GIS设备中的SF6-CF4混合气体
六氟化硫气体在GIS组合电器中的应用
六氟化硫气体在GIS组合电器中的应用发表时间:2018-08-09T09:29:38.930Z 来源:《电力设备》2018年第12期作者:张曦文武鹏王志彬阎历[导读] 摘要:六氟化硫气体是二十世纪初发现的,它应用于电工设备是在四十年代,第一次被用于断路器是在五十年代初。
(国网辽宁省电力有限公司葫芦岛供电公司辽宁省葫芦岛市 125001)摘要:六氟化硫气体是二十世纪初发现的,它应用于电工设备是在四十年代,第一次被用于断路器是在五十年代初。
由于SF6气体同空气和变压器油相比有许多优异的电气绝缘和灭弧性能,近年来,SF6在电气设备上的应用有了很大的发展,尤其是在高压和超高压断路器上,还有全封闭组合电器。
现在,新安装的66kV及以上电压等级的断路器已经全部是SF6断路器了。
关键词:六氟化硫;设备;绝缘;应用引言六氟化硫作为绝缘性能和灭弧性能均很优异的气体,于1937年由美国通用电力公司首先把六氟化硫作为绝缘介质应用于低压电气设备,克服了充油电器设备一旦发生损坏短路,形成高温电弧将绝缘油引燃形成大火。
我国从六十年代开始研制六氟化硫绝缘电器设备,目前在我国66-500kv电压等级中,六氟化硫断路器和六氟化硫全封闭组合电器的应用已相当普遍。
1.六氟化硫气体的电气性能:1.1影响六氟化硫气体击穿电压的因素:SF6气体的击穿电压除了与压力有关以外,还与电极表面的光洁度和洁净度有关;电极表面越洁净、越光洁,其击穿电压就越高。
1.2六氟化硫气体的绝缘性能因为SF6气体具有负电性,就是说SF6分子能够吸附气体中的自由电子,而变成负离子,这种负离子的质量远远大于自由电子的质量,因此运动速度大大降低,此外,间隙中自由电子的数量减少了,就难以形成击穿通道。
所以其绝缘性能比较好。
另外,这种负电性在高温下,也就是在灭弧时也是十分有利的。
1.3六氟化硫气体的消弧能力气体导热性能增强,电弧的散热就加快了,这样就有利于电弧熄灭后间隙中的绝缘介质迅速降温,有利于低氟化物复合成SF6,同时有利于恢复绝缘,大大降低了电弧的复燃,有利于熄唬2.六氟化硫设备2.1六氟化硫断路器2.1.1六氟化硫断路器的优点六氟化硫气体的绝缘强度高,SF6气体在燃弧时的导电性能比较好,SF6气体在熄弧后介质强度的恢复速度比较快,在一些特别的开断情况下,SF6断路器的开断性能也是很好的。
GIS 设备中 SF6 气体泄漏的原因分析及处理方法
GIS 设备中 SF6 气体泄漏的原因分析及处理方法摘要:针对GIS设备中SF6绝缘气体在运行过程中出现泄漏以及GIS设备在气体泄漏后的运行状态的变化,分析了其产生的原因,并提出GIS设备在日常运行维护管理中应遵守的原则和出现SF6气体泄漏后的应急处理原则,对如何检测GIS设备SF6气体泄漏的方法给出了建议。
关键词:GIS设备;SF6气体;泄漏问题;检测GIS(GAS insulated SWITCHGEAR)是气体绝缘全封闭组合电器的英文简称。
GIS由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等组成,这些设备或部件全部封闭在金属接地的外壳中,在其内部充有一定压力的SF6绝缘气体,故也称SF6全封闭组合电器。
一、故障发生的现象及处理过程2017年08月23日14时48分,大唐石泉水力发电厂发电部运行人员在GIS室内日常巡回过程中,发现GIS 110KV I母联络气室SF6压力表计显示压力为 0.47MPa,同上半年相比,GIS 110KV I母联络气室SF6压力1月至3月显示为0.51MPa,4月至5月显示为0.49MPa,6月至7月显示为0.475MPa,8月显示为0.47MPa,呈逐渐下降趋势。
不足于自动启动110KV GIS室内SF6气体泄漏报警装置进行强制排风,运行人员立即手动启动110KV GIS室内排风机,并迅速撤离110KV GIS室内。
GIS 110KV I母联络气室SF6气体压力(20℃)额定值为0.5MPa,SF6气体压力(20℃)报警值为0.4MPa。
原因分析:110KV I母联络气室有轻微泄漏现象。
影响范围:影响GIS楼设备安全运行,采取措施:加强对110KV I母联络气室压力的监视,进入GIS设备区域前首先手动启动排风机强制排风15分钟后才进入巡视。
泄漏点判断:针对GIS 110KV I母联络气室采用局部包扎法,将可能漏气的部位用塑料薄膜包扎,并用胶带粘紧或布带扎紧,包扎一定时间后测量该空间内SF6气体,用SF6气体检漏仪检测,判断具体泄漏部位,最终判断出泄漏点为GIS 110KV I母C相联络气室轻微泄漏。
SF6气体绝缘封闭组合电器(GIS)概况
国外:户 户内外产产品品::欧日洲本----西三门菱子、东
芝
ELEKL-K0-41:4/217405k:V,25503kkAV,,45000k0AA, 3150
ELK-3:550kV, 63kA, 6300A
550kV GIS外形尺寸高大, 典型产品每个间隔为 12m×6m×8m。如果考虑户内布 置方案,则需要高大的厂房
无磁性材料就不会导致电磁损失, 即无涡流
轻质材料提供了较好的抗震性能 良好的导电性能确保电磁屏蔽的效
果
2021/8/12
绝缘子
绝缘子
绝缘子采用环氧树脂浇注,并填充 三氧化二铝,可提高耐电弧和 机械性能
主要功能为支撑导体,并确保导体 与壳体间的绝缘。一般设计为 锥形结构,以增加导体和接地 壳体间的绝缘距离;
主母线共箱型 复合型(H-GIS)
2021/8/12
GIS基本元件
GIS由4个基本元件组成:
1、导体:用来传输电能; 2、金属壳体:用来封闭导体; 3、绝缘子:用来支撑和固定导体,并起导体与壳体间绝缘作
用 4、SF6气体:确保导体与壳体间绝缘
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导体
导体
导体一般采用铝管加工,对 于大电流要求可采用铜管
减少排放的措施
1、推动SF6的回收利用
2、降低GIS的年漏气率
协议要求:
3、开发小型化、高性能S的F6气G体I年S 泄漏率:≤0.5%
4、开发替代气体或者是混合气体绝缘 SF6+N2混合气体 2021/8/12
第二部分:GIS原理及构造
GIS基础知识
1、什么是GIS ?
