Кратко разглеждане на тестовете и анализите на микроводата в газа във въглероден хексафлуорид (SF6) във ventilаторите

Автоматите с SF₆ разполагат с отлични физически, химически, изолационни и свойства за гасене на дъга. Те позволяват голям брой последователни прекъсвания, имат ниски шумове и не представляват риск от искра. Освен това те са малки по размер, леки, с голяма капацитет и изискват малко или никакво поддръжка. В резултат на това те постепенно заместват традиционните автомати с масло и автомати с компресиран въздух. Освен това, при средно напрежение, тези автомати имат предимства като бездъгово прекъсване на емитивен ток и без повишаване на напрежението при прекъсване на индуктивен ток, което води до широкото им приложение.

1 Свойства на газа SF₆
1.1 Физически свойства

Молекулярната маса на газа SF₆ е 146,07, а молекулярният диаметър му е 4,56×10⁻¹⁰ м. При нормална температура и налягане съществува в газообразно състояние. При 20°C и едно атмосферно налягане, неговата плътност е 6,16 г/л (приблизително пет пъти по-голяма от въздуха). Критичната температура на газа SF₆ е 45,6°C, и може да бъде охладен до течност чрез компресия. Обикновено той се транспортира в стоманени цилиндри в течно състояние. Чистият газ SF₆ е безцветен, безмирисен, безвкусен, непопървен и негорещ.

1.2 Електрически свойства

(1) SF₆ е електронегативен газ (способен да абсорбира свободни електрони), с отлични свойства за гасене на дъга и изолация. В равномерно електрическо поле при едно стандартно атмосферно налягане, напрежението за пробив на газа SF₆ е приблизително 2,5 пъти по-голямо от това на азота.
(2) Чистият газ SF₆ е инертен газ. Разпада се под действието на дъга. Когато температурата надхвърли 4000K, повечето продукти на разпад са единични атоми на сулфур и флуор. След изгасването на дъгата, огромна част от продуктите на разпад се рециклират обратно в стабилни молекули на SF₆. Между тях, много малко количество продукти на разпад се химически реактират със свободни метални атоми, вода и кислород по време на рекомбинирането, образувайки метални флуориди и флуориди на кислород и сулфур.

2 Микро-вода тест на газа на автомата с SF₆
2.1 Значение на микро-водния тест

Детектирането на съдържанието на микро-вода в газа е основен тестов проект за автоматите с SF₆. Новият газ SF₆ или газ, който се използва и съдържа микроколичества вода, директно влияе върху свойствата на газа. Когато съдържанието на вода достигне определен ниво, вероятно ще се случат реакции на хидролиз, произвеждайки кисели вещества, които могат да кородират оборудването. Особено при висока температура и действие на дъга, лесно се образуват токсични нисковъглеродни флуориди. Резултатът от реакцията на флуорсулфурни соединения с вода формира силно корозивна хидрофлуорна киселина, серна киселина и други високотоксични химически вещества, които опасяват живота на техническите работници и кородират изолационните материали или метала на автомата, причинявайки деградация на изолацията. Когато автоматът е инсталиран на открито и температурата рязко спадне, прехвърленият вода в газа SF₆ може да кондензира върху повърхността на твърдата среда, водейки до пробив. В сериозни случаи, това може да доведе до експлозия на автомата.

2.2 Методи за тестове

(1) Гравиметричен метод: След преминаване през осъществяващо вещество, се измерва точно промяната в теглото му. Този метод обаче изисква високи оперативни условия и изразходва голямо количество газ в постоянна температура, постоянна влажност и безпрахна среда.
(2) Метод на точката на роса: Когато температурата на системата за тестове е леко по-ниска от точката на наситеност на водената пара (точка на роса) в пробната смес, системата за тестове може да предостави електрически сигнал. След усилване и изход, съдържанието на вода се определя въз основа на стойността на точката на роса. В момента, този метод е важен начин за измерване на микроколичества вода в SF₆, и прибори за точка на роса се произвеждат както в страната, така и в чужбина.

3 Източници и контрол на влажността в газа на автомата с SF₆
3.1 Източници на влажност в газа

(1) За нов газ, основните източници на влажност са: недостатъчно строго измерване от производителите на газ; несъответстващи условия за съхранение по време на транспортиране; и прекалено дълго съхранение.
(2) За електрическо оборудване, заредено с газ SF₆, основните източници на влажност са: влажността, донесена от самия газ SF₆; малкото количество остатъчна влажност поради непълно очистване на газа преди зареждане; влажността, която се излъчва постепенно от изолационни материали, сварени части и компоненти в електрическото оборудване; и влажността, която прониква отвън чрез протечки на оборудването.

3.2 Мерки за контрол на съдържанието на вода в газа SF₆ в автоматите с SF₆

Обеспечете стриктен качествен контрол при приемане на нов газ; контролирайте обработката на изолационни части; контролирайте качеството на герметизиращи части; контролирайте качеството на адсорбентите; контролирайте процеса на зареждане с газ; засилете детектирането на протечки по време на експлоатация; и засилете мониторинга и измерването на микро-водата в газа по време на експлоатация.

4 Токсичност на газа SF₆

Когато газът SF₆ се използва в електрическо оборудване, дали при аварийни условия, или при нормално прекъсване на дъга, може да се разложи и да произведе флуориди на кислород и сулфур, както и метални флуориди. Когато съдържанието на хидролизуеми флуориди в газа SF₆ достигне определена концентрация, газът SF₆ става токсичен, и това също влияе върху изолационната сила и свойствата за гасене на дъга на газа SF₆ в електрическото оборудване.

Под действието на искров разряд и дъга, автоматите с газ SF₆ могат да генерира токсични газове чрез разпадане и ионизация. Тъй като тези газове са безцветни и безмирисни, те са трудни за детектиране. Освен това, с плътност 6,16 г/л (около пет пъти по-голяма от въздуха), някои токсични и вредни газове, генерирали по време на мониторинг, се натрупват близо до земята в помещението на ключа. Това прави лесно потенциалното отравяне на работниците по време на демонтаж, големи ремонти или микро-воден тест на газа, което представлява голяма заплаха за физическото и психическото здраве на работниците и безопасната експлоатация на оборудването.

Например, ако в помещението на ключа с SF₆ не са инсталирани система за мониторинг и алармиране на утечка на SF₆ и количествен детектор на утечка на SF₆, е невъзможно да се знае дали концентрацията на SF₆ е в рамките на безопасния стандартен диапазон. Опитът показва, че дори в околната среда с много малко количества продукти на разпад, работниците може да усетят жестоки или дискомфортни газове, които могат да причинят явно раздразнение на носа, устата и очите. Обикновено, след отравяне, симптоми като сълзене, кихане, текене на носа, чувство на горене в носовата и гърлото, хрипл глас, кашлица, главоболие,恶心、胸闷和颈部不适等症状。在严重的情况下，甚至可能发生休克。 因此，SF₆气体泄漏的在线监测已成为当前技术研究的一个重要课题。例如，可以将排风扇与SF₆气体泄漏报警系统有机地结合起来，当SF₆气体泄漏浓度超标时，自动开启排风扇，确保人员和设备的安全。 SF₆断路器最重要的两个监测项目是水分含量和泄漏检测。如果它们的可靠性受到影响，也会污染环境。因此，在运行中对SF₆断路器的微量水分和泄漏检测受到了广泛关注。 (3) 电解法：可以间歇或连续测量气体中的湿度。还有其他SF₆气体微量水分测试方法，如压电石英振荡法、吸附量热法和气相色谱法。但由于仪器成本高或技术限制，这些方法尚未得到广泛应用。