全封闭组合电器(GIS)SF6气体微水超标处理

全封闭组合电器(GIS)SF6气体微水超标处理

胡文婕

通用电气高压电气开关（苏州）有限公司    江苏苏州    215129

摘要：随着全封闭组合电器(GIS)的广泛应用，SF6气体作为其绝缘介质的重要组成部分，扮演着至关重要的角色。然而，电器设备运行过程中，SF6气体中的微水含量超标是一个备受关注的难点，基于此，本文将主要对全封闭组合电器(GIS)SF6气体微水超标处理问题进行探讨，本文首先介绍SF6气体的概述，包括其作为绝缘介质和灭弧介质的特点。接着，分析SF6气体中微水超标的危害，包括对设备性能和安全性的影响。其次，列举常用的检测微水的方法。此外，探讨了处理SF6气体微水超标的方法，包括干燥法和过滤法。最后，文章提出了预防性策略。

关键词：SF6；气体微水；超标处理

Fully enclosed combined electrical appliances (GIS) SF6 gas microwater treatment exceeds the standard

Hu Wenjie

GE High Voltage Electrical Switch (Suzhou) Co., LTD

Suzhou, Jiangsu    215129

Abstract: With the wide application of fully enclosed combined electrical appliances (GIS), SF6 gas, as an important part of its insulating medium, plays a vital role. However, in the process of electrical equipment operation, the micro water content of SF6 gas is a big difficulty, based on this, this paper will mainly on fully enclosed combined electrical (GIS) SF6 gas micro water excessive treatment problems are discussed, this paper first introduces the overview of SF6 gas, including its characteristics as insulating medium and arc extinguishing medium. Then, the analysis of microwater in SF6 gas, including the impact on the performance and safety of the equipment. Secondly, list the common methods to detect microwater. In addition, the treatment of SF6 gas, including drying and filtration. Finally, the article proposes a preventive strategy.

Key words: SF6; gas micro-water; excessive treatment

全封闭组合电器(GIS)是一种高压电器装置，主要用于分配和传输电力。其设计独特，具有高可靠性、紧凑型和安全性能优越等特点，已广泛应用于电力系统中。在GIS中，SF6气体作为绝缘介质和灭弧介质，起到了关键作用。然而，随着使用时间的增加，GIS中的SF6气体往往会受到微水污染，导致其绝缘性能下降。因此，针对SF6气体微水超标问题，进行科学有效的处理和管理，对于确保GIS的正常运行至关重要。

1 SF6气体概述

SF6气体是一种无色、无味、无毒、不可燃的气体，在性质上SF6是一种温室气体，其温室效应略高于二氧化碳。然而，与其他温室气体相比，其在大气中的寿命较长，所以对全球变暖的影响不容忽视。而在全封闭组合电器（GIS）中，SF6气体被填充作为绝缘和灭弧介质。在高压电场中，极强的负电性使SF6气体具有优良的绝缘性能，这一负电性对于开断电弧电流过零后触头间的绝缘恢复也十分有利。同时，其良好的绝缘性能使得它能有效地保护内部电路，使其免受外部电场的影响。此外，SF6的优势还有易控制，能够使得整个电力系统稳定、高效地运行。同时，由于其不易与氧气发生反应，所以在电力系统中有着重要的地位。

2微水超标危害分析

微水超标意味着GIS内部可能存在水分渗漏，导致电弧室内部发生闪络。闪络的产生会损坏设备内部的部件，如绝缘子、套管等，甚至可能引发GIS内部的腐蚀。这会导致设备老化加速，降低其使用寿命，严重时甚至可能引发火灾或爆炸等安全事故。此外，微水含量过高还可能影响GIS的电气性能，当SF6气体含水较多时，受潮的固体分解呈半导体特性，使绝缘子表面绝缘电阻下降，影响气体的绝缘特性；当断路器开断短路电流时，就会因绝缘能力不足在恢复电压峰值附近被击穿，致使开断失败，从而影响整个电力系统的稳定性和安全性；同时开断时电弧的高温使水分分解，与SF6气体的分解物化形成HF、H

