六氟化硫(SF6)是一種無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)色、無(wú)嗅、非可燃的合成氣體,具有一般電介質(zhì)不可比擬的絕緣特性和滅弧能力。充裝SF6的電氣設(shè)備占地面積小,運(yùn)行噪聲小,無(wú)火災(zāi)危險(xiǎn),這極大地提高了電氣設(shè)備運(yùn)行的安全可靠性。而氣體絕緣金屬封閉電器(GIS)的應(yīng)用,打破了傳統(tǒng)變電站的概念,使緊湊型、高電壓、大容量新式變電站的發(fā)展得以實(shí)現(xiàn),成為城網(wǎng)變電站改造的重要途徑。
隨著我國(guó)電力設(shè)備無(wú)油化、小型化的發(fā)展,在35-500kV高壓斷路器中采用SF6氣體作為絕緣滅弧介質(zhì)的斷路器等逐年增加。對(duì)SF6氣體的狀態(tài)監(jiān)測(cè)已成為保證SF6斷路器等電器設(shè)備正常安全運(yùn)行的主要技術(shù)措施之一。
SF6氣體的濕度、密度兩項(xiàng)物理指標(biāo)是否處于額定范圍之內(nèi),決定著SF6氣體的絕緣和滅弧性能的有效與否。但SF6高壓開(kāi)關(guān)電器在制造和運(yùn)行中因?yàn)椋篠F6新氣中含有一定水分;在設(shè)備安裝、解體檢修和充氣、補(bǔ)氣時(shí),因工藝過(guò)程中的疏漏,在氣室和管閥內(nèi)會(huì)留有水分;在開(kāi)關(guān)工件加工和上述操作中的失誤等造成密封失嚴(yán),SF6氣體向外泄漏,因外部水分壓遠(yuǎn)高于氣室中氣體的水分壓,外部水分會(huì)向氣室內(nèi)反向滲入,造成SF6氣體在密度下降的同時(shí)含水量上升。超標(biāo)的水分會(huì)造成下列危害:
SF6氣體含有超標(biāo)的水分后,在一些金屬物的參與下,在200℃以上溫度時(shí)可使SF6發(fā)生水解反應(yīng),生成活潑的氫氟酸(HF)和有毒的SOF2、SO2F2、SF4和SOF4等低價(jià)硫氟化物,在高溫拉弧的作用下,還將分解產(chǎn)生溫室氣體之一的二氧化硫(SO2)和氫氟酸(HF)。它們將腐蝕絕緣件和金屬部件,并產(chǎn)生熱量從而導(dǎo)致氣室內(nèi)氣體壓力的危險(xiǎn)升高,斷路器耐壓強(qiáng)度和開(kāi)斷容量下降,嚴(yán)重情況下將導(dǎo)致斷路器爆炸,不僅引起電網(wǎng)事故,還將造成有害和溫室氣體灌放大氣,形成電氣和環(huán)保災(zāi)害。
變電站SF6斷路器SF6氣體的密度、濕度和溫度三項(xiàng)物理指標(biāo)是否處于額定范圍之內(nèi),決定著該斷路器的安全運(yùn)行狀態(tài)。電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)程強(qiáng)制規(guī)定,在設(shè)備投運(yùn)前和運(yùn)行中都必須定期對(duì)SF6氣體的密度和含水量進(jìn)行檢測(cè)。SF6氣體含水量的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法有電解法、冷凝法和阻容法。目前大多采用便攜式露點(diǎn)儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。
電力相關(guān)規(guī)程規(guī)定:每日巡回監(jiān)視氣體密度,每1-2年對(duì)SF6氣體的含水量進(jìn)行檢測(cè)。含水量檢測(cè)通常采用露點(diǎn)儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)停電檢測(cè),檢測(cè)時(shí)按標(biāo)準(zhǔn)取樣氣體流量,即30-40升/小時(shí)計(jì)算,一次測(cè)試需排放SF6氣體約35升。全國(guó)電力工業(yè)分成兩大電網(wǎng)公司和五大發(fā)電集團(tuán)。至2006年底,僅一個(gè)電網(wǎng)公司,即國(guó)家電網(wǎng)公司所轄電網(wǎng)中的12-750 kV中高壓斷路器就有333,294臺(tái),上述數(shù)量還不包括每年增長(zhǎng)的10%左右。平均每臺(tái)斷路器每年排放35升SF6氣體,其總排放量對(duì)大氣污染效果不言而喻。