En kort diskusjon om testing og analyse av gass-mikrovann i SF6-brytere

SF₆-brytere har fremragende fysiske, kjemiske, isolerende og bukkeslukkende egenskaper. De tillater et stort antall påfølgende avbrytninger, har lav støy, og det er ingen risiko for gnister. I tillegg er de små i størrelse, lette i vekt, store i kapasitet, og krever lite eller ingen vedlikehold. Derfor erstatter de gradvis tradisjonelle olje-fylte brytere og komprimert luft-brytere. I tillegg har disse bryterne fordeler i mediumspenningsfordeling, som at de ikke tennes opp igjen når de avbryter kapasitiv strøm, og de genererer ikke overvoltage når de avbryter induktiv strøm, noe som har ført til deres utbredte bruk.

1 Egenskaper ved SF₆-gass
1.1 Fysiske egenskaper

Molekylevekten til SF₆-gassen er 146,07, og molekyldiameteren er 4,56×10⁻¹⁰ m. Den eksisterer i gaseform under vanlig temperatur og trykk. Ved 20°C og ett atmosfæretrykk er densiteten 6,16 g/L (omtrent fem ganger den av luft). Kritisk temperatur for SF₆-gass er 45,6°C, og den kan væres flytetest ved komprimering. Vanligvis transporteres den i stålflasker i flytetestilstand. Rent SF₆-gass er farveløst, lukteløst, smakløst, ugiftig og ubrennbart.

1.2 Elektriske egenskaper

(1) SF₆ er et elektronegativt gass (med evne til å absorbere frie elektroner), med fremragende bukkeslukkende og isolerende egenskaper. I en jevnt fordelte elektrisk felt under ett standard atmosfæretrykk er spenningstålmodigheten til SF₆-gassen omtrent 2,5 ganger den av nitrogen.
(2) Rent SF₆-gass er et inert gass. Det dekomponerer seg under virkningen av en bukke. Når temperaturen overstiger 4000K, er de fleste dekomponeringsprodukter enkeltsulfur- og fluoratomer. Etter at bukken slukkes, rekonstrueres de aller fleste dekomponeringsprodukter til stabile SF₆-molekyler. Av dem reagerer en svært liten mengde dekomponeringsprodukter kjemisk med fri metallatomer, vann og oksygen under rekonstrueringen, og danner metallfluorider og fluorder av oksygen og sulfur.

2 Mikrovann-testing av SF₆-brytergass
2.1 Betydningen av mikrovann-testing

Deteksjon av mikrovanninnholdet i gassen er et viktig testemne for SF₆-brytere. Nytt SF₆-gass eller gass i drift inneholder spor av vann vil direkte påvirke gassens egenskaper. Når vanninnholdet når et visst nivå, er det sannsynlig at hydrolysereaksjoner oppstår, som genererer sur stoffer som kan korrodere utstyr. Spesielt under høye temperaturer og virkningen av en bukke, genereres lett giftige fluorider. De resulterende fluor-sulfur-kompoundene reagerer med vann for å danne sterkt korrosive hydrofluorsyre, svovlsyre og andre høyst giftige kjemiske stoffer, som truer livet til vedlikeholdsarbeidere og korroderer isolerende materialer eller metaller i bryteren, som fører til isolasjonssvikt. Når bryteren er installert utendørs og temperaturen synker bratt, kan for mye vann i SF₆-gassen kondensere på overflaten av fast medium, som fører til flammehopp. I alvorlige tilfeller kan det føre til at bryteren ekspoderer.

2.2 Testmetoder

(1) Vektmessig metode: Etter at det har passert gjennom en tørstoff, måles vektforskjellen nøyaktig. Imidlertid har denne metoden høye operasjonskrav og forbruker en stor mengde gass i en konstant temperatur, konstant fuktighet og støvfri miljø.
(2) Duggpunktmetode: Når temperaturen i testsystemet er litt lavere enn duggpunktet for vannvapor (duggpunkt) i prøvegassen, kan testsystemet gi et elektrisk signal. Etter forsterking og utdata, fastsettes vanninnholdet basert på duggpunktverdien. For øyeblikket er denne metoden et viktig middel for å måle spor av vann i SF₆, og duggpunktmålere produseres både hjemme og utlandet.