2SO3以及不同的低分子氟化物，这些物质除对断路器的零件有腐蚀作用外还含有毒性。

因此，对于微水超标的GIS设备，需要及时进行干燥处理，以确保其正常运行。

3故障分析

SF6气体微水超标可能有以下原因：

（1）气体质量不纯：SF6气体的微水含量与气体质量有密切关系。如果气体质量不纯，比如含有水分或其他污染物，就容易导致SF6气体中微水超标。
（2）密封失效：GIS（全封闭组合电器）中的设备需要保持严密的封闭状态，以确保SF6气体不会泄漏或受到外界污染。如果设备的密封失效，就会导致外界空气中的水分进入GIS内部，使SF6气体的微水含量超标。

（3）操作不当：在GIS的安装、调试和维护过程中，如果操作不当，比如未按照规定的程序和要求操作，就有可能引入水分或其他污染物，导致SF6气体微水超标。

（4）设备老化：长期运行的GIS设备可能会出现老化问题，如密封材料老化、管道连接松动等，这些问题都可能导致外界水分进入设备内部，引起SF6气体微水超标。

4检测微水的方法

    常见的检测SF6气体中微水含量的方法主要包括以下几种：

（1）湿度计法：使用湿度计（如电容式湿度计）直接测量SF6气体中的湿度。湿度计法是最常用的方法，通过测量湿度值来间接推算出SF6气体中的微水含量。

（2）分析仪器法：使用电化学分析仪器、红外吸收光谱仪或拉曼光谱仪等设备来直接分析SF6气体中微量的水分子。这些仪器可以准确测量气体中微水含量，并给出定量结果。

（3）其他方法：如电导率法、露点法等，但这些方法需要特定的仪器设备，操作较为复杂，成本较高，因此在实际应用中酌情使用[1]。

5处理方法

SF6气体是一种强效的绝缘体和电弧灭弧介质，常用于全封闭组合电器（GIS）中。然而，SF6气体微水超标可能会影响设备的性能和可靠性。下面是一些处理SF6气体微水超标的常见方法：

（1）滤水器：使用滤水器可以有效地去除SF6气体中的微水。滤水器应定期更换或清洗，以确保其良好的工作状态。

（2）干燥剂：在GIS中使用干燥剂可以降低SF6气体中的湿度。这种方法可以通过将干燥剂放置在设备内部或使用干燥剂装置来实现[2]。

（3）气体循环：通过定期循环SF6气体，可以更好地分散其中的湿度。循环过程应该经过充分的过滤和干燥处理，确保气体的质量和可靠性。

（4）SF6气体更换：如果SF6气体的微水超标严重且处理无效，可能需要考虑更换SF6气体。此时，必须按照相关的操作规程和安全程序进行操作，并确保处理设备和操作人员的安全。

6预防性策略

6.1 新的SF6气体含水量控制

应严格控制新的SF6气体的含水量，不能超过国家标准。世界上对SF6气体含水量要求最严格的是美国标准和德国标准，其含水量均不得超过5ppmw, 比我国的标准高。运行过程中SF6气体的含水量允许高一点，但不能超过国家对于SF6气体运行中的标准值。

6.2 GIS设备布置和安装

GIS设备尽量使用室内布置，可以控制室内的温度、湿度，减少产生水分的机会，避免灰尘和其他杂质浸入到设备里去。零部件组装前必须在烘箱内干燥处理（120℃x 4h），小产品可以整机边烘边抽真空排出水分（运行维护时不必整机干燥）。检修后的产品必须更换活化处理后的（或新的）吸附剂。封入产品后一小时之内应抽真空至133Pa后，再抽1小时，排除水分。阴雨天不能检修产品，谨防潮气入侵。