英文:Gas insulated metal-enclosed swichgear 中文:气体绝缘全封闭组合电器
GIS全封闭组合电器试验报告
专业技术负责பைடு நூலகம்:(签字)
检验人员:
年月日
GIS全封闭组合电器检验报告
工程名称
测试单位
型号
制造厂
厂家编号
生产日期
一、气体检验
纯度(SF6)
空气(N2+O2)
四氟化碳(CF4)
湿度(H2O)(×10-6)
酸度(以HF计算)(×10-6)
可水解氟化物(×10-6)
矿物油(×10-6)
二、气体密封性试验
用检漏仪检验
密封性能良好
三、气体湿度检验
有电弧分解物气隔室
无电弧分解物气隔室
四、主回路绝缘检验
2500V摇表
MΩ以上
辅助回路绝缘
MΩ
交流耐压110KV 30min
五、连锁试验
a.接地开关与隔离开关互相联锁
b.接地开关与电压互感器相互联锁
c.隔离开关与断路器相互联锁
d.隔离开关与有关隔离开关联锁
e.双母线接线中隔离开关倒母线操作联锁
监理单位
检验单位
现场代表:(签字)
SF6气体绝缘全封闭组合电器GIS
电压互感器
用于测量电压。
GIS的工作原理
GIS通过SF6气体作为绝缘介质,将所 有的高压元件密封在一个封闭的容器 中,以实现电气设备的全封闭组合。
GIS具有较高的绝缘性能和灭弧性能, 能够保证电气设备的稳定运行。
在GIS中,断路器、隔离开关等元件 的操作通过远程控制来实现,无需手 动操作。
GIS的优点和缺点
安全问题及防护措施
气体泄漏风险
GIS设备中的SF6气体具有高压和剧毒特性,一旦发生泄漏可能对操 作人员和环境造成危害。
电弧故障风险
GIS设备中的电弧故障可能导致设备损坏和火灾事故。
雷电和操作过电压
GIS设备在雷电和操作过程中可能遭受过电压冲击,引发设备故障或 损坏。
安全问题及防护措施
防护措施 加强设备密封性能,定期进行气体泄漏检测。
GIS特点
可靠性高
安全性好
GIS设备由于其全封闭结构,不受外界环境 的影响,且各元件之间相互独立,互不影 响,因此具有较高的可靠性。
GIS设备内部使用SF6气体作为绝缘介质, 具有优良的绝缘性能和灭弧性能,能够有 效保证设备的安全运行。
占地面积小
维护方便
GIS设备集成度高,占地面积小,可以减少 变电站的占地面积和土方开挖量,降低建 设成本。
03 GIS的制造工艺和材料
制造工艺
01
02
03
铸造工艺
用于制造GIS的壳体、绝 缘件等,要求高精度、低 误差,以确保GIS的可靠 性和稳定性。
焊接工艺
用于将各部件连接在一起, 要求焊接质量高、气密性 好,以防止气体泄漏。
装配工艺
将各部件按照设计要求组 装在一起,要求装配精度 高、调试准确,以确保 GIS的正常运行。
GIS运行中的SF6气体管理与泄漏处理
式中: Q为透过水分量; D为水分渗透率汪 为密
封垫长度; h为密封垫宽度; 为密封垫厚度; 为 b t
下温度水分达到饱和气压时, 在绝缘件表面会覆 盖冰霜, 由于冰霜是绝缘体, 也不会影响 G 的 S I 绝缘性能。当相对湿度为 3%时, 0 尽管未产生露 珠, 但绝缘件表面闪络电压已开始下降, 尤其是在 运行中的开关, 绝缘件表面覆盖有 S 。 F 气体分解 物, 在气体中含水很少时, 这些分解物是绝缘的; 但当 S 6 F 气体含水分较多时, 受潮的固体分解物
用高纯氮气冲洗 3 压力为 98 0‘ a。将 次( . x1 P ) 清出的吸附剂、 金属粉末等废物放人 2%氢氧化 0
钠溶液中浸泡 1 h后深埋。S 。 2 F 气瓶应放置在 阴凉干燥、 通风 良好的专门场所 , 直立保存 , 并远 离热源和油污的地方 , 防潮、 防阳光暴晒, 并不得 有水分或油污豁在阀门上。
1 水分管理
11 微水超标的原因 . 在运行中 I G 中的 S 6 S F 气体, 微水含量的标
进人气体绝缘设备内。如果外界气温更高, 相对 湿度更大, 则内外水分压差更大 , 水分通过密封薄 弱环节进人 G 内部的可能性将更大。 s l
12 对G 的危害 . s l
当水分不 足 以在绝缘物表面产生凝 露时, G S的绝缘性能一般不会受到影响。在 0℃及以 I
万方数据
20 年第 4 07 期
供
用
电
呈半导体特性, 使绝缘件表面绝缘电阻下降, 大大 降低了电晕起始电压和击穿电压, 从而引起高电 压击穿, 导致 G 绝缘整体性劣化。G 内部形 S I S I 成局部放电的典型原因如图 1 所示。
高压 导体 。 产一 一 气孔 绝缘件表面附着物
SF6气体使用监督管理规定
附件:福建电力有限公司六氟化硫(SF6)气体使用监督管理规定第一章总则第一条六氟化硫气体是电气绝缘设备(包括:SF6断路器、GIS组合电气和气体绝缘互感器等)的主要绝缘介质和灭弧介质,六氟化硫气体电气设备的绝缘性能和灭弧性能与六氟化硫气体的质量有很大关系。
在电气设备运行过程中,六氟化硫气体会分解出多种有毒的、具有腐蚀性的气体和固体分解物,不仅影响到设备的电气性能,而且危及运行检修人员的安全。
第二条为了做好六氟化硫气体的使用监督管理,保证运行维护人员的和电网设备的安全,根据GB/T 8905-1996“六氟化硫电气设备中气体管理和检测导则”、DL/T595-1996“六氟化硫电气设备气体监督细则”等有关标准,特制订本监督管理规定。
第三条本监督管理规定适用于福建电力有限公司所属各发供电企业、合资(联营)单位、基建单位。
县级供电企业可参照执行。
第二章管理职责第四条福建电力有限公司生产运行部是全省电网六氟化硫气体管理的归口部门,负责对公司系统各发供电单位、合资(联营)单位、基建单位的六氟化硫气体进行全面监督管理。
