En kort diskussion om testning och analys av gasmikrovatten i SF6-brytare

SF₆-brytare har utmärkta fysiska, kemiska, isolerande och bågsläckande egenskaper. De tillåter ett stort antal påföljande avbrott, har låg buller, och medför ingen risk för gnistor. Dessutom är de små i storlek, lätta i vikt, stora i kapacitet och kräver liten eller ingen underhåll. Därför ersätter de alltmer traditionella olje- och lufttrycksbrytare. Vidare har dessa brytare fördelar i medelspänningssystem, såsom inga återantändningar vid avbrott av kapacitiv ström och ingen överspänning vid avbrott av induktiv ström, vilket lett till deras breda användning.

1 SF₆-gasens egenskaper
1.1 Fysiska egenskaper

Molekylvikten av SF₆-gas är 146,07, och dess molekyldiameter är 4,56×10⁻¹⁰ m. Den existerar i gasform vid normal temperatur och tryck. Vid 20°C och ett atmosfärstryck är dess densitet 6,16 g/L (ungefär fem gånger den av luft). Kritisk temperaturen för SF₆-gas är 45,6°C, och den kan flytig göras genom komprimering. Vanligtvis transporteras den i stålflaskor i flytigt tillstånd. Rent SF₆-gas är färglöst, odorlöst, smaklöst, icke-toxiskt och icke-brännbart.

1.2 Elektriska egenskaper

(1) SF₆ är en elektrofobisk gas (med förmåga att absorbera fria elektroner), med utmärkta bågsläckande och isolerande egenskaper. I en jämn elektrisk fält vid ett standardatmosfärstryck är spänningsmotståndskraften hos SF₆-gas ungefär 2,5 gånger högre än den av kväve.
(2) Rent SF₆-gas är en edelgas. Den uppdelas under verkan av en båge. När temperaturen överskrider 4000K är de flesta av uppdelningsprodukterna enskilda atomer av svavel och fluor. Efter att bågen släckt rekonstrueras de flesta av uppdelningsprodukterna till stabila SF₆-molekyler. Av dem reagerar en mycket liten mängd uppdelningsprodukter kemiskt med fria metallatomer, vatten och syre under rekonstruktionsprocessen, vilket genererar metallfluorider och fluorider av syre och svavel.

2 Mikrovattenprovtagning av SF₆-brytarluft
2.1 Betydelsen av mikrovattenprovtagning

Detektering av mikrovatteninnehållet i gasen är en viktig provningspunkt för SF₆-brytare. Nytt SF₆-gas eller gas i drift som innehåller spår av vatten kommer direkt att påverka gasens egenskaper. När vatteninnehållet når en viss nivå kan hydrolysreaktioner inträffa, vilket genererar sura ämnen som kan korrodera utrustningen. Särskilt vid höga temperaturer och under verkan av en båge genereras lätt giftiga fluorider. De resulterande fluorsulfiderna reagerar med vatten för att bilda starkt korrosiva hydrofluorsyror, svavelsyror och andra högst giftiga kemikalier, vilket hotar livet för underhållspersonal och korroderar isolerande material eller metaller i brytaren, vilket leder till isoleringsdegradering. När brytaren är installerad utomhus och temperaturen sjunker kraftigt kan överdriven vatten i SF₆-gas kondensera på ytan av det fasta mediet, vilket leder till flashöver. I allvarliga fall kan det orsaka explosion av brytaren.

2.2 Provningsmetoder

(1) Viktsmetod: Efter att ha passerat genom en torkmedel mäts dess viktförändring noggrant. Men denna metod har höga driftskrav och konsumerar en stor mängd gas i en konstant temperatur, konstant fuktighet och damfri miljö.
(2) Daggpunktmetod: När temperaturen i provsystemet är något lägre än den mättade vattenångstemperaturen (daggpunkt) i provgasen kan provsystemet ge ett elektriskt signal. Efter förstärkning och utmatning fastställs vatteninnehållet baserat på daggpunktsvärdet. För närvarande är denna metod en viktig metod för att mäta spår av vatten i SF₆, och daggpunktsmätare produceras både hemma och utomlands.

