探析SF6断路器微水含量检测中应注意的问题及优化措施

李朋，田志勇，郭志家，徐振，彭帅

（国网河南省电力公司商丘供电公司，河南 商丘 476000）

SF6断路器的开断能力强、电气寿命长、密封性能好，同时该断路器具有体积小、容量大、质量轻、维修次数少的优点，在超高压领域具有绝对的竞争优势。SF6断路器拥有这些优势是因为SF6气体具有很好的灭弧性能。SF6气体可以对电弧很好地冷却，尤其是开关设备在电弧高温下，所产生的冷却效果大大降低了电路中局部高温发生的可能性，同时其介电强度也远高于普通的绝缘气体的介电强度。因此，SF6断路器逐渐取代传统的电阻器，并被广泛用于各大电力系统中。

1 SF6断路器微水含量超标的原因

在常态下，SF6气体在室温情况下的稳定性是非常强的，并可以发挥自身良好的绝缘和灭弧性能，但是如果浸入较多的水分，SF6气体的电气强度会降低。同时，如果是纯净的SF6气体，则在高温电弧下分解为氟、硫以及氟硫化合物，电弧消失后重新合成稳定的SF6气体，但如果出现水分且温度达到200℃或更高，则SF6气体将与过量的水发生水解反应，产生有害物质，例如氢氟酸、亚硫酸、氟化亚硫酰、硫酰氟。此外，由于断路器属于室外电器设备，一旦气温急剧下降，过多的水分就会冷凝并附着在固体介质表面，严重时可能引起放电事故甚至发生爆炸。因此，为了保持SF6气体的纯度，控制有毒气体的产生，并确保SF6断路器的正常运行和绝缘稳定性，必须采取相关措施，严格控制断路器中水分含量。SF6断路器中水含量超标的原因主要分为以下六种：

1.1 新气的水分含量不达标

导致新气水分含量不合格的原因，一方面是制气厂检测方法不严谨，检测过程不严格。另一方面则是由于SF6气体的运输与存放不合规，从而导致SF6气体中水分含量过多，纯度不达标。

1.2 气体充入操作不规范

在断路器充气过程中，工作人员未严格遵守操作规程和操作流程的要求给断路器充气，例如充气瓶放置位置不正确、充气管路与接口干燥不充分等，这些都将导致水分被带入断电设备中。

1.3 部件干燥处理不合格

在断路器装配前制造商没有做好干燥绝缘件的工作，另外在断路器的检修期间，被拆卸的绝缘件长时间放置在空气中受潮，并且在重新安装时，没有对它们进行二次干燥处理。

1.4 水分透过密封件渗入

SF6断路器内SF6气体压力是外部的6倍，但外部水分压力远大于内部，且水分子为V型结构，它的等效分子直径是SF6分子的7%，有较强的渗透性，因此在内外强大的压力差下，外界水分将透过密封件进入到SF6断路器中。

1.5 水分经泄漏点渗入

SF6断路器的充气口、管路接口、法兰处、铝铸件砂等泄漏点是渗水的主要节点。随着时间的推移，水蒸气通过泄漏点渗入到断路器内部的量越来越多，SF6气体中水分的比重也越来越大。

2 微水含量检测方法

质量法。该测量方法是一种绝对法，又被称为仲裁法。它被广泛运用检验和校准各水分测量设备原精准度，原理是将测定体积的SF6气体送入配衡试管中，通过观测试管中作为干燥剂的高酸镁的质量的前后变化得出从SF6气体中的水分含量。

电解法。涂有H2PO4的两个电极形成电极池，通直流电，则发生电解反应，被测气体中的水分氧化还原形成H2和O2，当反应达到平衡时，通过电解反应前后变化可以确定气体的含水量。电解法是最为常见且实用的测量方法，并且可以通过检测仪器直接读出气体中的水分的含量占比，操作起来十分简单高效。但其测试的灵敏度不稳定，耗费时间与气体量较多等问题，仅限于连续在线分析情况下使用。

露点法。这种检测方法主要将要测试的气体通入带有金属镜面的密封池中，并通过人工调节调节镜面的湿度，从而保持稳定的水分凝结。当将测试仪器的内部温度调整为稍低于被测试气体气态水的露点时，气态水将凝结为液态水。此时镜面温度为被检测气体水蒸气的露点，运用水蒸气露点温度和气体含水量换算公式确定被测气体中的含水量。然而在露点法中所用的仪器操作复杂，并且用于冷却降温的液氮成本相对较高，其测量的准确性极大程度上取决于检测设备本身的质量，因此现场很少使用。

