摘要：随着六氟化硫（SF6）电气设备的广泛应用，对于SF6气体的维护监督工作提出了迫切的要求，由于SF6气体中水分的存在，在一定条件下会导致电气性能劣化，甚至造成严重设备事故。在电弧作用下，SF6分解产物与水分反应会生成许多有毒和强腐蚀性物质，这些物质对人和设备均有很大的危害。所以，对SF6电气设备中水分的分析和控制具有十分重要的意义。
关键词：SF6电气设备；气体水分；测试；干燥处理
前言
作为一种优异的电气绝缘和灭弧介质，SF6气体已经被广泛使用于各种高压电气设备中。SF6气体中的水分含量偏高对电气设备的性能、使用寿命，以及对用户的生命财产安全都是一个潜在的威胁。本文简要分析了高压电气设备中SF6气体所含水分的危害，详细论述了这些水分的来源和控制措施，对SF6电气设备的生产和维护具有一定的指导意义。
1电气设备中水分的来源及其危害
1.1 SF6电气设备中水分的来源
SF6电气设备中水分的主要来源可归纳成以下几个方面：气体自身所含。如在气体生产过程中混入，或存放过程中渗入等[1]。电气设备生产过程中，因工艺过程控制不好而使水分进入并留存于气室中。主要有两方面，一是气室内的零部件未彻底干燥（包括吸附剂的再生）从而将水分带入；二是气室装配好后，抽排水分工艺不到位（包括吸附剂的安放）。在充气过程中混入。充气管路的材料或结构不理想、充气管路太长、驳接处太多等原因都会使空气中的水分随SF6气体混入气室中。电气设备SF6气室中的零部件，特别是有机材料加工成的零部件，其在加工、贮存、装配过程中吸附的水分很难通过短时间烘干、抽真空、充氮气、再抽真空的工艺方法全部清除，且由于零部件含水量大于干燥SF6气体的含水量，在电气设备使用的过程中，这些水分就会慢慢排放到SF6气体中，使SF6气体的含水量不断增加。充气后电气设备贮存、运行过程中慢慢渗入。虽然SF6电气设备中SF6气体的压力比外界高，但对水蒸汽而言，外界水蒸汽的分压力就远大于设备内部水蒸汽的分压力。
1.2 SF6电气设备中水分的危害
SF6气体中的杂质危害大致可分为三大类。一是毒性杂质如SF4和S2F10等低氟化物；二是腐蚀性杂质，如氧、酸等；三是降低SF6绝缘性能的杂质，如水、空气等。这三种危害无一不与水分有关[2]。
参与产生的有毒物质在电弧（高温）的作用下，加之微量氧气的存在，会破坏SF6的稳定性。甚至在低温下就可发生水解反应，生成有毒的氟氧化物和金属氟化物。形成有害物质的主要化学反应如下：如灭弧室内混有微量氧气，还会发生下列反应：以上的反应产物SF4.SOF2、SOF4、HF和SO2等都是有毒气体。
引起设备腐蚀以上反应产物中的HF、SO2和H2SO3都是腐蚀性很强的物质。尤其是HF的活泼性很强，除少数材料如聚四氟乙烯等可以防止腐蚀外，其它大多数材料都可与之反应。当水分较多甚至结露时，HF会生成氢氟酸，SO2生成亚硫酸。氢氟酸和亚硫酸的腐蚀性要比气态的HF和SO2强很多，破坏能力会成倍增长。大多数的开关触头含有金属钨（W）和铜（Cu），在水分的参与下还会发生下列反应：由以上反应式可见，由于水分的存在使反应得以继续进行，从而加速了电极材料的腐蚀。反应产物WO3、CuF3为有毒的金属粉尘，WF6为气态。
降低SF6气体纯度和绝缘性能通常SF6气体中的水分是以水蒸汽的形式存在的。如果水分超标，当温度降低时，水蒸汽便可能凝结并附着在瓷套、电极等部件表面上，从而使绝缘件表面产生沿面放电引起事故。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另外，在电弧作用下，由于水分的参与，会产生许多气态杂质，这些气态杂质会降低SF6气体的纯度而导致SF6的绝缘性能降低。
2 SF6电气设备中气体水分干燥处理
