摘要：分析了SF6设备中水份的来源，SF6气体中水份对SF6

关键词：SF6气体；SF6装置；微水；监测；控制

1　SF6设备中水份的主要来源

1) SF6新气或SF6电气设备中的运行气体都不可避免地含有微量的水份。SF6新气中的水份主要是生产过程中混入的，由于SF6在合成后，要经过热解、水洗、碱洗、干燥吸附等工艺，生产的环节多，难免不遗留少量水份。在向高压电器设备充气或补气时，这些水份会直接进入设备内部。另外SF6气瓶在长期存放过程中，如果气瓶密封不严，大气中水份会向内渗透，使SF6气体含水量增加。因此按规程规定，在充入SF6时对存放半年以上的气瓶，应复测其中的气体湿度。

2) SF6高压电器设备生产装置过程中混入的水份

高压电器设备在生产装配过程中，可能将空气中所含水份带到设备内部。虽然设备在组装完毕后要进行充高纯氮气、抽真空干燥处理，但附着在设备腔中内壁上的水份不可能完全排除干净。

另外SF6电气设备中的固体绝缘材料，主要是环氧树脂浇注品。这些环氧树脂的含水量一般在0.1%～0.5%之间，固体绝缘材料中的这些水分随时间延长可以逐步地释放出来。

3) 大气中的水汽通过SF6电气设备密封薄弱环节渗透到设备内部

SF6高压电器设备由于人为控制设备内部气体湿度，所以设备内部气体含水量较低。内部水蒸气压很低，而大气中水蒸气压很高。在高温高湿的条件下，水分子会自动地从高压区向低压区渗透。外界气温越高、相对湿度越大，内外水蒸气压差就越大，大气中的水份透过设备密封薄弱环节进入设备的可能性就越大。由于SF6分子直径是4.56×10-10 m，水分子直径是3.2×10－6 m，SF6分子是球状，水分子为细长棒状，在内外水气压差大时，水分子是容易进入SF6。

据有关资料介绍，SF6开关设备的事故率并不低，而其中绝缘事故占比例较大，新投运的设备一般在3～6个月内易发生故障，在运行几年后事故率大大降低，呈现出典型的浴盆曲线。

2　SF6气体中水份对SF6开关装置危害

1) SF6气体是非常稳定的，当温度低于500 ℃时一般不会自行分解，但当水份含量较高时，温度高于200 ℃时就可能产生水反应，会生成亚硫酸和氢氟酸(HF)，它们都具有腐蚀性，可严重腐蚀设备。

2) SF6在电弧作用下可分解，由于水份的存在会加剧低氟化物的水解，生成氟化亚硫酰。且水份的增加会加速其反应。

3) SF6被电弧分解成原子态S和F的同时，触头蒸发出大量的金属Cu和W蒸汽，该蒸汽与SF6在高温下会发生反应，产生金属氟化物和低氟化物，生成的氟化亚硫酰、硫化氢都是剧毒，HF还可与含SiO2元件反应，腐蚀固体元件的表面。

4) 存在于SF6气体中的水份本身一般不会对开关装置的绝缘有显著的影响。但当这些水份以液态存在于绝缘件的表面(特别是表面存在易于导电的物质)时，会降低沿绝缘件表面的电阻，并改变了绝缘件的电场。试验表明附着在绝缘件表面的水份可以使绝缘件的沿面放电电压降到无水时的60%～80%。

5) SF6的结霜问题，在运行中也是易遇到的问题。在装置内的SF6气体中的水气结霜后，当绝缘件的温度回升到零度时，绝缘件表面的霜就会融成水并因此而降低绝缘件的绝缘强度。一般认为只要把SF6气体装置中的水分降低到使其水气的露点低于零度，水气不可能凝结成水，而直接变成霜就可以避水气对绝缘的影响。这种认识是不全面的。如果露点温度达到零度，这时霜开始融化成水。这一过程在使用中是经常发生的，这就必然会降低设备的绝缘。只有升温的过程极其缓慢，当霜的温度未达到零度之前就都升华为水气了时，才不会出现水态。霜变成水决定于：① 升温的程度；② 露点的高低；③ SF6气体的多少；④ 装置内水气的多少。

应当指出，要完全清除装置内的水份是不可能的，适当降低装置内水气的露点是可以的。制造厂应当尽量想办法避免装置内结霜。这样就可以防止霜变成水造成的危害，当然这是很难的。

经分析认为，在盆式绝缘子与法兰连接处和中心导体部位易结霜，当霜融化成水时将造成该部分的电场畸变，使局部电场增强很多而降低绝缘强度。

3　设备中SF6气体的水份控制

3.1SF6气体含水量的规定

1) GB 7674中规定的SF6气体含水量见表1。

表1 标准关于SF6含水量的规定(×10－6，体积比)

隔室

交接验收时

运行允许值

有电弧分解物的隔室

<150-200

300-400

无电弧分解物的隔室

不大于500

不大于1000

表2 GB 50150－91中关于SF6含水量的规定(×10－6，体积比)

隔室

交接验收时

有电弧分解物的隔室

小于150

无电弧分解物的隔室

小于150

表3 DL／T 596－1996标准中关于SF6含水量的规定(×10－6，20 ℃体积比) 

隔室

交接验收时

运行允许值

有电弧分解物的隔室

不大于150

不大于300

无电弧分解物的隔室

不大于250

不大于500

在GB 7674－1997、GB 50150－91两个标准中规定了测定SF6气体中水份的标准，而对测定水份时的SF6气体的温度没有规定。当容器内SF6气体的温度低于其中水气的露点温度时，SF6气体中的部分水份就变成水或冰，这样SF6气体中的水气减少了，而水气的饱和气压和其温度相适应，并始终维持在饱和状态。这时测得的是在当时条件下SF6气体中水气的含量，而未计及以水或冰态存在于固体的表面和容器内部的水份。因此在标准中必须增加一条规定：当测得的SF6气体中水份的含量达到SF6气体温度下的水气的饱和蒸气压时，该测定结果无效。而只有测定的水气含量低于SF6气体在当时的温度下的水气饱和蒸气压时，测定结果才有效。也就是说必须规定测试温度。DL／T 596－1996的规定更为合理和严格，安装检修人员必须按此标准要求进行。

2) 为了防止水份凝结在绝缘件表面，应要求制造厂①降低装置中SF6气体中所含的水份；降低充入装置的SF6气体的水份含量，减少装置内部元、器件内部和表面的存水；改善密封部位结构并选择优良的密封材料防止水份渗入装置内部；在装置内装入能吸收水份的吸附剂；② 尽可能采用高绝缘强度的绝缘材料改进绝缘件的设计以尽量降低因水份而引起的沿面耐电强度的降低。

3) 安装人员在安装现场必须按安装工艺要求进行装配，保持设备内绝缘件和部件的清洁，监测环境的空气湿度，因在绝缘件表面存在一些污物的情况下，会使绝缘件表面的绝缘电阻降低几个数量级，以致绝缘件沿面放电电压会下降很多。试验和理论分析都证明，在绝缘件表面不存在能够降低绝缘电阻的污物时，凝结水本身不会使其沿面的绝缘能力降低太多。所以，在装配和维修时必须保持绝缘件表面清洁。装配前可用丙酮将其表面揩擦干净，同时还要保证在使用时绝缘件表面的清洁。