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摘要：SF6气体具有优良的绝缘性能广泛应用在电力系统中，但气体中的水分是影响其绝缘性能的重要指标，通常对SF6气体微水及分解物超标处理都必须在设备停电的情况下进行，不仅手续繁琐且带来经济损失。本装置的最大特点是可以在设备不停电的情况下对气室内的气体进行在线除湿除毒，避免了现有停电的缺点。
关键词：SF6气体；SF6气体分解物；微水超标；除湿除毒
1引言
随着电力工业的高速发展，促使SF6设备在电力系统广泛应用[1]。SF6设备内部所产生的分解产物，其组分、体积分数大小与设备运行状况密切相关。当前普遍方法是在设备内部加装吸附剂，利用吸附剂的吸附性能减少设备内气体中水分及其他杂质的含量[2]。研究表明，当设备发生故障，因放电、过热能量不同，产生的分解产物成分和比例均有较大差别。通常处理微水超标需对设备进行停电处理，常规处理方式虽能达到理想的效果，但耗费大量人力物力财力对设备停电处理，且不利于电网稳定运行。
2六氟化硫气体中水分来源及危害
2.1水分来源
2.1.1SF6新气中固有残留水分。这是由于生产工艺过程中不可能绝对排除水分的缘故。
2.1.2设备零部件，特别是环氧树脂支撑件和拉杆中吸收的水分是最主要的水源，且大部分是在组装时进入元件和容器内表面的。这些存在于硬件中的水分，在某些条件下还可以扩散到SF6气体中。
2.1.3外部渗透水分。密闭充气容器中混合气体压力等于各组成混合气体分压力的总和。虽然SF6设备内部充气压力高于外部空气的压力，但内部水蒸气分压力却远远低于外部，当外部温度较高，相对湿度较大时，内外水蒸气压力进一步增大，此时外部水蒸气就会通过密封结构薄弱的环节渗透进入SF6设备内部[3]。这种渗透过程是并不是非常缓慢的，这种渗透作用在短期内表现不出来的主要原因是SF6设备内部的吸附剂吸附了大部分水分。
2.2水分的危害
2.2.1SF6气体中混杂的水分通常以水蒸气的形式存在。在较低温度下，水蒸气可能凝结成露附着在零件表面，如附着在绝缘表面就可能产生沿面放电。实际上SF6设备的内绝缘事故主要是由SF6气体中水分凝露造成的。
2.2.2水分的危害更主要的是在电弧作用下SF6气体分解过程中产生反应。在电弧或电晕高温作用下，SF6将分解为SF4、SO2F2、SOF2、HF和SO2等有毒物质，生成物HF是酸类中腐蚀性较强的酸，SO2遇水会生成亚硝酸，也是腐蚀性较强的物质。
SF6+H2O=SOF2+HF
3SF6+2Al=3SF4+2AlF3
SF6+2H2O=SO2F2+4HF
SO2+H2O=H2SO3
由此看来，如SF6气体中含有水分，不仅降低设备绝缘强度，而且危害人体健康，因而控制SF6气体中水分含量十分必要。
3六氟化硫气体在线置换装置
图1六氟化硫在线置换装置
六氟化硫在线置换装置主要有被置换装备[4]、合格的SF6气体、过滤器、减压室、压缩机、真空机、储气罐等七个主要的部分组成。其各部分配合工作原理如下：
（1）开始操作时关闭截止阀1、8、10，三通阀1，将整个回路内的气体抽至真空状态，
（2）打开截止阀1、减压阀1，将合格的SF6气体充至整个回路管路中，根据密度计2的示数，确保管路内的气压等于或略小于大气压力（保证设备内的SF6气体平稳进入减压室内）
（3）关闭截止阀1、3、5、8，关闭减压阀1，打开三通阀1，将设备内的SF6气体放至略大于报警压力，不合格的气体将经过过滤器进入到减压阀内，减压阀内的气体可通过微水测试接头2测量净化后的气体，若净化后的气体符合要求，则打开截止阀3、5、7、10，经过压缩机将合格的气体反送到SF6设备内，否则经压缩机进入到储气罐中。
