Een Korte Bespreking over het Testen en Analyseren van Micro-water in SF6 Schakelaars

SF₆ schakelaars hebben uitstekende fysieke, chemische, isolerende en boogdoofeigenschappen. Ze staan een groot aantal opeenvolgende onderbrekingen toe, produceren weinig geluid en vormen geen vonkenrisico. Bovendien zijn ze klein van formaat, licht van gewicht, hebben een grote capaciteit en vereisen weinig tot geen onderhoud. Daardoor vervangen ze geleidelijk aan traditionele olievulde schakelaars en samengeperste-lucht schakelaars. Bovendien bieden deze schakelaars in de middenspanningsverdeling voordelen zoals geen heraansteking bij het onderbreken van capaciteitsstromen en geen overspanning bij het onderbreken van inductieve stromen, wat heeft geleid tot hun wijdverspreide toepassing.

1 Eigenschappen van SF₆ Gas
1.1 Fysieke Eigenschappen

Het moleculaire gewicht van SF₆ gas is 146,07, en de diameter van het molecuul is 4,56×10⁻¹⁰ m. Het bestaat in gasvorm onder normale temperatuur en druk. Bij 20°C en één atmosfeer druk, is de dichtheid 6,16 g/L (ongeveer vijf keer die van lucht). De kritieke temperatuur van SF₆ gas is 45,6°C, en het kan door compressie vloeibaar worden gemaakt. Meestal wordt het in vloeibare toestand in staalcilinders vervoerd. Zuiver SF₆ gas is kleurloos, geurloos, smaakloos, niet giftig en niet brandbaar.

1.2 Elektrische Eigenschappen

(1) SF₆ is een elektronegatief gas (dat in staat is vrije elektronen te absorberen), met uitstekende boogdoof- en isolerende eigenschappen. In een uniform elektrisch veld onder één standaard atmosferische druk, is de spanningweerstand van SF₆ gas ongeveer 2,5 keer die van stikstof.
(2) Zuiver SF₆ gas is een inert gas. Het wordt onder invloed van een boog afgebroken. Wanneer de temperatuur boven de 4000K uitkomt, zijn de meeste afbraakproducten enkelvoudige atomen van zwavel en fluor. Na het doven van de boog recombineren de meeste afbraakproducten opnieuw tot stabiele SF₆ moleculen. Onder hen reageren een zeer kleine hoeveelheid afbraakproducten tijdens het recombinatieproces chemisch met vrije metaalatomen, water en zuurstof, waardoor metalfluoriden en fluoriden van zuurstof en zwavel ontstaan.

2 Micro-water Testen van SF₆ Schakelaar Gas
2.1 Betekenis van Micro-water Testen

Het detecteren van de micro-waterinhoud in het gas is een belangrijk testitem voor SF₆ schakelaars. Nieuw SF₆ gas of gas in gebruik dat sporen water bevat, zal direct de eigenschappen van het gas beïnvloeden. Wanneer de waterinhoud een bepaald niveau bereikt, kunnen hydrolyse reacties optreden, zure stoffen genereren die apparatuur kunnen verroesten. Vooral onder hoge temperaturen en de invloed van een boog, worden gemakkelijk giftige laagfluoriden gevormd. De resulterende fluorzwavelverbindingen reageren met water om hoog corrosieve waterstofzuur, zwavelzuur en andere zeer giftige chemische stoffen te vormen, die het leven van onderhoudspersoneel in gevaar brengen en de isolatiematerialen of metalen van de schakelaar verroesten, wat leidt tot isolatieafname. Wanneer de schakelaar buiten wordt geïnstalleerd en de temperatuur plotseling daalt, kan overtollig water in het SF₆ gas op het oppervlak van het vaste medium condenseren, wat kan leiden tot flitsoverslag. In ernstige gevallen kan dit ertoe leiden dat de schakelaar explodeert.

2.2 Testmethoden

(1) Gravimetrische methode: Na het passeren door een droogmiddel wordt de gewichtsverandering nauwkeurig gemeten. Deze methode heeft echter hoge operationele eisen en consumeert een grote hoeveelheid gas in een constante temperatuur, constante luchtvochtigheid en stofvrije omgeving.
(2) Dew-point methode: Wanneer de temperatuur van het test systeem licht lager is dan de verzadigingstemperatuur van waterdamp (dew point) in het monster gas, kan het test systeem een elektrisch signaal leveren. Na versterking en uitvoer wordt de waterinhoud bepaald op basis van de dew-point waarde. Momenteel is deze methode een belangrijke manier om sporenelementen water in SF₆ te meten, en er worden zowel binnen- als buitenlandse dew-point meters geproduceerd.

