聚氨酯吸附SF6对高压开关产品检漏影响

颜晨光，刘宏斌，王光明

（1.西安西电开关电气有限公司，陕西 西安710077；2.西安西电高压开关有限责任公司，陕西 西安710018）

0 引言

电流互感器（CT）是GIS开关产品中必不可少的关键元件之一，对于CT在GIS中安装方式有螺杆压紧式、整体环氧浇注式、聚氨酯浇注固定式。螺杆压紧式具有结构简单、成本低等特点；整体环氧浇注式CT具有体积小、质量轻、绝缘性好和可靠性高等特点；聚氨酯浇注固定式具有固定可靠、工艺过程简洁，能源消耗低等优点。随着电力系统向超高压、特高压、大容量方向的发展，电力系统对其设备安全可靠运行的要求日益增高，因电压等级的不断提高，电流互感器体积增大，产品制造难度加大，需要对CT使用原料充分研究，保证电网安全和可靠运行[1-5]。

由于高压开关产品在生产过程，存在多次检漏工序，而且产品检漏，主要通过使用SF6检漏仪进行检测，尤其外置式CT结构GIS采用包扎法检漏时，存在将CT部分包覆到检漏区域中，如果聚氨酯具备一定吸附SF6能力，且处于SF6浓度较大的环境之中，容易因为其吸附SF6并散发于包扎法检漏检测环境中，导致SF6检漏仪检出值超标，错误判定开关产品漏气，因此对聚氨酯是否具备吸附SF6能力进行研究。

1 实验

1.1 实验仪器

智能六氟化硫检漏仪；SF6检漏仪检测时，所用仪器精度整定到1×10-8μL/L；DHG-400电热恒温鼓风烘箱。

1.2 试样材料选择

CT浇注专用环氧树脂体系；CT浇注聚氨酯体系。

1.3 吸附原理

吸附是非均匀相物质在两相界面上发生的传质与富集过程：当流体(气体或液体)与固体或多孔性固体颗粒相接触时，流体中的某些成份会在固体表面积聚。根据吸附剂与被吸附物质之间的相互作用情况，一般将吸附过程分为物理吸附与化学吸附两种类型。当吸附不涉及任何化学反应并且过程可逆时，称之为物理吸附；反之，吸附涉及化学反应且不可逆时则为化学吸附。本文所涉及的吸附类型，仅考虑物理吸附类型。

1.4 判定吸附性能方法

根据在一定体积、一定浓度的SF6环境中，不同物质在时间一定的情况下，其对气体的吸附能力不同，吸附于样品表面的气体量是不同的，然后将样品放置在相同体积、相同状况的空气环境中，样品吸附的SF6气体将散发于该环境中，通过一定时间后，环境中SF6浓度将发生变化，通过检测该环境的SF6浓度，即可判断该样品对SF6吸附能力。

1.5 吸附样块方案

（1）在对聚氨酯材料体系，测试其吸附六氟化硫性能时，设计制作聚氨酯试样类型，制备了三类聚氨酯样块，即无发泡样块(正常样块)、发泡轻微样块、发泡较多样块。见图1～图3。

图1 A样（不发泡）

图2 B样（发泡轻微）

图3 C样（发泡较多）

（2）在测试环氧树脂材料和聚氨酯材料吸附六氟化硫性能时，所采用的试样为体积相近的标准试样块，见图4～图5。

图4 聚氨酯材料样块

图5 环氧树脂材料样块

2 实验结果及分析

2.1 实验过程

将制备好的样块，在DHG-400电热恒温鼓风烘箱中，经过烘干处理后，放入规格相同自封口塑料袋中，向袋中充入SF6气体，放置24 h后，将样块从自封口塑料袋中取出，放入新的自封口塑料袋中，静置40 h时，用仪器精度整定到1×10-8μL/L的智能六氟化硫检漏仪，分别测试自封口塑料袋SF6气体浓度值，以判断不同形态聚氨酯、及环氧树脂材料体系与聚氨酯材料体系吸附SF6气体性能。

2.2 不同聚氨酯样块的实验

A、B、C三类聚氨酯样块SF6气体检漏仪检测值图片见图6～图8，SF6气体检漏浓度值见表1。

图6 A样SF6值

图7 B样SF6值

图8 C样SF6值

表1 SF6气体检漏浓度值（μL/L）

由表1数据可知，发泡越多，其材料表面积越大，吸附SF6能力越强，即聚氨酯材料吸附SF6能力，与其与气体的接触表面积成比例，对聚氨酯材料，随发泡量增大，其表面积增大，在SF6气体中，与气体的接触越多，吸附于聚氨酯表面的气体越多，当样块转移到充满空气的自封口塑料袋后，吸附于聚氨酯表面的SF6气体，随时间逐渐散发到自封口塑料袋内，使得不同样块袋内SF6气体浓度不同。

2.3 聚氨酯样块与环氧树脂样块的实验

环氧树脂材料体系与聚氨酯材料体系SF66气体检漏仪检测值图片见图9～图10，SF6气体检漏浓度值见表2。

图9 聚氨酯样SF6值

图10 环氧树脂样SF6值

表2 SF6气体检漏浓度值（μL/L）

由表2数据可知，环氧树脂材料样袋中SF6浓度值 (6.4×10-8μL/L)，聚氨酯材料样袋中SF6浓度值(1.4×10-5μL/L)，证明环氧树脂吸附 SF6能力，远低于聚氨酯材料吸附SF6能力，吸附能力差异约200倍，环氧材料分子构成见图11，聚氨酯材料分子构成见图12，对两种材料的分子组成对比，可知环氧树脂固化体系中，其分子结构包含的苯环数量远高于聚氨酯固化体系，应由于苯环结构分子稳定性高，同等条件下，其本身固有体积远远大于其它分子体积，SF6气体分子在其上不易浮着，其吸附SF6能力降低。

图11 环氧树脂主要分子构成

图12 聚氨酯主要分子构成

3 结论

（1）环氧树脂材料与聚氨酯材料都具有一定的吸附SF6气体的能力（或特性），聚氨酯材料吸附SF6能力远高于环氧树脂材料吸附SF6能力（差异约200倍）。采用聚氨酯材料将会影响包扎法检测高压SF6开关设备年漏气率检验的数据，采用环氧树脂材料影响较少。

（2）外置式CT结构GIS采用包扎法检漏时，采用聚氨酯材料将会影响包扎法检测GIS年漏气率的检测结果，需采取相应措施，避免CT部分处于包扎检漏范围中。