第五条福建省电力试验研究院是全省电网六氟化硫气体使用的技术监督部门,在院内设立全省电网六氟化硫监督检测中心,其主要职责是:1.负责福建电网六氟化硫气体质量的监督检测和新气验收,指导和监督省内各发供电单位、合资(联营)单位、基建单位六氟化硫气体检测管理工作,协调处理各发供电单位有关六氟化硫气体使用的技术争议。
2.负责制订福建电网六氟化硫气体监督管理和质量检测方面的规章制度。
3.负责六氟化硫气体质量检测方法的分析研究和标准化工作,负责有关仪器仪表的开发、校验和推广应用。
4.组织因六氟化硫气体引起的设备故障分析,向省公司提交有关分析报告和提出防患措施。
5.负责对福建电网从事六氟化硫气体检验人员的技术培训和考核工作。
6.承担各发供电单位不具备开展的试验项目。
第六条各发供电单位、合资(联营)单位和基建单位,应设置专职或兼职的六氟化硫气体监督检测人员,其主要职责是:1.做好本单位对国家、国网公司和省公司有关六氟化硫电气设备气体监督管理的有关标准、规程、文件和规定的贯彻执行工作。
GIS中的SF6气体分析及管理
GIS中的SF6气体分析及管理作者:杨港来源:《城市建设理论研究》2013年第20期摘要:SF6具有优良的绝缘性能和灭弧能力,且不会老化变质。
SF6以其特有的性质作为气体绝缘开关GIS中的绝缘介质,被广泛应用在各个电压等级的高压开关中。
SF6气体的广泛应用,是与其特有的物理性质、化学性质及电气性能分不开的。
关键词:SF6绝缘水份管理中图分类号:O461 文献标识码:A 文章编号:前言SF6气体具有较强的绝缘性能,广泛应用在GIS中。
GIS设备从1968年问世以来,经历了四十多年的发展,技术日臻成熟和完善,电压等级不断提高,设备容量不断增大。
近十年来,随着中国国民经济的迅速发展和科学技术的突飞猛进,GIS在电力系统中的应用十分普及,在新建或技改工程项目中的开关设备基本上全是应用SF6气体绝缘开关。
本文详细的介绍了SF6气体的电气性能、物理性质和化学性质,以及SF6气体中的水份对设备的不良影响。
还提出了SF6气体中的水份控制和一般管理措施。
一、SF6的电气特性:SF6气体分子能在电弧间隙的游离气体中吸附自由电子。
灭弧时在电弧过零的瞬间,电极间的电子,借助于SF6分子的强电负性而附着其上。
由于SF6分子质量为电子质量的几十万倍,故它移动得很慢,不能获得使电子再次冲击的速度从而使电弧熄灭。
SF6气体有优异的绝缘及灭弧能力,与普通空气相比,其绝缘能力约高出2.5-3.0倍,灭弧能力则高近百倍。
二、SF6的物理特性:SF6气体是无色、无味、无毒、不易燃的惰性气体,它是由一个硫原子和六个氟原子组成。
比重约为空气的5.1倍,在标准大气压下,-62℃时液化。
在1997年防止全球变暖的京都议定书中,将包括SF6气体在内的6种气体列为温室效应气体,它们对温室效应的影响依次为CO2,CH4,N2O,PFC,HFC,SF6。
其中CO2气体对温室效应的影响最大,占64%,而SF6气体的影响为最小,仅占0.07%。
三、水份对绝缘的影响及SF6的化学特性SF6气体中在有水份存在时,水份对电器绝缘的影响,与其存在形式有关:温度下降时,水蒸气凝结成露珠,附着在电器的绝缘件表面,引起沿面放电,使击穿电压显著下降,但温度上升后,露珠一旦变成水蒸气,其绝缘特性再次恢复;温度下降到0℃以下,水蒸气结成冰霜,击穿电压也不会下降。
电气设备中SF6+CF4混气比例检测技术的研究
科技资讯2016 NO.28SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION动力与电气工程34科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION近年来,不少设备制造厂商开始尝试使用混合绝缘气体替代纯SF 6气体[1-7]。
用混合气体代替纯SF 6气体的前提是混合气体不液化,绝缘性能满足要求,应用于灭弧设备时具有良好的灭弧性能,满足电气设备的运行需要。
目前已在我国寒冷地区及气体绝缘输电管线(GIL)应用。
但是目前国内还没有专门针对混合气体检测技术研究的报导,应用于生产实践的也多是SF 6气体的相关检测技术,还没有开展混合气体检测技术的相关研究,可见亟需开展混合气体检测技术的研究,包括混合气体混合均匀性和混气比检测技术的研究,为电气设备故障与混合气体特征分解产物的关系提供技术支持。
1 混合气体混气比检测技术的研究混合气体SF 6+CF 4中含有大量的CF 4气体,可能给混合气体的特性分析及成分检测过程带来困难,SF 6气体的部分检测项目已不适用于混合气体的检测,主要从混合气体混气比探讨混合气体的检测技术。
参考SF 6纯度检测技术制定了混气比检测技术的研究方案,首先对混合气体混气比的检测开展相关研究。
1.1 基于传感器检测原理的检测技术参考SF 6纯度检测技术制定了混气比检测技术的研究方案:利用SF 6传感器纯度仪开展混合气体混气比检测技术的研究,首先对实验室现有的SF 6纯度仪进行了标定,再对混合气体的组分含量及混气比进行检测。
DOI:10.16661/ki.1672-3791.2016.28.034电气设备中SF 6+CF 4混气比例检测技术的研究袁小芳 马凤翔 赵跃 宋玉梅 王海飞(国网安徽省电力公司电力科学研究院 安徽合肥 230022)摘 要:介绍了电气设备中(SF 6+CF 4)混气比例检测技术,采用新型的微流量热导传感器,通过对气路流程的改进以及对标气的标定,研究了一种适合混合气体(SF 6+CF 4)混气比例的检测技术,且检测结果准确,误差<5%。
GIS设备中SF6气体分解影响因素分析
图 1 电极 材料 对主要 气体 分 解产 物 的影 响 ( 数据 为体 积 比 ) 7 固体绝 缘 材 料