通过以上的分析了解到SF6电气设备中气体水分的危害性，因此，为了将危害降至最低，则需要采取有效的干燥处理措施[3]。如，使用合格的、有质量保证的SF6气体，且要尽量随用随购，随购随用，避免气体久存；每次充装气体前都应进行含水量检测，不符合标准的气体不得充装入电器设备中。零部件入厂清洗干净之后，应对其进行干燥处理，一般是将其放入烘炉中加热至100℃，保温0．5～1小时（部分有机材料零件由生产加工厂家干燥处理后密封包装，装配时直接开封使用），不是马上装配使用的零部件应在其冷却之后马上用胶袋装好，抽真空后密封保存于温度为20℃左右，相对湿度为40％～60％的环境中。生产过程中还应严格控制装配车间的环境温度和相对湿度，一般温度控制在20℃，相对湿度控制在40％～60％为佳，以保证零件不吸潮，生产工人不出汗。
测定钢瓶中SF气体水分时，测试结果与钢瓶的放置位置(瓶口向上或向下)有关，且相差很大，瓶口向下时，测得的是液相SF6中的水分，瓶口向上时测得的是气相SF中的水分。考虑到钢瓶中的SF6绝大多数以液态形式存在，在实际水分测定时应将瓶口向下，测定液相中均水分。将钢瓶中的SF6向电气设备内充装时，瓶口也应向下，以减少水分的进入，同时以便使测试结果与实际应用相一致。当瓶内SF6气体压力降至较低对应停止使用，以避免残余的气体将高浓度的水分带入设备。
在设备进行干燥处理时，充入设备的干燥气体应放置足够长的时间(最好在48小时以上)，使设备内水分扩散到气体中来并达到平衡，然后再进行水分的测试，这样才能真实地反映出设备的干燥(或受潮)情况。必要时，在一定的时问间隔(如24小时)内测定两次，以观察水分的变化情况。如两次测定无变化，说明水分扩散已达平衡，测得的水分值可代表设备的干燥情况。
进行水分测试时，取样系统和水分仪应预先干燥并严密不漏。也不能使用有较大渗透性的乳胶管或塑料管，应使用材质致密的金属管或聚四氟乙烯管。否则，即使测试系统内的压力犬于外界压力，大气中的水分仍可进入到测试系统中，影响试验结果。
在进行设备干燥处理时，不可采取充气——放气，再充气再放气的方法进行置换以取代干燥。在放气过程中，特别是在放至设备内气体压力较低时，大气中的水蒸汽会进入设备而达不到干燥的目的。正确的干燥方法是：先对设备抽真空干燥，然后通过一预先连接好的三通将高纯氮气直接注入设备，如此反复直至氨气水分含量合格。
参照国外对SF6设备中气体水分的控制标准及我们的测试情况看，我国现行的水分标准不考虑温度因素，有很大的不合理性。因为同一台设备在某一温度下测得的水分是合格的，而在另一温度下测试可能会严重超标。因此建议：水分标准应规定标准温度，并给出温度曲线。根据我国一年四季的气温情况，建议标准温度选择为20℃较为合适，这样可尽量安排常规的水分监测工作在春秋两季进行，使运行及测试环境温度(20℃左右)与标准温度基本相同，避免由查温度校正曲线带来的误差和烦琐。
总结
正确认识电气设备中SF6气体含水量过多的危害，严格检测与控制SF6气体中的水分含量对电气设备的安全运行有着非常重要的意义，各生产厂家和用户从业人员都应认真对待。
参考文献
[1]袁仕奇,代洲,陈芳.高压电气设备SF_6气体泄漏检测方法比较[J].南方电网技术,2013,(02):54-58.
[2]赵本发.高压电气设备中SF_6气体含水量的控制与检测[J].机电工程技术,2009,(04):118-120.
[3]周辉汉,张丹阳.对运行中SF_6电气设备气体品质的检测标准的探讨[J].高压电器,1996,(06):40-41.
论文作者:王海涛
论文发表刊物:《电力设备》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/12
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