3 Kilder og kontroll av fuktighet i SF₆-brytergass
3.1 Kilder til fuktighet i gassen

(1) For nytt gass, er de hovedkildene til fuktighet: utilstrekkelig streng inspeksjon av gassfabrikken; ikke-konforme lagringsmiljøer under transport; og for lang lagringstid.
(2) For elektrisk utstyr fylt med SF₆-gass, er de hovedkildene til fuktighet: fuktighet introdusert av selve SF₆-gassen; liten mengde restfuktighet på grunn av ufullstendig rensering av gassen før fylling; fuktighet som gradvis frigjøres over tid av isolerende materialer, sveisede deler og komponenter i elektrisk utstyr; og fuktighet som intranger fra ute gjennom utstyrslækasje.

3.2 Kontrolltiltak for vanninnholdet i SF₆-gass i SF₆-brytere

Sikre streng kvalitetskontroll under aksept av nytt gass; kontroller behandlingen av isolerende deler; kontroller kvaliteten av tettinger; kontroller kvaliteten av absorbenter; kontroller driften under gassfylling; forsterk gasslekasje-deteksjon under drift; og forsterk overvåking og måling av mikrovann i gassen under drift.

4 Giftighet av SF₆-gass

Når SF₆-gass brukes i elektrisk utstyr, enten under feiltilstander eller under normal bukkeslukking, kan det dekomponere seg for å danne fluorider av oksygen og sulfur, samt metallfluoride-pulver. Når innholdet av hydrolysable fluorider i SF₆-gass når et visst koncentrasjon, blir SF₆-gass giftig, og det påvirker også isolasjonstyrken og bukkeslukkingskapasiteten til SF₆-gass i elektrisk utstyr.

Under virkningen av gnistdischarge og bukke, vil SF₆-gassbrytere generere høyst giftige gasser gjennom dissoisasjon og ionisering. Siden disse gasene er farveløse og lukteløse, er de vanskelige å oppdage. I tillegg, med en densitet på 6,16 g/L (omtrent fem ganger den av luft), akkumulerer noen giftige og skadelige gasser generert under overvåking nær bakken i bryterrommet. Dette gjør det lett for potensiell forgiftning av arbeidere under demontering, store reparasjoner, eller mikrovann-testing av gassen, som utgjør en stor trussel mot arbeiderenes fysisk og mentalt helse og sikker drift av utstyr.

For eksempel, hvis det ikke er installert et SF₆-gasslekasje-overvåkning- og alarm-system og et kvantitativt SF₆-gasslekasje-detektor i SF₆-bryterrommet, er det umulig å vite om SF₆-konsentrasjonen ligger innenfor det sikre standardområdet. Erfaringer viser at selv i et miljø med bare spore av dekomponeringsprodukter, kan arbeidere oppleve prikkende eller ubehagelige gasser, som kan forårsake tydelig irritasjon i nese, munn og øyne. Generelt, etter forgiftning, kan symptomer som tåreflom, nysing, snuse, en brennende følelse i nesehulen og halsen, hes stemme, hoste, svimmelhet, kveld, brystsprengning og ubehag i nakken forekomme. I alvorlige tilfeller kan sjokk oppstå.

Derfor har online-overvåking av SF₆-gasslekasje blitt et viktig emne i dagens tekniske forskning. For eksempel kan ventilator styres organisk sammen med SF₆-gasslekasje-alarm-systemet, slik at ventilatoren automatisk kan slås på når SF₆-gasslekasje-konsentrasjon overstiger standarden, for å sikre sikkerheten for personell og utstyr.

De to viktigste overvåkningspunktene for SF₆-brytere er vanninnhold og lekasje-deteksjon. Hvis deres pålitelighet påvirkes, vil det også forurene miljøet. Derfor har overvåking av mikrovann og lekasje-deteksjon av SF₆-brytere i drift fått mye oppmerksomhet.

(3) Elektrolysemetode: Den kan måle fuktighet i gassen intermittert eller kontinuerlig. Det finnes andre metoder for mikrovann-testing av SF₆-gass, som piezoelektrisk kvartsosillasjonsmetode, adsorpsjonkalorimetri og gasskromatografi. Imidlertid, på grunn av høye instrumentkostnader eller tekniske begrensninger, har de ikke blitt vidt utbredt og anvendt.