G I S电气设备内部的绝缘材料主要分为 s F 气体 以及固体绝缘 材料两种 , 且根据设备不同功能 , 固体绝缘材料也各不相 同, 具体来 说, 主要 有 热 固性 环氧 树 脂 、 聚 四氟 乙烯 以及 绝 缘 漆 等 。 同时 , 断路 器 的固 体绝 缘 材料 还包 括 环 氧树 脂 与 聚 四氟 乙烯 等 。 热 固性 环 氧树 脂 主要由 c、 H、 N以及 O等元素构成 ,具备稳定的化学性能与绝缘 性, 只有 温 度大 于 5 0 0度 以 上 时才 会 开始 分 解 , 会 产 生 二氧 化 硫 、 一 氧化 碳 以及硫 化 氢等 气 体 。 聚 四 氟 乙烯具 备 较 好 的绝 缘性 与 稳 定 的 化 学性 质 , 只 有 温度 大 于 5 0 0度 时 , 才 会 产 生 少 量 的一 氧 化 碳 等有 害 气体 。聚酯 乙烯 当温 度 大 于 1 3 0 度 时才 会 开始 分 解 , 且 会 产 生一 氧 化碳 、 氢 气 以及 二 氧化 碳 等有 害 气体 。绝缘 漆 主要 由 C、 H以 及 O 等 元素 构 成 , 且裂 解 后会 产 生一 氧 化碳 、 二 氧 化碳 等 有 毒气 体 。 由 固体绝 缘 材料 以及 裂解 机 制 可 以发 现 , 硫 化 氢 气体 的含 量 与 ( 1 ) 固体绝缘性 有关 ,且聚酯乙烯以及绝缘漆等会 释放出一氧化碳气 ( 2 ) 体, 也可以通过 c F 4 气体的含量判断固体绝缘情况 。
SF6_CF4混合气体在工频交流电压下的绝缘特性研究
国内图书分类号:TM855 学校代码:10079国际图书分类号:621.3 密级:公开专业硕士学位论文SF6/CF4混合气体在工频交流电压下的绝缘特性研究硕士研究生:阳以歆导师:李卫国教授申请学位:工程硕士专业领域:电气工程培养方式:全日制所在学院:电气与电子工程学院答辩日期:2017年3月授予学位单位:华北电力大学Classified Index: TM855U.D.C: 621.3Dissertation for the Doctoral DegreeResearch on the Insulation Properties of SF6/CF4 Gas Mixture under the Power Frequency AC VoltageCandidate:Yang YixinSupervisor:Prof. Li WeiguoAcademic Degree Applied for:Master of EngineeringSpeciality:Electrical EngineeringSchool:School of Electrical and ElectronicEngineeringDate of Defence:March,2017Degree-Conferring-Institution:North China Electric Power University摘要SF6气体因其优良的绝缘性能和良好的开断能力而在电力系统中得到了广泛的应用。
但是,由于其液化温度高,且具有极高的温室效应指数,其进一步的应用空间受到了限制。
然而,目前并未找到绝缘性能、液化温度、经济安全等特性上都优于SF6的单一气体。
现有的研究中,在SF6气体中加入缓冲气体是提高绝缘气体综合性能的一种有效方法,也是绝缘气体研究的主流方向。
国内外SF6混合气体的研究主要集中在SF6/N2,SF6/CO2两种混合气体上,对于SF6/CF4混合气体的研究甚少。
GIS运行中的SF6气体管理与泄漏处理
GIS运行中的SF6气体管理与泄漏处理摘要:近年来,国际社会一直都在提倡绿色环保的概念,我国也将生态保护纳入到了国家发展战略之中。
以往变电站当中高耗能的设备已经逐渐被淘汰,由小型、无油以及自动化的设备所取代。
GIS中全部的带电部分均使用金属外壳进行包围。
GIS在安装、检修以及运行期间,人们必须对SF6气体进行微水含量、密封以及纯度方面的处理,这直接影响着GIS运行的年限以及稳定性。
关键词:SF6气体;管理与泄露;运行维护前言GIS是一种气体绝缘金属封闭开关设备,其在变电站中发挥着重要作用。
只有GIS正常运行,才可以为变电站正常工作提供保障。
如果其中SF6气体发生泄漏,就会直接影响GIS的正常运行。
因此,在GIS运行期间,一定要对SF6气体进行有效管理,尽量防止其发生泄漏。
文章从SF6气体在水分、压力以及纯度三方面管理入手分析,探索SF6气体泄漏原因以及处理方法。
1 水分管理1.1 给GIS造成的危害如果GIS当中的水分含量达不到凝露标准时,一般不会对设备中的绝缘性产生影响。
如果水分处在0度或以下温度,其在到达饱和之后,就会直接出现凝华现象,在绝缘物件的表面凝华成霜。
当设备中的相对湿度达到30%时,尽管水分以固体形态存在,没有直接形成液体。
但是如果此时SF6气体之中含有水分较多,那么受潮的便面覆有SF6�馓宸纸馕锏木�缘体就会变为半导体[1]。
这就使得绝缘体电阻值下降,进而引发较高的击穿电压,使得GIS整体绝缘性能直线下降。
1.2微水超标原因GIS在运行期间,处于断路器存在空间的SF6气体中的微水含量不能超过0.0003。
通常GIS中进入水分主要有三种方法。
第一,GIS当中有机绝缘物质中原本含有的水分在经过长时间的缓慢蒸发会混入到SF6气体之中。
第二,水分从设备密封垫渗透到了GIS当中。
第三,安装期间产品以及装备器壁上本身就有水分残留。
而GIS之中微水超标一般是从密封垫中有水分渗透了进来。
1.3 水分管理相关措施相关人员必须对GIS内部气室中的SF6气体进行定期的水分检测。
GIS设备SF6气体泄漏原因及预防措施
GIS设备SF6气体泄漏原因及预防措施摘要:GIS设备是一种新型组合成套高压装置,因其具有占地面积小,运行安全可靠,检修周期长等特点而被广泛采用。