3 Bronnen en Controle van Vochtigheid in SF₆ Schakelaar Gas
3.1 Bronnen van Vochtigheid in het Gas

(1) Voor nieuw gas zijn de belangrijkste bronnen van vochtigheid: onvoldoende strikte inspectie door de gasfabriek; niet-compliante opslagomstandigheden tijdens het transport; en te lange opslagtijd.
(2) Voor elektrische apparatuur gevuld met SF₆ gas, zijn de belangrijkste bronnen van vochtigheid: de vochtigheid gebracht door het SF₆ gas zelf; de kleine hoeveelheid resterende vochtigheid door onvolledige zuivering van het gas voor het opladen; de vochtigheid die geleidelijk vrijkomt door isolatiematerialen, gelaste delen en componenten in de elektrische apparatuur; en de vochtigheid die van buiten binnendringt via lekkages in de apparatuur.

3.2 Controlemaatregelen voor de Waterinhoud van SF₆ Gas in SF₆ Schakelaars

Zorg voor strikte kwaliteitsinspectie tijdens de acceptatie van nieuw gas; controleer de behandeling van isolerende delen; controleer de kwaliteit van sluitdelen; controleer de kwaliteit van absorbentia; controleer de operatie tijdens het opladen van gas; versterk de detectie van gaslekken tijdens de bedrijfsvoering; en versterk de monitoring en meting van micro-water in het gas tijdens de bedrijfsvoering.

4 Giftigheid van SF₆ Gas

Wanneer SF₆ gas in elektrische apparatuur wordt gebruikt, ofwel onder foutcondities of tijdens normale boogonderbreking, kan het zich ontbinden tot fluoriden van zuurstof en zwavel, evenals metalfluoride poeders. Wanneer de inhoud van hydrolyseerbare fluoriden in SF₆ gas een bepaalde concentratie bereikt, wordt het SF₆ gas giftig, en beïnvloedt het ook de isolatiesterkte en de boogdoofeigenschappen van SF₆ gas in elektrische apparatuur.

Onder invloed van vonkenontlading en boog, zullen SF₆ gas schakelaars zeer giftige gassen genereren door dissociatie en ionisatie. Aangezien deze gassen kleurloos en geurloos zijn, zijn ze moeilijk te detecteren. Bovendien, met een dichtheid van 6,16 g/L (ongeveer vijf keer die van lucht), kunnen sommige giftige en schadelijke gassen die tijdens de monitoring worden geproduceerd, zich nabij de grond in de schakelruimte ophopen. Dit maakt het gemakkelijk voor potentiële vergiftiging van werknemers tijdens het demonteren, grote reparaties of micro-water testen van het gas, wat een groot gevaar vormt voor de lichamelijke en geestelijke gezondheid van werknemers en de veilige bedrijfsvoering van apparatuur.

Bijvoorbeeld, als er geen SF₆ gaslek detectie- en alarm systeem en een kwantitatieve SF₆ gaslekdetector zijn geïnstalleerd in de SF₆ schakelruimte, is het onmogelijk om te weten of de SF₆ concentratie binnen de veilige standaardbereik valt. Ervaring toont aan dat zelfs in een omgeving met zeer sporen afbraakproducten, werknemers pijnlijke of ongemakkelijke gassen kunnen voelen, wat duidelijke irritatie kan veroorzaken aan neus, mond en ogen. Over het algemeen kunnen symptomen zoals tranen, niesen, loopneus, branderig gevoel in de neusholte en keel, heesheid, hoesten, duizeligheid, misselijkheid, borstbeklemming en ongemak in de nek na vergiftiging optreden. In ernstige gevallen kan er zelfs shock optreden.

Daarom is online monitoring van SF₆ gaslekken een belangrijk onderwerp in de huidige technische onderzoeken. Bijvoorbeeld, kan de ventilator organisch worden gecontroleerd samen met het SF₆ gaslek alarm systeem, zodat de ventilator automatisch kan worden ingeschakeld wanneer de SF₆ gaslekconcentratie de standaard overschrijdt, waardoor de veiligheid van personeel en apparatuur wordt gewaarborgd.

De twee belangrijkste monitoringsitems voor SF₆ schakelaars zijn waterinhoud en lekdetectie. Als hun betrouwbaarheid wordt beïnvloed, zal dit ook de omgeving verontreinigen. Daarom hebben de monitoring van micro-water en lekdetectie van SF₆ schakelaars in bedrijf veel aandacht gekregen.

(3) Elektrolysismethode: Het kan de vochtigheid in het gas continu of discontinu meeten. Er zijn andere methoden voor micro-water testen van SF₆ gas, zoals de piezoelektrische kwartsoscillatiemethode, adsorptie calorimetrie en gaschromatografie. Echter, vanwege de hoge kosten van de instrumenten of technische beperkingen, zijn ze niet wijdverspreid geïntroduceerd en toegepast.