GIS投运后SF6气体含水量超标分析

郁 坚

（上海送变电工程公司，上海 200235）

1 SF6气体是一种优良的绝缘和灭弧介质

SF6气体绝缘全封闭组合电器（GIS）的绝缘和断路器消弧介质均采用SF6气体。纯SF6是一种无色、无味、无嗅、无毒的不可燃、化学性能极稳定的物质。含水量较高的SF6气体会在电弧作用下被分解，与水分产生多种水解反应，产生WO3、CuF2、WOF4等粉末状物，其中CuF2有强烈的吸湿性，附着在绝缘件表面，使沿面闪络电压下降。HF、H2SO3等具有强烈腐蚀性，对固体有机材料和金属有腐蚀作用。这些化合物影响SF6气体的纯度，减少SF6气体介质复原数量，还有一些物质阻碍分解物还原，灭弧能力大受影响。因此，GIS设备交付运行后，保证SF6气体含水量符合设备长期良好运行的要求，是体现设备安装质量的一项重要技术指标。

2 SF6气体含水量超标的原因分析

2.1 引起水分超标的主要环节

2009年试验人员在某220kV户内布置的变电站投运1年后的年检测试中发现，220kV GIS除断路器气室的SF6水分值全部符合运行规范外，其它气室的SF6水分值大多超过了运行标准，究其原因，有以下几种情况。

1）充入SF6新气体本身不纯。

2）充入SF6气体时带入水分 在充气时，不按有关规程和工艺要求进行操作，管路和接口不干燥或者装配时暴露在空气中的时间过长而未进行真空处理或者排空冲洗等导致水分带入。

3）绝缘件带入水分 厂家在装配前对绝缘未作干燥或者干燥处理不合格；产品运输工程中部件没有充气或者密闭不好。另外，GIS安装时有可能绝缘件暴露在空中的时间过长而受潮。

4）吸附剂带入水分 吸附剂对SF6气体中水分和各种主要的分解物都具有较强的吸附能力，如果吸附剂活化处理时间短，没有彻底干燥，安装时暴露在空气中时间过长而受潮，吸附剂有可能带入水分。

5）透过密封件渗入水分 在GIS中的SF6气体的压力要比外界高几倍，但外界的水分压力要比内部高。例如：当气室的充气压力为0.5MPa，SF6气体水分体积分数为30×10－6，则水的压力为0.015×10－3MPa；外界温度为20℃时，相对湿度70%，则水蒸气的饱和压力为1.666×10－3MPa。所以，外界水压力比内部水分高111倍。而水分子呈V形结构，其等效分子直径仅为SF6分子的0.7倍，渗透力比SF6分子强，在内外巨大压差作用下，大气中的水分会逐渐通过密封件渗入气室的SF6气体中。

6）从泄漏点渗入水分 空气中的水蒸气会通过充气口、管路接头、法兰渗漏处、铝铸件砂孔等泄漏点逐渐渗入到GIS设备的内部，时间越长，渗入的水分就越多。

2.2 引起水分超标的原因分析

通过对SF6水分超标的主要原因分析，复查了安装GIS设备时的相关技术记录，并做了梳理。

1）在GIS安装时对同批次的充入新气进行了抽样分析试验，并在充入前对每瓶新气进行过水分测试，试验均合格。因此，可以排除SF6新气水分超标的可能性。

2）安装人员按照有关工艺标准施工，在抽真空后即进行充气，充气管路都经过真空处理。断路器气室预充SF6，水分检测合格后直接进行充气。从变电站内气室测量数据来看，所有断路器气室含水量都没有超标，可以排除人为因素。

3）吸附剂为真空包装。在吸附剂安装后的30min内即进行抽真空，符合吸附剂的安装要求，可以排除吸附剂本身的原因。

4）对现场的各个密封面都重新做了检漏测试，没有发现有泄漏点。因此，可以排除通过密封件和GIS设备的泄漏点渗入水分。

5）GIS设备为散件运输至现场安装，其中断路器气室、母线侧电流互感器气室、电压互感器气室均为充气后运输；正、副母线闸刀气室在运输过程中没充气，采用临时简易封板封盖；避雷器气室虽是充气运输，但避雷器阀心在现场安装；所有的通管采用塑料罩用抽带固定的简易密封方式进行运输和存放。

从运行1年后所测数据看：充气运输单元的气室水分都没有超标；简易封盖的正母闸刀G1气室水分基本没有超标；简易封盖的副母闸刀G2气室水分大部分超标；避雷器气室水分超标。

2.3 现场安装工艺分析

1）8月10日开始现场安装，就位后先拼装正母，后拼装副母。在拼装副母时，因部份部件退厂更换处理，时隔1个多月才开始恢复拼装工作，气室拼装完后即抽真空充入SF6新气。从当时记录的水分测试值得知，副母闸刀G2气室大部分超标，但有一小部分气室的水分体积分数在1000×10－6以内，超标的气室都发生在安装中断以后再拼装，采取临时封盖的措施无法阻止外界的水分侵入，加上搁置时间长了内部绝缘件和吸附剂吸收了侵入的水分，在运行期间慢慢释放到气室，导致气室的SF6水分含量较高。

2）线路侧电流互感器、闸刀和通管G4气室水分体积分数都大于1000×10－6，经了解此部分气室都较大，通管安装时无法在短期内完成，再加上有的通管是几个间隔平行进行要相互等待，在安装过程中没有防潮措施，使气室暴露在大气中的时间较长，有的高达10天或更长时间。大气的水分直接作用在绝缘件上，吸收了水分，在运行期间慢慢释放到气室中，使该部分气室的SF6水分含量较高。

3）避雷器G8气室水分体积分数高达1000×10－6。该部分气室虽是充气运输，但里面的避雷器阀心是现场安装的，安装避雷器的时间都比较长。另外，阀心出厂干燥处理是否达到GIS设备的要求，也无从考证。安装后气室按程序抽真空和充入SF6新气，但如果安装时吸收水分或者阀心干燥处理没达到GIS设备要求，其中所含水分会在运行期间慢慢释放到气室中，使该部分气室的SF6水分含量很高。

3 结语

根据现场情况分析，得出以下几点结论。

1）厂家出厂包装GIS设备简易，大部分气室没有实行充气运输，造成空气中水分渗入，加上安装阶段长期搁置导致水分增加，致使绝缘件和吸附剂受潮。

2）现场安装时打开气室时间过长，致使绝缘件长期暴露在大气中，倘若此阶段空气湿度较大（大于80%），绝缘件很容易受潮。

3）在现场打开正、副母闸刀G1、G2气室时，没有及时更换吸附剂，致使吸附剂受潮，甚至成为水分源。

4）应在出厂前组装好避雷器，因为施工现场环境不具备安装条件。

通过本案例分析，反映出现场施工没有严格按照技术标准或者技术规范进行施工，设备制造厂在产品的运输和现场储存上也没有采取可靠的防潮措施，造成了GIS气室在运行一段时间后含水量超标。总之，控制SF6气体含水量必须从产品制造、分解运输、现场保管、安装等方面进行精细化控制，其中现场安装工艺质量，是确保GIS设备满足生产运行要求的关键。