3 Källor och kontroll av fuktighet i SF₆-brytarluft
3.1 Källor till fuktighet i gasen

(1) För ny gas är de huvudsakliga källorna till fuktighet: otillräckligt strikt kontroll av gasfabriken; icke-kompatibla lagringsmiljöer under transport; och överdriven lagringstid.
(2) För elektrisk utrustning fylld med SF₆-gas är de huvudsakliga källorna till fuktighet: fuktigheten från SF₆-gasen själv; den lilla mängden restfuktighet på grund av otillräcklig rening av gasen innan fyllning; den gradvisa frisättningen av fuktighet från isolerande material, svetsade delar och komponenter i elektrisk utrustning; och den fuktighet som intränger från ute genom utrustningsläckage.

3.2 Kontrollåtgärder för vatteninnehållet i SF₆-gas i SF₆-brytare

Säkerställ strikt kvalitetskontroll vid godkännande av ny gas; kontrollera behandlingen av isolerande delar; kontrollera kvaliteten på tätande delar; kontrollera kvaliteten på adsorbenter; kontrollera drift under gasfyllning; förstärk gasläckagedetektion under drift; och förstärk övervakning och mätning av mikrovatten i gasen under drift.

4 Giftighet hos SF₆-gas

När SF₆-gas används i elektrisk utrustning, oavsett om det är under felvillkor eller under normal bågavbrott, kan den uppdelas för att producera fluorider av syre och svavel, samt metallfluoridpulver. När innehållet av hydrolyserbara fluorider i SF₆-gas når en viss koncentration blir SF₆-gas giftig, och den påverkar också isoleringsstyrkan och bågsläckande prestandan hos SF₆-gas i elektrisk utrustning.

Under verkan av gnistdischarge och båge genererar SF₆-gasbrytare högst giftiga gaser genom dissociation och ionisering. Eftersom dessa gaser är färglösa och odorlösa är de svåra att upptäcka. Dessutom, med en densitet på 6,16 g/L (ungefär fem gånger den av luft), kan vissa giftiga och skadliga gaser som genereras under övervakning samlas nära marken i brytarutrymmet. Detta gör det lätt för arbetare att bli potentiellt förgiftade under demontering, stora reparationer eller mikrovattenprovtagning av gasen, vilket utgör ett stort hot mot arbetarnas fysiska och mentala hälsa och säker drift av utrustningen.

Till exempel, om inte ett SF₆-gasläckageövervakningssystem och en kvantitativ SF₆-gasläckagedetektor är installerade i SF₆-brytarutrymmet, är det omöjligt att veta om SF₆-koncentrationen ligger inom det säkra standardintervallet. Erfarenhet visar att även i en miljö med mycket spår av uppdelningsprodukter kan arbetare känna pungenta eller obehagliga gaser, vilket kan orsaka tydlig irritation i näsan, munnen och ögonen. Generellt sett kan efter förgiftning symtom som tår, nysning, rinnande näsa, brännande känsla i näshålan och hals, hes röst, hosta, yrsel, illamående, bröstsnöret och obehag i nacken uppstå. I allvarliga fall kan chock till och med uppstå.

Därför har onlineövervakning av SF₆-gasläckage blivit ett viktigt ämne i nuvarande teknisk forskning. Till exempel kan utdragventilator organiskt kontrolleras tillsammans med SF₆-gasläckagealarmet, så att utdragventilator automatiskt aktiveras när SF₆-gasläckagekoncentrationen överskrider standarden, vilket garanterar säkerheten för personal och utrustning.

De två viktigaste övervakningspunkterna för SF₆-brytare är vatteninnehåll och läckagedetektion. Om deras tillförlitlighet påverkas, kommer det också att förorena miljön. Därför har övervakning av mikrovatten och läckagedetektion av SF₆-brytare under drift fått mycket uppmärksamhet.

(3) Elektrolysmetod: Den kan mäta fuktigheten i gasen intermittently eller kontinuerligt. Det finns andra metoder för mikrovattenprovtagning av SF₆-gas, som piezoelektrisk kvartsoscillation, adsorptionscalorimetri och gaschromatografi. Men på grund av höga instrumentkostnader eller tekniska begränsningar har de inte blivit särskilt populära och tillämpade.