（4）设备内缺失的SF6气体可通过减压阀1、截止阀1充入合格的SF6气体，充入时可将压力充至偏高于额定压力0.05Mpa，也可通过截止阀3、5、7、10将过滤合格的SF6气体回充至原设备内，不足可由合格的SF6气体补充。冲入气体后可降至30分钟左右让合格的SF6气体与不合格的充分混合稀释。根据气室的大小和SF6气体的质量计算气体循环次数。
（5）循环一定次数的SF6气体可通过微水测试接头1进行测量，根据测量数据判断是否满足运行需要，如不满足需要则继续进行气体循环；如满足需要则关闭截止阀1、3、4将设备内的SF6气体与过滤器直接连通静止24小时，再测量设备内SF6气体的纯度及含水量。
4各部分主要功能介绍
4.1六氟化硫设备
SF6设备在电力系统中主要指靠SF6气体绝缘的设备，如SF6断路器、GIS设备、充气式开关柜等。此类设备特别是带灭弧装置的设备，在长期运行中SF6与其本身水分在电弧的作用下能产生一些有毒气体，严重影响检修人员的健康，此外对设备本身也造成危险，严重影响设备及电网的稳定[5]。对此类设备分解物及水分含量超标处理的方法一般是停电、抽真空处理，此类方法较为传统，但占用较大人力物力，且不利于电网稳定运行。
4.2合格的六氟化硫气体
根据国家电网公司五项通用管理规定中检修细则合格的SF6气体（含水量≤40μL/L、纯度≥99.8%（质量分数））。合格的六氟化硫气体经过截止阀1注入到被就置换装置内（如断路器器额定压力0.6MPa，最高不得超过0.65MPa）。
4.3过滤器
常见吸附剂[6]的吸附方式有两种，即动吸附和静吸附。动吸附是依靠形成的压力差来强制气体通过吸附剂，而静吸附是利用气体自身的对流和扩散作用来使水分和分解物到达吸附剂表面。动吸附一般用在断路器压气式灭弧室中，而静吸附的位置则灵活的多，二者结合使用效果更好。根据研究表明，吸附SF6分解物所需的吸附剂（活性氧化铝或分子筛）的质量为SF6气体质量的10%左右。
4.4减压室
减压室的主要作用是将SF6设备内的气体经过吸附剂暂时存留，在减压室内的气体可通过微水测试接口对内部气体纯度、水分及分解物含量进行测试，以便通过压缩机进行回收。检测合格的气体经回收后根据需要可循环利用，可节省合格的六氟化硫气体用量。
4.5压缩机、真空机、储气罐
真空机其作用是每次使用装置之前将管路系统内的气体抽至真空状态，以避免管路内残留气体对整个回路系统的干扰。压缩机的作用主要是将减压室净化后的SF6气体回充至SF6设备内部继续利用或将减压室内的SF6气体压缩至储气罐中回收。储气罐回收净化不满足要求的SF6气体。
5结束语
无需停电，本装置能在线方便快捷的处理设备SF6气体中的水分和有害分解物，使水分含量保持在设备运行要求范围内。有效减少在高温时与SF6气体反应产生低价硫氟化物、二氧化硫和氢氟酸等有害分解物的生成量；降低低温时形成凝露水，使绝缘件表面绝缘强度显著降低，造成闪络等严重危害的几率。及时去除有害分解物[7]，有效降低有害分解物的含量，减小其对绝缘件和金属件腐蚀，使断路器耐压强度和开断容量满足运行要求，降低危及电网的安全运行事故发生的几率。提高设备可用率、供电可靠率。
参考文献：
[1]杨韧，薛军，汪金星.开断电弧能量对SF6电气设备中气体分解产物影响的试验研究[C]//2014年全国输变电设备状态检修技术交流研讨会论文集.北京：中国电力出版社，2014：877-886．
[2]颜湘莲，王承玉，季岩松，等．开关设备中SF6气体分解产物检测的应用[J].电网技术，2015，34（9）：160-165．
[3]GB/T8905—1996.六氟化硫电气设备中气体管理和检测导则[S]．
[4]范明豪，祁炯，苏镇西，等.电力设备SF6气体现场高效回收回充技术研究[J]．华东电力，2009，37（9）：1486-1491．