GIS设备因密封部位较多,对密封件的材料和工艺要求非常严格,而SF6气体泄漏作为运行中GIS最常见而特有的问题,严重影响设备的正常运行。
本文阐述了GIS设备SF6气体泄漏原因及预防措施,达到减少漏气缺陷发生的目的,进一步提高GIS运行的可靠性。
关键词:GIS;SF6;气体泄漏;检漏处理1 SF6气体使用现状及GIS设备SF6气体泄漏原因分析1.1 SF6气体使用现状虽然SF6气体应用广泛,但是在对SF6气体的使用和管理上却仍存在很多问题。
主要的问题如下:1)环保意识匮乏。
目前仍存在相当一部分人没有对SF6气体造成的环境危害有正确的认识,导致在使用和管理时,容易出现较为严重的人为排放。
2)对SF6气体的回收处理不当。
由于SF6回收装置价格昂贵,所以使其普及受到了限制。
在我国的电力企业 35kV 以下的变电站几乎没有SF6气体回收装置,很多地区都是几个变压器共用一台回收装置。
即使使用了回收装置,对收集的SF6气体的处理也仅仅是经过很简单的过滤吸附后,便排入大气中。
3)管理制度不完善。
现今的SF6相关的装置生产产房、检修间等现场,都没有配置完善的通风设施和监控设备,在对长期与SF6气体接触的员工的保护方面欠缺考虑。
1.2 GIS设备SF6气体泄漏原因分析由于SF6气体泄漏会造成绝缘灭弧能力下降、生成腐蚀性物质等危害,因此需要对SF6气体泄漏原因进行分析,并针对原因进行严格的检测。
SF6气体泄漏一般发生在电气设备的焊接缝隙、使用密封圈密封的密封面以及气体密封阀等。
GIS 发生泄漏可能是由于现场安装造成,也有可能在制造厂装配时造成的。
GIS设备SF6气体常见的泄漏原因如下:1)制造的工艺不精,导致设备的外壳存在砂眼,焊接工艺和质量不过关,密封不完全,设备在装配过程中操作不当等。
GIS设备中的SF6-CF4混合气体
GIS设备中的SF6-CF4混合气体一.SF6-CF4混合气体1.SF6基本特性2.CF4基本特性3.SF6-CF4混合气体基本特性(1)SF6与CF4气体混合后不发生化学反应,两种气体仍保持各自物理和化学特性,但在充气过程的搅拌作用和气体分子扩散运动作用下能实现均匀混合并保持稳态。
(2)混合气体在低温下的液化取决于混合气体中各气体在分压力下的液化温度。
故对SF6-CF4混合气体应分别考虑两种气体所占分压力对应的液化点。
CF4气体临界温度为-45.67℃,即在该温度以上无论如何增加CF4气体分压力,CF4气体都不会液化;当温度低于-45.67℃时,同等压力的CF4气体液化温度远低于SF6,故应先考虑SF6气体的液化点。
图1为纯SF6气体的液化曲线,混合气体中SF6的液化曲线与其相同,只是对应的压力指SF6气体的分压力Pr×[P1/(P1+P2)],在组合电器中:Pr为额定绝对压力,P1/P2为SF6与CF4压力比。
以额定压力0.6MPa(20℃,表压),SF6与CF4压力比3/2为例,SF6气体的分压力0.7×0.6=0.42MPa(20℃,绝对压力);带入该密度下SF6气体Beattie-Bridgman公式可得SF6分压力与温度关系为P=1523.4×T-47800,单位Pa。
(3)用混合气体代替纯SF6气体的前提条件是保证其绝缘强度不应降低太多。
如当SF6含量为50%时,SF6-CF4混合气体在均匀电场中的耐电强度为纯SF6气体的75%以上,但在不均匀电场中,在SF6气体中充入一定比例的CF4,可使绝缘强度大大提高(参见1996 年KuffelE的报告“Summaryofresultsonbreak-downandcoronainceptionvoltagechar acteristics inSF6-CF4mixtures”),如图2所示,图中c(SF6)为SF6在混合气体中所占的百分浓度,曲线1、 2、3表示工频、冲击、直流击穿电压(20mm间隙电场,0.2MPa,20℃)。
分析GIS 设备中SF6 气体泄漏检测
分析GIS 设备中SF6 气体泄漏检测GIS设备以其高可靠性、低占地面积、长检修周期、低损耗以及低噪音等优点在电力系统中得到广泛的应用。
但GIS设备结构复杂,而且对设备的制造、安装等工艺要求极高,在长期使用的过程中,由于操作不当、设备老化等原因容易诱发SF6气体泄漏的问题,当发生SF6气体泄露问题后,会产生严重的事故,因此,在检修难度和时间上都要耗费一定精力。
本文主要是分析和研究SF6气体泄露原因,并提出预防控制措施,希望能够给有关人员提供一定的参考价值。
标签:GIS设备;SF6;气体泄漏;检测1分析GIS设备气体泄露原因和危害性1.1分析GIS设备气体泄露原因第一,设计施工的问题,在实施现场安装的时候,施工人员没有根据相关要求做好尺寸对接工作,使设备受力大于设计能力,再加上波纹管数量不足,极易使GIS设备调整距离不足。
第二,制造安装存在的问题,由于厂家生产设计或现场安装不符合流程标准,导致有裂纹、砂眼等的存在;设备密封圈设计不符合尺寸;防水未达到国家相关标准;拆修后密封安装处理未达标准。
第三,自然原因,例如密封胶/件老化、O型圈进水受潮,再加上热胀冷缩影响,都会使设备产生变形。
另外,GIS设备在运行期间所产生的振动问题也会损伤设备。
1.2分析GIS设备气体泄露危害性在GIS设备中SF6气体泄露会产生以下几个问题:第一,当GIS设备发生异常发热、局部放电等现象的时候,会使SF6分解为低氟化物及游离态氟,当环境中为纯净SF6时,这些分解物将随着温度的降低迅速复合还原为SF6,但是由于GIS设备还包含微量空气、水、油等成分,使分解物转变为SO2、SOF2、H2S、HF、SO2F2、SOF4以及S2F10等强酸性稳定气体,这些气体会腐蚀设备中金属部件及密封绝缘材料,从而使GIS设备的绝缘能力下降,影响其使用寿命。