3 微水含量检测注意事项

3.1 严格遵守检测要求

需配备专业的检测人员，运用专业的仪器对SF6断路器进行含水量的测量，防止因操作手法不当导致现场测验时水分渗入从而影响最终结果。严格按照仪器的使用规范，正确使用各种监测设备，切实提高水分含量检测结果的精确度。隔3个月进行一次全面湿度与微水的检测，确保SF6断路器长期稳定的运行。检测过程中对影响测量的其他影响因素进行分析修正，正确判别检验的水分含量是否符合检测要求。

3.2 注重时间与温度的影响

就时间方面，根据以往微水含量测试经验，在气体充入后的2天左右和10天左右测量出的水分含量值存在显著的差异。断路器水分主要来源为：（1）所充的SF6气体中本身恒定的含水量，（2）断路器内部腔体与部件表面附着水分，其变化主要呈指数曲线增长趋势。（3）在内外气压差作用下通过密封环节渗入到内部的水分。对于一台漏气检测达标的设备而言，其所含的水分主要取决于气体本身携带及设备附着的水分。因为各时间阶段水分测量值不尽相同，因此必须检测出断路器水分含量的稳定数值。实践检测表明，当电器设备充气完成超过72小时以后，其含水量基本趋于稳定。另外按照《GB50150-91》标准规定，在充气达24小时后水分含量检测值可达到稳定检测值的90%以上，所以需在充气24小时后进行微水量测验。另外就温度方面，由于水蒸气的湿度又到受温度的影响，温度升高湿度也随之增大，因此在夏天需加强夏季水分含量的监测力度。同时水量测试的数据需建立在被测气体的湿度稳定的基础之上。

4 SF6气体含水量的控制措施

4.1 严格把控SF6新气的质量

根据《电力安全工作规程》的相关规定，SF6新气应标明生产厂名、使用期限、生产批号同时附带质量检验合格证明。新到批次的SF6气瓶需根据相关规定对气体微水含量进行逐一复核、检测，确保符合质量安全标准方才使用。存放SF6气瓶时要注意防潮防晒，将其放置在阴凉通风，避光干燥的地方，避免水分与油渍沾染阀门上影响气体纯度。检测不达标的SF6新气气瓶需和检测达标的气瓶分开存放，避免混用造成安全事故。

存放超半年以上的SF6气体在充入断路器前需进行纯度测试，微水含量达标才能使用。

4.2 严格把控绝缘件的处理

绝缘件生产出厂时都需要经过严格的密封处理，在安装前需再进行水分干燥，若其中任何一个操作未达到技术要求将导致绝缘件工作时SF6气体含水量偏高，带来一定的安全隐患。因此厂家需在出厂前对绝缘件进行严密的干燥处理并及时进行密封保存，同时，在安装过程中未组装的绝缘部件应保存充满干燥氮气的密闭容器中。

4.3 提升密封件的质量

使用渗透率低、密封效果好的密封件，提高SF6断路器密封面的加工与组装工艺，有效提升密封件质量。改用双密封圈对断路器的法兰面与动密封进行处理，切实提升断路器的密封性能，阻断外界水分渗入，降低漏气程度，提高断路器中SF6气体纯度。

4.4 降低吸附剂的损耗

运用吸水能力强的吸附剂，在使用前进行充分的性能活化，在安装过程中尽量避免吸附剂与大气水分的接触，减少吸附剂对大气水分的吸收。

4.5 遵守充气操作规范

所有充气操作应确保在干燥环境下进行，另外，在SF6的日常检测与修理流程操作中要严格遵守工艺规范，充气所用的管道必须由聚四氟乙烯材料制作，充气前需对管道进行严格的干燥处理，再用SF6气体对管道进行进一步冲洗，保证管内无油且无污染。

4.6 加强断路器检查力度

检测工作中的断路器时，连续读取压力表数值，如果出现同一温度下两次数值不一样，差值在0.01～0.03MPa，就需要对断路器进行全面检查，寻找泄露原因并进行维修。在设备充气完成24小时以上时需再次进行气体含水量测验，确保SF6断路器正常运行。定期对断路器进行微水含量检测，对于水分含量超标的进行有效的干燥处理，切实消除安全隐患，降低安全事故发生概率。

5 结语

SF6断路器以其优异的绝缘特性被广泛运用于电力传输过程中。断路器作为重要的电力的装置，严格管控其微水含量成为维护电路长期高效的安全运行的关键所在。因此，要加强SF6断路器微水的监测及检漏力度，消除断路器安全威胁。

严格把控SF6气体的质量，提升密封部件的密封工艺，采用专业的检修人员，遵守各项操作规程，减少水分的渗入，从而充分发挥SF6断路器的效用价值。