SF6气体

当SF6气体中含有水分时会对电气设备造成 以下危害： （1）在水分存在下，SF6分解产物发生水解反 应，阻碍了SF6分解产物的复合，降低了SF6的介质 恢复强度，从而降低设备的绝缘特性； （2）加剧了低氟化物水解和金属氟化物的分 解。生成的氟化亚硫酸剧毒，对人体有很大的危害， HF还会腐蚀电极和绝缘材料； （3）在设备内结露。由于气体中的水分以水 蒸气的形式存在，当温度降低时，可能在设备内部 结露，附着在设备表面如电极、绝缘子表面等，容 易产生沿面放电（闪络）而引起事故。

SF6电器设备现场水分检测时注意事项： 选合适的管材:测量管路材质应采用不锈钢、厚壁 聚四氟乙烯管，不得使用乳胶管和橡胶管。 管路尽量短、接头少、密封严格； 正确使用各类仪器； 认真准确记录； 尽量在20℃，101325Pa下测定，环境湿度不可 太大； 使用的仪器必须在检定期内。
SF6电器设备现场水分检测测试误差产生 的原因及控制方法

温度的影响

由于露点仪是通过冷却镜面使水蒸气凝露来测量气体湿度的，环境温度 的高低必然影响到制冷的效果。对于大多数测量下限为－60℃的露点仪，如 DP9、DP19，在炎热的夏季环境温度很高时测量湿度较低的气体，有可能出 现仪器的制冷量达不到要求的情况，即镜面温度已无法再下降，但却始终没 有结露。这种情况下，根据理论分析和DP系列说明书的推荐，可采用提高测 量室内的气体压力，从而升高露点，最后再进行换算的方法。但实践证明， 该法并不总是可行，大多数情况下仪器示值反复振荡，不能得到稳定值。其 原因可能是因为升高压力后，SF6气体液化温度随之上升，测量过程中SF6气 体在镜面上液化从而干扰测定。 在露点仪受高温影响无法正常工作的情况下，目前最好的办法是避开高温天 气，如趁早晚较凉爽时进行测试，或换用其它类型的测试仪器。
六氟化硫气体
第一部分 六氟化硫气体绝缘特点
六氟化硫气体的基本性质
二、物理化学性质
1.热传导性
2.临界常数
3.负电性
在六氟化硫所有的物理性能中， 比较重要的是： 由分子结构形成的负电性； 较低的游离温度形成的高导热性。
三、六氟化硫气体的电气性能
（1）六氟化硫气体具有优异的电气性能 在均匀电场下六氟化硫气体的电气强度为同一 气压下空气的2.5～3倍。 在0.3MPa气压下六氟化硫气体的电气强度与 绝缘油相同。 （2）六氟化硫气体是一种优良的灭弧介质 空气的电弧时间常数为1（微秒） 六氟化硫气体的电弧时间常数为10-2



2、计算 F0= φ×（VM－V1)ps/Δt (扣罩法） Fy= F0t/V(pr+0.1) ×100% F0表示单位时间的漏气量 Fy表示年漏气率 F0= ΣφiViρ/Δt （包扎法) Fy= F0t/mT×100%
Vi ——每个包扎腔体积，m3
ρ ——六氟化硫气体密度（6.16g/L) t ——以年计算的时间， mT ——设备内充入六氟化硫气体的总量，g
3、阻容式湿度仪

阻容式湿度仪是利用湿敏元件的电阻值或电容值随气体湿度的变化 而按一定规律变化的特性进行湿度测量的。常用的湿敏元件有氧化铝元 件和高分子薄膜元件两种，前者以PANAMETRICS为代表，后者以 VAISALA为代表。这类仪器使用方便、测量范围宽、相应快，但其主要 缺点是准确度较差。由于其传感器电参量和气体湿度之间的关系曲线会 随时间和仪器的使用而变化，因此此类仪器需要经常标定才能保证测量 准确。氧化铝湿敏元件是非线性元件，需多点标定才能保证在其测量范 围内的每一段都具有相应的准确性。高分子薄膜湿敏元件可看作线性元 件，理论上只需两点标定。VAISALA最新的DMT242P仪器采用专利技 术，在每次开机时通过加热探头改变相应的饱和蒸气压的办法来校正响 应曲线的截距，其稳定性得到了很大的提高，但仍需定期用标准源校正 其完整的响应曲线。