GIS设备中所产生毒气也会对运行检修人员的身体健康造成影响。
第二,GIS 设备中绝缘和灭弧介质与SF6气体性能和压力有关。
电力设备中SF6混合绝缘气体的净化分离技术
电力设备中 SF6混合绝缘气体的净化分离技术摘要:在很多低温地区,通常将SF6/CF4混合绝缘气体应用在气体断路器中,利用SF6/N2混合绝缘气体代替SF6气体应用在非灭弧气室中。通过对以上混合绝缘气体的有效净化分离,可以实现对SF6气体的循环再利用,不仅能够解决SF6气体的低温液化问题,还能减少对大气的污染,节约成本支出,确保电力设备的正常运行。关键词:电力设备;SF6混合绝缘气体;净化分离技术引言SF6混合绝缘气体是指利用SF6气体与其他缓冲气体进行混合,如CO2、N2及干燥空气等,具有低温易液化特点。
以上混合绝缘气体在低温地区的断路器中有广泛应用。
1SF6气体概述六氟化硫(SF6)气体因其优良的绝缘和灭弧性能,被广泛应用于电气设备中。
同时,SF6气体也是一种温室气体,其地球温度化系数GWP (GlobalWarmingPotential)达到了CO2气体的23900倍,自然寿命高达3200年以上,是《联合国气候变化框架公约》要求重点控制的非能源活动温室气体。
而且,虽然SF6气体本身无毒,但其分解物(HF、SO2、SOF2、SOF4和SO2F4等)有剧毒和强腐蚀性物质,这些物质会直接影响人体健康。
因此,SF6气体的循环利用对于改善世界环境,应对全球变暖影响深远。
随着社会节能减排与环保意识的提高,政府的高度重视,以及管理与技术的进步,我国SF6气体的回收、净化及再利用技术的研究取得了重要进展。
国家电网公司发布的《2006年社会责任报告》中,明确提出减少污染物和废弃物排放,回收再利用SF6气体的要求,开展了多项SF6气体循环利用相关的科研项目,研制出一系列SF6气体回收、净化处理设备,并在电力行业推广应用。
2试验材料在开展SF6混合绝缘气体分离净化试验时,需要做好充足的准备,如试验使用的材料及设备等。试验材料为符合相关标准的气体,即纯度在99.99%及以上的SF6混合绝缘气体。N2和CF4是试验需要的气体,以上气体的纯度均要达到99.99%及以上。同时,动态配气仪的使用也不可缺少,以便试验过程中配备浓度不同的SF6气体。3试验仪器和设备在净化分离试验中,试验仪器及设备必不可少,如气体检测仪表。在进行气体处理时,不同阶段的气体指标存在一定的差异,为了保证得到对气体的准确检测,气体监测仪表的使用具有重要的作用和意义。常用的气体检测仪表主要包括以下几类,即相色谱仪、SF6气体纯度仪、SF6气体湿度仪及SF6气体综合分析仪等。SF6混合绝缘气体经过处理后,在纯度、湿度及分解产物方面会发生不同程度的变化,需要利用合适的检测仪表对发生的变化进行监测,以实现对吸附单元吸附效应的分析,同时还能了解混合绝缘气体的质量。除了以上监测仪表外,还需要准备模拟试验台,主要应用于SF6/N2及SF6/CF4混合气体的分离净化过程中。试验还会涉及压缩机的使用,主要用途是增压。在对混合气体中的水分、粉尘、分解物及各种杂质进行去除时,需要利用回收灌装过滤装置。4.SF6混合绝缘气体在线处理方式SF6混合绝缘气体或SF6气体对应的分解现象,通常在长时间带电运行及放电情况下才会出现,也会与所处环境中的氧气和水分发生反应。以上过程中产生的分解物质带有一定程度的腐蚀性。SF6气体净化处理系统的主要原理是吸附单元将回收到的SF6气体中的杂质进行去除。杂质中主要包括粉尘、酸性分解产物及水分等。经过处理的气体如果不存在有害性,可以直接排放到大气中。但是在开展SF6混合绝缘气体处理工作的过程中,不能直接对以上系统进行使用,需要采取有效措施,做好升级和优化,即将此系统与SF6混合绝缘气体的控制单元进行充分结合,令气体处理工作得到良好的校正,直到处理后的气体符合相关标准和要求,达到循环利用的目的。5.SF6混合绝缘气体种类及分离净化技术与其他气体相比,SF6混合绝缘气体是受污染程度最高的气体,其中含有大量的分解产物,且碳氟化物无法通过在线处理系统完全去除,需要开展更进一步的分离净化处理。混合气体中的不同成分之间存在较大差异,需要做好相应的分析,结合实际情况,明确科学的处理方式。5.1SF6/CF4混合绝缘气体的分离净化方式通过对不同混合绝缘气体的性能分析,发现存在巨大差异,传统的分离技术很难满足实际的分离净化工作需要,如SF6/CF4混合绝缘气体与SF6混合绝缘气体之间存在很大的不同。要结合之前的技术,加强对SF6/CF4混合绝缘气体分离净化技术的分析,制定合理的技术研究路线。在液化温度方面,SF6气体不同于CF4气体,可以利用机械方法将SF6/CF4混合绝缘气体进行压缩,使其进入到深冷分离塔内部,进行冷却降温,SF6气体会很快从气态进入固态,并集中在分离塔的底部。CF4气体拥有相对较低的沸点,会始终保持气态形式不变,并在分离塔的顶部聚集。通过深冷分离,可以快速将聚集在分离塔顶部的CF4气体压出,并将SF6气体的捕获器设置在气体回收通道中,使CF4气体的纯度有所提高,实现两种气体的初步分离。5.2SF6/N2混合绝缘气体的分离净化方式针对SF6/N2混合绝缘气体进行分析,其中N2是空气的构成部分,对外部环境不存在污染,在进行分离工作后可以直接向大气排放。SF6气体与N2气体在分子尺寸方面存在较大的差异,可以充分利用高分子膜,实现SF6/N2混合绝缘气体的有效分离。当具备一定压力的混合气体通过高分子膜分离装置时,N2分子在通过膜的高压侧过程中,会在膜表面溶解,且SF6分子的大部分会在膜的高压侧被截留,从而达到两种气体初步分离的目的。