GIS电压互感器气体微水超标的原因及处理方法探析
摘 要：文章介绍GIS电压互感器气室微水超标情况和微水超标后的处理方法，并分析了微水超标原因。
关键词：GIS；电压互感器；SF6；微水；超标
六氟化硫（SF6）全封闭组合电器具有绝缘性能好、占地面积与空间体积小、运行安全可靠、安装和维修方便等优点，因此，GIS设备使用日益广泛。截至2014年7月20日，我局共有变电站213座，其中150座变电站使用了GIS设备。在我们班组管辖的108座变电站中，有90座变电站使用了GIS设备。在近些年的预防性试验中，我们发现110个GIS气室存在着气体微水超标的情况，而电压互感器气室占到41个，因此互感器微水容易超标引起了我们的关注。
1 GIS电压互感器中水分的危害
SF6气体中含有的水分对设备及其安全运行的危害是多方面的。一方面，虽然SF6非常稳定，但是当水含量较高且温度高于200 ℃时就可能产生水解反应，生产SO2和HF。两者都是强烈腐蚀性物质，可严重腐蚀金属部件。另一方面，水分的存在加剧了SF6电弧分解时低氟化物和金属氟化物的水解，而前者严重阻碍了SF6分解物的复原反应，后者产生金属氧化物、氟化亚硫酰、HF等有毒强腐蚀物质。同时，气体中的水分在温度降低时可能在设备内部结露，附着在零件表面，容易产生沿面放电事故。
因此，要严格控制GIS设备内部的水分含量。DL/T 603中规定，无电弧分解物的气室的微水含量在交接验收和运行中的允许值分别为250 μL/L和500 μL/L。
2 微水超标情况
近4年对我班组所管辖GIS变电站进行了SF6微水测试，电压互感器气室微水超标情况统计见表1。
3 GIS电压互感器气体微水超标的原因
我们使用的绝大部分电压互感器是由GIS生产厂家向上海互感器厂采购的，我们联合厂家和检修人员共同分析得出，GIS气室中的水分的主要来源主要有以下几方面：
①SF6在合成后，要经过热解，水洗，碱洗，干燥吸附等工艺，难免在SF6新气生产过程中混入微量的水分。
②大气中的水气通过电压互感器设备密封薄弱环节渗透到设备内部。设备内部水蒸气的分压很低，而大气中水蒸气的分压很高，在高温条件下，水蒸气从高
分压向低分压区渗透。水分子的直径为SF6分子直径的2/3，而且水分子为细长棒状，SF6为球状，水分子更容易进入设备内部。
③在电压互感器运输安装过程中，由于没有严格执行工艺标准或者其他原因，可能将空气中所含水分带到设备内部。
④电压互感器由多层的绕组线圈绕制而成，而绕组由多匝漆包线构成，并且每层绕组之间要用聚酯薄膜隔离。因此在制造过程中，空气中的水分很容易吸附在每层线圈的聚酯薄膜上，匝数层数越多，聚酯薄膜吸附的水分就越多。这些附着在间隙和聚酯薄膜表面的水分会在成型前进行干燥，但是达到彻底干燥是不可能的。这些绝缘材料的含水量一般在0.1%～0.5%之间。在电压互感器运行过程中，这些水分就会逐步释放出来，尤其在深圳这种湿热的南方地区，这种现象更加明显。
⑤吸附剂对电压互感器中的水分含量影响很大，主要有两种情况。一是电压互感器没有安装吸附剂。如图1所示，由于电压互感器的材料体积占满了整个气室，使得没有足够空间安装吸附剂。二是在安装的过程中，由于工作人员的粗心造成漏安吸附剂，从绝缘材料中释放出来的水分不能够被吸收。三是电压互感器装有吸附剂，但是已经达到了饱和状态，不能有效吸收水分。
4 GIS电压互感器气体微水超标的处理办法
电压互感器气室湿度超标一般处理方法如下：
①开工前的准备：选择良好天气进行检修处理，处理现场的环境湿度要小于80%。工作人员要具有相应的作业资质。准备好检修所需要的工器具和相应物资，合格的SF6气体和高纯度的氮气要提前准备充分。检查回收装置工作是否良好，提前对其进行干燥。
②气体回收：首先对相邻气室进行降半压处理，防止在对维修气室进行抽真空作业时，由于两侧压力过大损坏隔膜。之后对检修气室进行SF6回收，并且妥善保存以备今后利用。气体回收过程中，工作人员必须密切注意回收装置运转是否正常，如发现问题及时停机。
③开盖检查：密封面一定要仔细处理，要用不起毛的柔软纸沾上无水乙醇轻轻擦拭，不能出现放射性刮痕，拆下来的密封盖注意防尘密封处理。
④吸附剂更换：裸露在大气中的吸附剂必须及时更换，在更换时，吸附剂不能在空气中放置10 min以上，不然吸附剂的效能会降低。安装好吸附剂后，及时密封设备，所有密封圈必须更换，整个过程不超过30 min。
⑤抽真空：这是降低设备湿度的关键步骤，真空有利于设备内部材料表面的水分快速蒸发。一般将检修气室真空度抽到133 Pa，后再持续抽1～2 h，然后关闭阀门，静置观察真空度，30 min后读取真空度A；放置3 h，再读取真空度B，
当A-B≤67 Pa时说明气室密封性能良好，否侧还要进行查漏处理。
⑥注入氮气：抽真空后，立即注入干燥的高纯氮气（湿度要求低于8 ug/g）到检修气室，压力增至0.1 MPa，静置12 h，观察压力变化，并且测试气体湿度，做好记录。
⑦重复⑤和⑥操作一次
⑧注入SF6气体：再次进行步骤5抽真空操作，当真空度合格后，立即注入干燥合格SF6气体（湿度要求低于8 ug/g）。在SF6气体注入过程中，采用液相充气法。充气过程应该缓慢平稳，流量不能过大。充气压力略高于额定压力，预留试验气体。检修气室处理完之后，对降半压气室同样进行补气处理。静止24 h后，进行微水测试，数据合格后，等待送电。
通过以上方法处理了大部分气室，我们得到了良好的效果。
5 结 语
目前新建变电站高压设备普遍采用GIS形式，SF6设备在电力系统中的应用会越来越多，因此SF6设备的安全运行是保证供电安全的重中之重，要在供电运行中加强对GIS设备的试验监测，发现问题要及时处理。
参考文献：
[1] 钟小玲.如何降低全封闭组合电器SF6气体微水含量[J].科技信息，2009，（27）.