6.3 设备密封性检查

制定一个定期的检查计划，依据设备的使用频率和环境条件来选择检查的时间间隔。一般建议每年进行一次密封性检查。其检查重点包括：检查GIS设备的所有密封件，包括O型圈、垫片和封胶等。确保它们没有损坏、老化或变形。如果发现任何问题，应及时更换密封件。检查GIS设备的连接处，确保连接处没有松动或损坏。特别注意检查设备的法兰连接处和接地连接处。检查GIS设备的固定螺栓，确保其处于正确的扭矩范围内，并且没有松动。紧固螺栓是保证设备密封性的重要因素。确保GIS设备的所有部件紧密连接，没有间隙或裂缝。检查设备表面，包括机构箱体，确保它们与设备紧密贴合。同时，定期清洁GIS设备的表面，去除灰尘、污垢和湿度。干净的表面可以帮助保持良好的密封性能。其次，可以进行压力测试来验证设备的密封性能。通过增加一定的压力[3]，检查是否有泄漏现象出现。最后，对每次设备密封性检查进行记录，包括检查日期、维护内容和发现的问题。这样可以跟踪设备的维护历史，并及时发现和解决潜在问题。

6.4湿度监测系统

    当SF6气体中的湿度过高时，水分子会与SF6气体发生反应，形成酸性物质，从而降低绝缘性能。这将导致设备的电气性能下降，甚至引发设备故障，给生产线带来损失。因此，应进行湿度监测系统的安装，以此检测SF6气体中的湿度水平，并将数据反馈给操作人员[4]。监测系统通常包括湿度传感器、数据采集单元和报警装置等组成部分。湿度传感器可以准确地测量SF6气体中的湿度水平，数据采集单元将采集到的数据进行处理，并通过报警装置向操作人员发出警告信号。一旦湿度超标，操作人员可立即采取相应的措施，以防止设备性能受到不良影响。此外，湿度监测系统还可以提供其他有用的信息。例如，它可以记录湿度变化的趋势，帮助操作人员分析并预测设备的湿度变化情况。这有助于制定更有效的维护计划，并避免设备故障。

6.5技能素质和安全意识提高

对操作人员进行充分的培训，使其了解SF6气体微水超标的可能原因、影响和处理方法。提高他们的意识和技能，使其能够及时采取预防和应对措施。在人员安全意识方面，企业应提供定期的安全培训课程，涵盖基本的安全常识、作业规范和紧急情况处理等内容。通过培训，强调预防意识的培养，同时，制定安全绩效评估机制，通过奖励措施激励施工人员积极参与安全管理。可定期表彰安全表现突出的个人。在提升人员操作素质方面，企业应根据施工人员不同的岗位和工种，制定培训计划和课程。同时，提供学习资源平台，鼓励施工人员积极参与安全相关的学习，以提高个人的安全意识和技能水平。同时，通过沟通活动让施工人员意识到持续学习的重要性，并提供个人成长发展的机会，以此激励他们主动学习能力。

综上所述：

SF6气体微水超标问题是GIS运行中常见的技术问题，但通过科学有效的处理方法和策略，可以有效控制和解决该问题。加强设备的检测、维护和管理，管理湿气来源，合理处理超标气体，建立严格的管理规范，是解决SF6气体微水超标问题的关键措施。

参考文献：

[1]王碧霞,田铭兴,冯婷娜等.GIS盆式绝缘子典型缺陷对其电场分布的影响[J].高压电器,2022,58(11):197-204.

[2]刘锋,刘秋菊,路继伟.浅谈全封闭组合电器接地技术及相关问题探讨[J].电子测试,2022,36(17):122-124

[3]栾兰,史存伟,傅春明等.气体绝缘全封闭组合电器光纤直接测温技术研究[J].电子世界,2022(02):22-24

[4]温东升.全封闭组合电器（GIS）SF6气体微水超标处理[J].装备制造,2009(11):193+200.