利用高分子膜开展混合气体的分离工作,当N2分子通过膜表面时,会有少量的SF6分子到膜的另一侧扩散,为了获得更好的分离效果,可采取多级高分子膜并联的方式,与其他分离方法进行配合,进而实现两种气体的高纯度分离。5.3多级高分子膜并联分离技术混合气体在通过一级膜时,会有高达99%的N2分子进行溶解或扩散到膜的另一侧,直接排放到空气中。在高压侧,虽然有部分SF6气体会发生部分浓缩,但是依然存在很多杂质,应进一步进行分离。进行二级膜分离时,由于混合气体中的SF6气体浓度较高,会有更多的SF6分子通过二级膜,但是N2分子透过膜另一侧的数量大幅降低,需要进一步纯化才可以向空气中排放,此时在高压侧,SF6气体的浓度会大幅升高,达90%及以上,会在1号储存罐内进行储存,等待进一步处理。第二次分离的N2通过第三级分离膜时,纯度会提升至99%,可以直接排放到大气中,而SF6气体会继续进行浓缩,在2号储气罐完成回收,并等待下一步处理。将以上两个储存罐内的SF6气体,通过高压低温精馏的方法进行处理。5.4高压低温精馏过程在混合气体中,C3F8及C2F6等气体具有较低的沸点,不会发生液化情况,聚集在精馏塔的顶部,在分离工作完成后,可以直接排出,而SF6气体会经过无数次的相变液化,在精馏塔的底部进行沉积,得到的SF6液体具备较高纯度。利用多级高分子膜与高压低温精馏等技术方式,可以使SF6/N2混合绝缘气体的分离效果得到有效保证,得到99%纯度的N2,可直接排放到大气中,并得到纯度较高的SF6气体,实现此种气体的循环利用。结束语对SF6混合绝缘气体的净化分离技术进行分析,明确试验材料、仪器及设备的选择,利用深冷相变分离、多级高分子膜及低温精馏法,对SF6/CF4及SF6/N2混合绝缘气体进行在线处理及净化分离,设计科学合理的技术路线,使分离过后的SF6气体的纯度达到99%,实现了循环再利用,对SF6混合绝缘气体的推广具有促进作用。参考文献[1]房超,刘伟.浅谈电力行业SF_6气体的检测和回收处理工作[J].安徽电气工程职业技术学院学报,2019,24(03):69-73.[2]钟世强,范明豪,祁炯,黄海龙.新型SF_6气体净化处理系统吸附剂在线再生装置[J].电工技术,2018(19):61-62+65.[3]戈兴祥,张建飞,廖伟兴.带电绝缘开关气体净化装置的设计[J].通信电源技术,2018,35(01):74-75+77.[4]罗渺科.电气设备六氟化硫循环利用的研究及应用[J].低碳世界,2017(29):69-70.。
500kvgis气室sf6气体更换方法
生产培训教案主讲人:马铭志技术职称:工程师所在生产岗位:配电班技术员讲课时间:2007年1 月5日生产培训教案培训题目:500KV GIS 气室SF6气体更换方法培训目的:了解SF6气体的特性、熟悉500KVGIS SF6气体更换方法。
内容摘要:1、SF6气体的特性;2、台山电厂500KVGIS运行情况;3、500KVGIS SF6气体更换方法;4、气体更换的风险分析及控制措施。
培训内容:一、SF6气体的特性SF6气体是无色、无味、无毒、非燃烧性、亦不助燃的非金属合物,在常温常压下,其密度均为空气的五倍。
它具有很高的电气绝缘特性和灭弧能力。
1. SF6气体的绝缘性能SF6的分子结构呈八面体,属于完全对称型,硫原子被六个氟原子浓密包围,呈强电负极,体积较大。
当电场具有一定能量的散射电子时,它可能导致碰撞游离,但SF6呈强烈的电负性,而且体积较大,对电子捕获较易,并吸收其能量生成活动性的稳定负离子。
这种直径更大的负离子在电场中自由行程很短,难以积累发生碰撞游离的能量;同时,正负离子的质量都较大,行动迟缓,再结合的几率将大为增加。
因此,在1个大气压下,SF6的绝缘能力超过空气的2倍;当压力为3个大气压时,其绝缘能力就和变压器油相当。
2.SF6的灭弧性能SF6在电弧作用下接受电能而分解成低氟化合物,但电弧电流过零时,低氟化合物则急速再结合成SF6,故弧隙介质强度恢复过程极快。
所以,SF6的灭弧能力相当于同等条件下空气的100倍;此外,电弧弧柱的电导率高、燃弧电压低、弧柱能量小。
3、水份对SF6气体的影响SF6气体在电力设备中起绝缘介质的作用。
在标准情况下SF6气体是不活泼的。
但在高温高压的气室中还有少量的水蒸汽,遇设备正常动作而产生拉弧放电或异常局部放电时SF6会分解,其分解物(HF和SO2、SOF2、SOF4、SO2F4等)中有剧毒和强腐蚀性物质,这些物质会腐蚀设备内部金属元件。
水分还会在其表面产生凝结水并附着在绝缘件表面,造成延面闪络。
六氟化硫封闭式组合电器(GIS)的运行维护与管理
六氟化硫封闭式组合电器(GIS)的运行维护与管理【摘要】六氟化硫封闭式组合电器,国际上称为“气体绝缘开关设备”(Gas insulated metal--enclosed swichgear),简称GIS,它将变电站中除变压器以外的一次设备,包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等,经优化设计有机的级合成一体。
GIS设备以其优越的电气、绝缘性能,可靠性高,安装迅速,体积小、维护量少的特点,在电力各行业得到越来越广泛的青睐及应用。
本文就对GIS的特点进行了详细叙述,然后分析了其运行维护与管理的重点。
【关键词】GIS;特点;运行维护;管理1、GIS的主要特点1.1结构紧凑,占地面积小。
这对厂房来说,节约了空间,间接的就节省了基础建设时间与成本。
1.2导电性能可靠。
六氟化硫断路器一般采用自力型触指,触指无须外加弹簧压紧,靠材料自身弹力保证对导电元件压紧力,无崩簧触指或触指松散危险。
断路器电气寿命和机械寿命均较长。
1.3绝缘性能高,灭弧能力强。
