En kort diskussion om test og analyse af gasek mikro-vand i SF6-afbrydere

SF₆ kredsløbsbrydere har fremragende fysiske, kemiske, isolerende og bueudslukkende egenskaber. De tillader et stort antal konsekutive afbrydelser, har lav støj og påfører ingen risiko for gnister. Desuden er de små i størrelse, lette i vægt, store i kapacitet og kræver meget lidt eller ingen vedligeholdelse. Derved erstatter de gradvist traditionelle oliefyldte kredsløbsbrydere og komprimerede luftkredsløbsbrydere. Desuden har disse kredsløbsbrydere fordele som ikke-genoptrykning ved afbrydelse af kapacitiv strøm og ingen overspænding ved afbrydelse af induktiv strøm, hvilket har ført til deres bred anvendelse i mellemspændingsstrømforsyning.

1 SF₆ Gas Egenskaber
1.1 Fysiske Egenskaber

Molekylærvægten af SF₆-gas er 146,07, og dens molekylærdiameter er 4,56×10⁻¹⁰ m. Den findes i gasform under normale temperatur- og trykforhold. Ved 20°C og et atmosfæriske tryk, er dens densitet 6,16 g/L (omkring fem gange så høj som luften). Kritisk temperatur for SF₆-gas er 45,6°C, og den kan blive flydende ved komprimering. Normalt transporteres den i stålflasker i flydende form. Rent SF₆-gas er farve-, lugt- og smagløst, ugiftigt og ubrandbart.

1.2 Elektriske Egenskaber

(1) SF₆ er en elektronegativ gas (i stand til at absorbere frie elektroner), med fremragende bueudslukkende og isolerende egenskaber. I en jævn elektrisk felt under et standard atmosfæriske tryk, er spændingshåndteringen for SF₆-gas omkring 2,5 gange så høj som for kvælstof.
(2) Rent SF₆-gas er en inert gas. Den opdeles under virkningen af en bue. Når temperaturen overstiger 4000K, er de fleste af de opdelte produkter enkeltsulfur- og fluoratomer. Efter at buen er slukket, genforenes det overvældende flertal af de opdelte produkter til stabile SF₆-molekyler. Af dem reagerer en meget lille mængde af de opdelte produkter kemisk med frie metalatomer, vand og ilt under genforeningsprocessen, hvilket skaber metalfluorider og fluorida af ilt og sulfur.

2 Mikrovand Test af SF₆ Kredsløbsbryder Gas
2.1 Betydning af Mikrovand Test

Detektion af mikrovandindholdet i gas er et vigtigt testemne for SF₆ kredsløbsbrydere. Ny SF₆-gas eller gas i drift, der indeholder sporelementer af vand, vil direkte påvirke gasens egenskaber. Når vandindholdet når et bestemt niveau, er hydrolysereaktioner troligt at forekomme, hvilket genererer sure stoffer, der kan korrodere udstyr. Særligt under høje temperaturer og virkningen af en bue, dannes nemt giftige lavfluorider. De resulterende fluor-sulfur-forbindelser reagerer med vand for at danne højtkorroderende fluorsyre, svovlsyre og andre højt giftige kemiske stoffer, som truer vedligeholdelsespersonales liv og korroderer kredsløbsbryderens isolerende materialer eller metaller, hvilket fører til nedbrydning af isolation. Når kredsløbsbryderen er installeret udenfor, og temperaturen falder brat, kan overdreven mængde vand i SF₆-gas kondensere på overfladen af det faste medium, hvilket fører til lynovergang. I alvorlige tilfælde kan det føre til, at kredsløbsbryderen eksploderer.

2.2 Testmetoder

(1) Vægtmetode: Efter passage gennem en tørringstof, måles dens vægtændring præcist. Dog har denne metode høje operationelle krav og forbruger en stor mængde gas i en konstant temperatur, konstant fugtighed og støvfrig miljø.
(2) Dugpunktmetode: Når temperaturen i testsystemet er let lavere end duggpunktet for damp i prøvegas, kan testsystemet give et elektrisk signal. Efter forstærkning og udgang, bestemmes vandindholdet baseret på duggpunktet. I øjeblikket er denne metode en vigtig metode til at måle sporer af vand i SF₆, og duggpunktmåler produceres både hjemme og udlandet.

