shù)占該型斷路器投運量的40%,而三菱、日立和西門子公司生產的SFM-550、OFPT-50和3AS5型SF6斷路器卻未發(fā)現(xiàn)這種問題,看來與法國生產技術條件要求不嚴格有關。當然,微水超標的現(xiàn)象也與下列因素有關,諸如:現(xiàn)行標準沒有涉及到環(huán)境溫度因素;環(huán)境溫度對微水測量值有影響,以及由于使用測量儀器的不同而引起測量誤差等等。這是本文需要重點評述的問題。
1開關設備中水分的來源與危害
  1.1水分的來源
     1.1.1SF6新氣中固有殘留水分。這是由于生產工藝過程中不可能絕對排除水分的緣故。因此IEC和一些國家對SF6新氣中的水分含量作了如表1的規(guī)定。

表1IEC及一些國家SF6氣體水分含量標準×10-6   項目 IEC 日本 德國 美國 中國 重量比 <15 <8 <5 <8.9 <8 體積比 <121.95 <65.04 <40.65 <72.36 <65.04 
信息來自:輸配電設備網 

注:重量比=0.123×體積比。
     1.1.2設備零部件,特別是環(huán)氧樹脂支撐件和拉桿中吸收的水分是最主要的水源,且大部分是在組裝時進入元件和容器內表面的。這些存在于硬件中的水分,在某些條件下還可以擴散到SF6氣體中。
     1.1.3外部侵入的水分。由于水蒸汽分子直徑(等于3.2隆)比SF6氣體分子直徑(等于4.56隆)小,另外SF6斷路器中SF6氣體中水份的分壓力比環(huán)境空氣中的水蒸氣分壓力小得多,因此在密封不良時,接觸部分就會形成微小的孔洞或裂紋,即便SF6氣體不泄漏也難以避免水分的侵入。因此對SF6開關設備嚴密性的要求,要比防止SF6氣體向外泄漏的要求更高。
  1.2SF6氣體中水分的危害
     1.2.1SF6氣體中混雜的水分通常以水蒸汽形式存在。在較低溫度下,水蒸汽可能凝結成露附著在零件表面,如附著在絕緣件表面就有可能產生沿面放電。實際上SF6開關設備的內絕緣事故主要是由SF6氣體中水分凝露造成的。
     1.2.2水分的危害更主要的是在電弧作用下SF6氣體分解過程中產生反應。在電弧或電暈高溫作用下,SF6將被分解為SF4,SO2F2(氟化硫酰),SOF2(氟化亞硫酰),HF和SO2等有毒物質。生成物HF(氫氟酸)是所有酸中腐蝕性最強的,SO2遇水會生成亞硫酸H2SO3,這也是有腐蝕性的物質。由此看來,如SF6氣體中含有水分,不僅降低設備的絕緣強度,而且危害人體健康,因而控制SF6氣體中水分含量是十分必要的。
2環(huán)境溫度對SF6氣體中水分含量的影響
    在對SF6斷路器進行微水測量時發(fā)現(xiàn),對同一臺斷路器,由于測量時環(huán)境溫度不同,其測量結果相差很大,且微水測量值隨環(huán)境溫度的增高而增大(見表2)。
法國專家認為設備外殼的內壁隨著溫度的降低會吸附SF6氣體中的水分子,反之放出水分子。這指出了環(huán)境溫度對測量結果有很大影響的原因。同時還提供了考慮到外殼內壁吸附水分的校正曲線。圖中的一組曲線表示在20℃時,水分含量在150×10-6~1500×10-6的SF6,當環(huán)境溫度在-20~50℃范圍變化時其水分的變化情況。
    在英文雜志《ElectricalWorld》—1992,206(3)P58~60的“減少GIS中的水分提高可靠性”一文中對此問題是這樣論述的:“水分子通過兩種不同的機理存在于硬件中:吸收和吸附。水分在某些條件下可擴散入SF6中,例如,試驗往往表明,水分在冬天低于夏天(見圖2)。”
    西安高壓電器研究所也曾對SF6氣體含水量與環(huán)境溫度值的關系進行研究。通過一年的時間,試驗出比較符合實際運行溫度變化情況的一組曲線(見圖3)。他們認為:由于設備的零部件暴露在空氣中吸收了空氣中的水分,這些水分附著在材料表面或分子間隙內,由于這些零部件材質的含水量大于充

表2不同環(huán)境溫度下各斷路器微水含量的測量值   項目 FA2-252型 FX-22DL型 FA4-550型 西安供電局 
信息來自:輸配電設備網 

330kV 湖北雙河
06A柱 湖北鳳凰山
03A柱 湖北鳳凰山
01B2柱 環(huán)境溫度/℃ 15 21 4 25 32 12 18.5 11 29 5 26.5 微水含量
/×10-6 A B C A B C 218 910 1231 920 1180 978 1596 420 1116 225 335 220 190 360 355 
    一種典型GIS氣室中水分隨溫度的變化入的SF6氣體的含水量,于是它們便向SF6氣體中排放。當溫度增加時,零部件的水分放出量增加,使SF6氣體的含水量增加。而當溫度降低時,容器內壁以及零部件吸回一部分水分,使SF6氣體的含水量降低。這就造成電器設備中SF6氣體的含水量與環(huán)境溫度有關。 

特別提示:本信息由相關企業(yè)自行提供,真實性未證實,僅供參考。請謹慎采用,風險自負。


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