水分促成电弧分解的低氟化物转成酸性物 质，对人体和产品产生危害。水分也会使电 弧分解出的S、F原子及离子再结合反应受 阻，影响产品性能。 如：化学性质活泼的H2O和O2，遇到活动 性很强的SF4和WF6，很容易发生新的化学
反应产生酸性有害物质。
HF 与H2O结合生成腐蚀性极强的氢氟酸， 与H2SO4、H2SO3一起对断路器灭弧室零部 件会产生侵蚀作用，尤其对含 硅（Si）物质 侵蚀最严重。 如： SiO2 ＋4HF＝ SiF4 ＋2H2O SiO2＋ SF4＝ SiF4＋ SO2 SiO2＋ 2SOF2＝ SiF4 ＋2SO2
2、露点仪


露点仪是最准确的湿度测量仪器，但同时也是最“娇贵”的仪器。通常使用的自 动露点仪操作虽然简单，但极易受到各种干扰因素的影响，而不能得到正确的结 果。 以常用的DP9、DP19露点仪为例，在这种状态下，其出露指示器的指针虽已到 达绿区，但未过中线，和正常状态下指针偏向左侧的情况是有所不同的。另外， 正常情况下露点仪的示值变化呈阻尼振荡并最终稳定的形式，仔细观察测量过程 中仪器读数的变化也可正确区分不同的状态。 某些露点仪增加了低湿测量时的快速稳定装置，例如DP19的“ORIS”装置。 其基本原理是当镜面温度降到预先设定的值而尚未结露的话，则仪器自动向测量 室注入一小股湿气，使镜面快速结露，从而缩短建立平衡的时间。预设温度可通 过估计待测气体的湿度来确定，对DP19通常可选－40℃或－50℃。正确使用 该装置可有效缩短测量时间。但该装置的使用也受到诸多因素的制约，在某些情 况下反而会产生震荡，使测量失败。此时，必须使该装置退出运行。
六氟化硫气体绝缘的特点


电场的均匀程度对六氟化硫击穿电压的影 响要比对空气的击穿电压的影响大 在六氟化硫气体中导电粒子的存在会显著 的降低气体的击穿电压，成为充六氟化硫 气体绝缘设备的一个故障因素
SF6的应用和制备


SF6气体的制备在工业上普遍采用的制备方 法是单质硫和过量气态氟直接化合的方法。 S＋ 3F2＝ SF6 ＋Q（放热反应） 在钢瓶中SF6气体通常以液态存在，使用时 将其减压呈气态充入设备内部。


造成误差的原因主要有： 大气中水汽的干扰；测试系统本身的影响； 仪器使用不当；取气部位湿度及人为诸因素 的影响。 消除及控制方法： 取气前干燥取气部位，选合适管材，减少采 样系统死体积和本身水分，正确使用仪器， 按规程操作并在环境条件适宜下测试。
200 . 4 8
10
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24 . 7 10
第二部分
六氟化硫气体在电弧作用下的分解 及主要分解产物的性质

单纯的SF6热稳定性高，加热到500℃不会分 解，SF6与某些绝缘物（如硅树脂层压板）接 触时，加热到160～200℃分解，当有水分 存在时，会加剧分解。IEC推荐SF6产品最高 使用温度180℃。
SF6与灭弧室绝缘材料CnHn、石墨C、聚四氟 乙烯、触头铜、钨及灭弧室结构材料铝等发 生化学反应。 以上反应物将以稳定的固态粉末存在于断路器 灭弧室内，遇水和氧会继续反应。
SF6电气设备中气体水分的 来源以及对电气设备的危害


来源： （1）设备制造过程中残存水分； （2）新气中水分带入设备； （3）绝缘材料解析出的水分； （4）泄漏造成外部入侵的水分 危害： （1）降低设备内部绝缘水平； （2）腐蚀设备内部金属； （3）产生有毒、有害气体、危及设备和人身安全 等。
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测量结果的计算 例一、在一个大气压测试压力下，测得SF6 断路器中气体水分的露点是－36℃（－ 36℃的饱和蒸汽压为20.0494pa），求 SF6气体含量的体积比浓度是多少？质量比 浓度是多少？
（1）体积比浓度 = （2） 质量比浓度=
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六氟化硫气体泄漏的检测
一.常用方法有四种： 紫外电离检测 电子捕获检测 真空高频电离检测 负电晕放电检测
第三部分 气体湿度测量的基础 和常用检测方法
一、湿度的表示方法