3 Kildefordringer og Kontrol af Fugtighed i SF₆ Kredsløbsbryder Gas
3.1 Kildefordringer for Fugtighed i Gas

(1) For ny gas, er de primære kildefordringer for fugtighed: utilstrækkelig streng kontrol fra gasproducenten; ikke-kompatible lagringsmiljøer under transport; og for lang lagringstid.
(2) For elektrisk udstyr fyldt med SF₆-gas, er de primære kildefordringer for fugtighed: fugtigheden, der kommer med SF₆-gas selv; den lille mængde restfugtighed pga. ufuldstændig rensering af gas inden fyldning; den gradvise frigivelse af fugtighed over tid fra isolerende materialer, laserede dele og komponenter i elektrisk udstyr; og den fugtighed, der trænger ind fra ydersiden gennem udstyrslejligheder.

3.2 Kontrolforanstaltninger for Vandindholdet i SF₆-Gas i SF₆ Kredsløbsbrydere

Sikre streng kvalitetskontrol under godtagelse af ny gas; kontroller behandlingen af isolerende dele; kontroller kvaliteten af tætningsdele; kontroller kvaliteten af adsorbenter; kontroller drift under gasfyldning; styrk gassideleksionsdetektion under drift; og styrk overvågning og måling af mikrovand i gas under drift.

4 Giftighed af SF₆-Gas

Når SF₆-gas bruges i elektrisk udstyr, enten under fejltilstande eller under normal bueafbrydelse, kan den opdeles og producere fluorida af ilt og sulfur samt metalfluorid-pulver. Når indholdet af hydrolysable fluorida i SF₆-gas når et bestemt koncentration, bliver SF₆-gas giftig, og det påvirker også isoleringsstyrken og bueudslukkende egenskaberne af SF₆-gas i elektrisk udstyr.

Under virkningen af gnistdischarge og bue, vil SF₆-gas kredsløbsbrydere generere højgiftige gasser gennem disassociation og ionisering. Da disse gasser er farve- og lugt-løse, er de svære at opdage. Desuden med en densitet på 6,16 g/L (omkring fem gange så høj som luften), akkumulerer nogle giftige og skadelige gasser, der dannes under overvågning, nær jorden i kredsløbsrummet. Dette gør det nemt for arbejdere at blive forgiftet under demontering, store reparationer eller mikrovandtest af gas, hvilket udgør en stor trussel mod arbejderes fysiske og mentale sundhed og sikker drift af udstyr.

For eksempel, hvis der ikke er installeret et SF₆-gasideleksionsmonitoring- og alarmsystem og en kvantitativ SF₆-gasideleksionsdetektor i SF₆-kredsløbsrummet, er det umuligt at vide, om SF₆-koncentrationen ligger inden for den sikre standardgrænse. Erfaring viser, at selv i et miljø med meget sporelementer af opdelingsprodukter, kan arbejdere opleve prikkende eller ubehagelige gasser, som kan forårsage tydelig irritation af næse, mund og øjne. Generelt kan symptomer som tårer, nys, løbende næse, brændende følelse i næsecaven og hals, hejsende stemme, hoste, svimmelhed, mavepine, brysttyngsel og ubehag i nakken opstå efter forgiftning. I alvorlige tilfælde kan chok endda opstå.

Derfor er online monitoring af SF₆-gasideleksion blevet et vigtigt emne i den nuværende tekniske forskning. For eksempel kan udluftningsventilator organisk kontrolleres sammen med SF₆-gasideleksionsalarm systemet, så udluftningsventilatoren automatisk aktiveres, når SF₆-gasideleksionskoncentration overstiger standarden, og sikrer personales og udstyrs sikkerhed.

De to vigtigste overvågningspunkter for SF₆ kredsløbsbrydere er vandindhold og idelæk-detection. Hvis deres pålidelighed påvirkes, vil det også forurene miljøet. Derfor har overvågning af mikrovand og idelæk-detection af SF₆ kredsløbsbrydere under drift fået meget opmærksomhed.

(3) Elektrolysemetode: Den kan måle fugtigheden i gas intermittently eller kontinuerligt. Der findes andre metoder til mikrovandtest af SF₆-gas, som piezoelektrisk kvartskrystaloscillation, absorptionskalorimetri og gaschromatografi. Men på grund af høj kostpris af instrumenter eller tekniske begrænsninger, er de ikke blevet bredt anvendt.