六氟化硫封闭式组合电器采用六氟化硫气体绝缘,六氟化硫气体是一种高电气强度的气体介质,在均匀电场下它的电气强度为同一气压下空气的2.5~3.0倍,在0.3 MPa气压下SF。
气体的电气强度与绝缘油相同;热稳定性好,在温度低于1 000 K时,六氟化硫气体几乎不发生分解;具有良好的导热性,能快速冷却电弧,在电流过零时,能迅速地去游离,使弧隙的介质强度能迅速地恢复。
所以长期使用的封闭式的六氟化硫气体不会减少或变质,也不会影响其绝缘和灭弧性能。
1.4运输、安装方便。
GIS整套设备由制造厂完整提供,且元件之间的技术参数配合均由厂家统一配置,可以减少用户与设计单位的时间和精力;在运输中,将其分为若干运输包装单元,既便于运输又不会破坏元件的完整性,减少现场除尘净化,抽真空等工作量,可大大缩短现场安装时间。
1.5运行维护工作量少,检修周期长。
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GIS设备中的SF6-CF4混合气体
一.SF6-CF4混合气体
1.SF6基本特性
2.CF4基本特性
3.SF6-CF4混合气体基本特性
(1)SF6与CF4气体混合后不发生化学反应,两种气体仍保持各自物理和化学特性,但在充气过程的搅拌作用和气体分子扩散运动作用下能
实现均匀混合并保持稳态。
(2)混合气体在低温下的液化取决于混合气体中各气体在分压力下的液化温度。
故对SF6-CF4混合气体应分别考虑两种气体所占分压力对应的液化点。
CF4气体临界温度为-45.67℃,即在该温度以上无论如何增加CF4气体分压力,CF4气体都不会液化;当温度低于-45.67℃时,同等压力的CF4气体液化温度远低于SF6,故应先考虑SF6气体的液化点。
图1为纯SF6气体的液化曲线,混合气体中SF6的液化曲线与其相同,只是对应的压力指SF6气体的分压力Pr×[P1/(P1+P2)],在组合电器中:Pr为额定绝对压力,P1/P2为SF6与CF4压力比。
以额定压力0.6MPa(20℃,表压),SF6与CF4压力比3/2为例,SF6气体的分压力0.7×0.6=0.42MPa(20℃,绝对压力);带入该密度下SF6气体Beattie-Bridgman公式可得SF6分压力与温度关系为P=1523.4×T-47800,单位Pa。
(3)用混合气体代替纯SF6气体的前提条件是保证其绝缘强度不应降低太多。
如当SF6含量为50%时,SF6-CF4混合气体在均匀电场中的耐电强度为纯SF6气体的75%以上,但在不均匀电场中,在SF6气体中充入一定比例的CF4,可使绝缘强度大大提高(参见1996 年KuffelE的报告“Summaryofresultsonbreak-downandcoronainceptionvoltagechar acteristics inSF6-CF4mixtures”),如图2所示,图中c(SF6)为SF6在混合气体中所占的百分浓度,曲线1、 2、3表示工频、冲击、直流击穿电压(20mm间隙电场,0.2MPa,20℃)。
图2
二.GIS设备中SF6-CF4混合气体的管理
1.SF6-CF4混合气体的注入、补充及纯度保证
SF6-CF4混合气体应按事先确定的压力比分别将高纯SF6及CF4气体注入GIS设备。
仍以额定压力0.6MPa(20℃,表压),SF6与CF4压力比3/2为例:
第一步----将气室抽真空至100Pa以下;
第二部----注入高纯SF6气体至表压0.32MPa(绝对分压力0.42MPa)。
第三部----注入高纯CF4气体至表压0.6MPa(绝对分压力0.28MPa)。
在气室内气体泄漏至一定程度需要补充SF6-CF4混合气体时也应按最初确定的压力比进行补气,既可以将按压力比混合好的混合气体直接补入,也可以按该压力比先补入一定压力的高纯SF6再补入相应压力的高纯CF4。
充入或补入的混合气体的纯度主要靠注入的SF6与CF4气体本身的纯度保证。
SF6-CF4的混合比例没有必要做出纯度精确级的要求,注入过程中也无法实现纯度精确级的控制。
2.SF6-CF4混合气体的微水检测
图3为SF6电器中在不同压力下的“0℃露点界限”、“水分管理界限”和“刚充气产品水分合格线”。
图3
气室中水分的含量有两种表示方法,水分压P1和水分体积浓度X。
P1=XP2 (P2为气室绝对压力)。
根据0℃时水蒸气饱和压力即可得出不同气室压力下“0℃露点临界限”。
根据气室中水蒸气含量为“0℃露点临界限”30%可得出“水分管
理界限”。
在实际产品中考虑到开关在运行后的水分入侵及将水分控制在更低的水平,按照气室水蒸气含量为“水分管理界限”一半考虑,可确定“刚充气产品水分合格线”。
由上述分析可以看出,GIS设备中的微水检测与其所充气体种类并无关系,故GIS设备中SF6-CF4混合气体的微水检测与充纯SF6并无不同。
3.SF6-CF4混合气体泄漏率的检测
现有标准以年泄露率小于0.5%来规定以SF6作为绝缘介质的组合电器设备的介质流失速率和设备的密封性能。
我们仍可采用这一标准来评价以SF6-CF4混合气体为绝缘介质的组合电器设备的介质流失速率和设备的密封性能。
这个0.5%中应包含SF6和CF4两种气体的量。
现有检漏仪检测目标均为泄漏的SF6气体的体积浓度,所以在代入泄漏量计算公式时测得的SF6气体浓度应除以混合气体中SF6的压力百分比。
4.SF6-CF4混合气体在GIS中的主要电弧分解物杂质
SF6-CF4混合气体在电弧作用下与开关内部主要金属材料、绝缘材料及气体中所含的微量水分和氧气会生成如下以固体粉末或气态形式存在的杂质:AlF3、CuF2、SOF2、SO、SO2F2、S2F10O、HF、COF2。
与纯SF6气体比较,因气体主要成分含有CF4,故杂质成分中剔除了CF4,出现了COF2。