湿度 水分 饱和蒸汽压 水分 湿度 干气 湿气 水蒸气 饱和水蒸气压力 露点温度 质量分数 体积分数 绝对湿度 相对湿度
常用湿度计量的名词术语



二、湿度计量单位换算 露点温度：将被测气体进行冷却，使所含的水蒸汽达到饱和， 当以露或霜的形式表现出来，此刻的温度即为该气体的露点 温度。露点温度越高，说明气体湿度越高，反之，说明气体 湿度低。因此，露点温度是描述气体湿度（含水蒸汽量）的 主要湿度参数。 （1）气体湿度的体积分数计算 (×10-6) φw=pw/pT×106 （2）气体湿度的质量分数计算 (×10-6) ωw= φw×MW/MT = φw×18/146 （3）气体含水量的相对值计算 相对湿度 RH=pw/ps×100% (%) （4）气体含水量的绝对值计算 3 绝对湿度 AH=2.195×pw/TK (g/m )
Φi_ ——每个包扎部位测得的六氟化硫气体泄漏浓度（体积分数）， ×10-6



Fy= Δρ/ρ1 × t/Δt ×100% Δρ= ρ1 – ρ2
四、测试仪器

六氟化硫气体湿度测量中使用的仪器， 依据其工作原理的不同，通常有三种类型： 电解式湿度仪、露点仪和阻容式湿度仪。
1、电解式湿度仪
电解式湿度仪是采用库仑法测量气体中微量水分。其定量基础为法拉第电解 定律。当被测气体以一定流量流经电解池时，气体中的微量水分将全部被P2O5 膜层吸收，并被全部电解。当吸收和电解过程达到平衡时，电解电流正比于气体 中的水分含量。从而可通过测量电解电流，得知气样中的含水量。 在结构上，电解式湿度仪增加了“旁通”气路，用好旁通对快速准确的测 量是至关重要的。通常取样口、接头、管道内壁都会吸附一定量水分，因此取样 时最先流出的部分气体的含水量较高，这些水分如果全部进入电解池，就会被吸 湿性极强的P2O5膜吸收，而电解的速度是有限的，则会导致吸收———电解平 衡受到破坏，使电解池受潮，需要较长的时间重新建立平衡，从而降低测量工作 的效率，也增加了被测气体的消耗。旁通可使这部分气体绝大部分不经电解池而 被排掉，从而保护了电解池。在测试开始时，应只保留很小的测试流量，开大旁 通流量，待估计气体湿度已稳定后，再逐步增加测试流量，同时密切注意仪器示 值，不使示值发生较大的突变。这样操作可使仪器始终保持近似的吸收———电 解平衡，直到测试流量达到规定的值，此时可减小甚至关闭旁通流量以减少被测 气体的消耗。通过这样的方法可快速准确地得到测量结果，同时也节约了被测气 体。
二.现场检测方法 1、定性检漏
抽真空检漏 定性检漏仪检漏——用于日常维护
2、定量检漏
扣罩法——适用于生产厂家做密封试验用 挂瓶法——比较准确，但对设备密封结构有要求 局部包扎法——简单易行，应用较多。但密封性差， 精度降低 压力降法——受压力表精度限制
三.泄漏量的计算 1、泄漏计算名词术语 检漏 累计泄漏量 绝对泄漏量 相对泄漏量
五、现场检测

在湿度测量中，SF6气体微量水分检测方法主 要有四种，主要有电解法、阻容法、露点法 和重量法，其中可以用仲裁的方法是 重量法。 DP19露点仪是SF6现场测试的典型设备。该 仪器精度高、测量时间短、操作方便，适合 于各种现场测量使用。
（1）电解式水分仪 根据其测量原理和定量基础，其定量和气体流速有关。因此要求保持 流速恒定。 （2）露点式水分仪 当固体颗粒、污浊物、油污进入仪器时，镜面会受到污染，在低露点 测量时，会引起测量的露点偏离。测量时，样品流量要适当。 （3）阻容式露点仪 DP19露点仪测试方便、速度较快、用气量少、不易受环境影响，但 以蒸汽形式存在的烃类等杂质，在水蒸气结露之前就冷凝，从而直接 影响气体露点的测定，而对阻容式水份测试仪没有影响。可用其它原 理(如阻容式)的仪器来验证测试。瑞士生产的DP19露点仪，美国PN 公司生产的SERIES－2和芬兰生产的DMT245P湿度仪（阻容式）。 但由于传感器本身的自行衰变以及在使用过程中，因为矿物油的污染、 氟化物及硫化物的腐蚀，传感器的工作的性能会逐渐发生变化，仪器 需要半年到一年校正一次。