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SF6的危害及SF6气体变压器试验项目、周期和标准

     SF6开关一旦泄漏会使SF6开关内部的SF6气体绝缘性能大大降低,并在开关内部产生电弧,对开关及联接设备造成很大的危害。同时SF6气体也会对空气造成严重的环污染,在高压高温的情况下,分解成氟化氢、二氧化硫、四氟化硫、硫化氢等有毒物质,可能引起肺组织急性水肿,影响肺部氧气交换,导致缺氧而窒息死亡。所以如何能够及时发现并解决SF6泄露的问题已刻不容缓。在这么多危害并存在的情况下,如何选用一台真正的检测设备,才能够达到保护自已和设备安全呢?

一:SF6的危害

    纯净的SF6气体无色、无味、无臭、不燃、在常温下化学性质稳定,属惰性气体。但在电力行业,由于SF6气体主要是作为绝缘和灭弧介质而广泛应用于高压开关及其设备,在断路器和GIS操作过程中,由于电弧、电晕、火花放电和局部放电、高温等因素的影响,SF6气体会进行分解,它的分解物,如SF4S2F2SOF2HFSO2,它们会刺激皮肤、眼睛、粘膜、如果吸入量大,还会引起头晕和肺水肿,甚至致人死亡。

         SF6气体长期高压电压运行将会分解有毒有害产物,不但会降低SF6的电气性能,而且如果直接向大气排放将对人身健康构成威胁,部分分解产物极少量就可致人死亡。但是SF6系列的电力设备对加工工艺、材料要求很高,产品价格高;防止SF6气体漏气要求高,还需要一系列辅助补气措施,也不能完全排除爆炸的可能,经电弧燃烧后的低氯化合物生成物具有剧毒,威胁人身安全,也易造成环境污染。

例如:SF6气体在电弧中的分解和与氧的反应:

2SF6+0→2SOF2+8F(氟化亚硫酰)

2SF6+02 →2SOF4+4F (四氟化硫酰)

SF6→SF4+2F       (四氟化硫酰)_

SF6 →S+6F         (硫)

2SOF4+02→2SO2F2+4F (氟化硫酰)

电气设备内的SF6气体分解物与其内的水分子发生化学反应而生成某些有毒产物。

例如:SF6气体分解物与水的继发性反应:

SF4+H2O→SOF2+2HF(氢氟酸)

SOF4+H2O→SO2F2+2HF(氢氟酸)

SOF2+H2O→SO2+2HF(二氧化硫)

SO2F2+2H2O→H2SO4+2HF(硫酸)

电气设备内的SF6气体及分解物与电椎(CU-W合金)及金属材料(AL、CU)反应而生成某些有毒产物。

例如:SF6气体及分解物与电极或其它材料反应:

3SF6+W→WF6(气态)+3SF4

3F+AL→ALF3(固态粉末)

3SOF2+AL2O3→2ALF3(固态粉末)+3SO2

SF6+CU→CUF2(固态粉末)+SF6

4SF6+W+CU→2S2F2(气态)+3WF6(气态)+CUF2(固态粉末)

电气设备内的SF6气体及分解物与绝缘材料反应而生成某些有毒产物。

如与含有硅成分的环氧酚醛玻璃丝布板(棒、管)等绝缘件:或以石英砂、玻璃作填料的环氧树脂浇注件、模压件以及瓷瓶、硅橡胶、硅脂等起化学作用,则可生成SIF4、 S(CH3)2F2等产物。

另外安装SF6高压设备的室内空间一般都较密闭,一旦发生SF6气体泄露,由于空气流通极其缓慢,毒性分解物在室内沉积,不易排出,从而对进入SF6气体的比重较氧气大,当发生SF6气体泄露时SF6气体将在低层空间各聚,造成局部缺氧,使人窒息。另一方面,由于 SF6气体本身无色无味,发生泄露后不易严重威胁人员的安全和健康,甚至造成恶性事故。

根据美国和前苏联的化学防护科学家的研究,结果表明:在存在纯净SF6气体环境中工作,皮肤暴露在SF6气体中连续8个小时,所能承受的最高SF6气体含量为1000*10-6  (1000PPM),在这个浓度下,不会对人的生命健康产生危险和长期影响。我国《国家电网公司电力安全工作规程》援引此项研究结果,1000*10-6Y为在SF6开关室允许存在SF6气体的安全警界线,超过此浓度对人的生命构成威胁。

二:目前的技术

经北京清化大学试验室实验证明,现目前常用的检测SF6的方法有以下四种:

一:电化学技术(TGS830、TGS832)费加罗传感器成卤素气体传感器

二:高压击穿技术

三:红外光谱技术(IAC510)

四:电子捕获ECD原理

实验方式:通过把浓度为100PPM的SF6气体放入密封的容器中,分别用四款原理的技术设备进行实验并通过PC分析得如表1表示的结论:

采用IAC510红外光谱技术能够真正的检测到SF6气体泄露的情况,准确及时地查找到SF6开关中泄露点,及时避免事故的发生,保证检修人员不受到意外伤害。

三:国家电力系统对SF6设备的规定

国家电力系统在SF6气体方面都是做了如何的规定呢?

                表1常见的SF6检测方法

实验设备

实验结果

缺点

电化学技术

失败

没有发生电压变化,显示数值为0PPM.因为TG830、820费加罗传感器为卤素传感器,而SF6气体不属于R- 113、R-22、R-11、R-134A范围内。根据SF6化学稳定性证实SF6检测技术中电化学方式是失败的。不能够检测SF6气体只能检测CFC等气体。

高压击穿技术

失败

放入100PPM的SF6气体中不能够放电,显示数值为0PPM,所认高压击穿技术必须借助于空气才能够正常放电。且检测的气体可以是任何惰性气体,从PC上的数据反应不是真实的,SF6气体浓度相差太大且没有规律。所以在只有SF6单一的气体中并有空气存在的情况下,才只能做定性产品使用。对于氮气、二氧化碳、丁烷、烷氢碳氢化合物、卤素气体均有反应。

IAC510红外光谱技术

成功

特定波段的红外光有很强的吸收特性。能够真实反应SF6气体含量,不受环境影响,对温度湿度的影响很小,反应迅速,寿命高。能够呈现SF6线性规律。与50万元的丹麦INNOVASF6示踪气体机测量精度基本一致。

电子捕获ECD原理

成功

能够真实反应SF6气体含量,精度高、成本高特点。

《电子设备交接和预防性实验规程》是电力生产实践及科学实验中重要的常用标准。根据DL/T《电力设备预防性试验规程》和GB50150-2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》以及G812022-2006工业SF6标准的基本精神,结合近两年新颁布的国家标准、行业标准及反事故措施要求修订。

1:SF6气体变压器试验项目、周期和标准

2:110KV及以上SF6电流互感器试验项目、周期和标准(见表2)

3:开关设备SF6断路器和GIS(见表3)

4:GIS用金属化物避雷器试验项目、周期和标准

               表2110KV及以上SF6电流互感器试验项目、周期和标准

序号

项目

周期

标准

说明

2

SF6气体泄露

交接时、大修后、必要时

年泄漏率不大于1%年,或按厂家要求

日常监控,必要时检测

1避雷器大修时,其SF6气体按表中的规定:

2避雷器运行中的密封检查按表中的规定:

                       表3   SF6断路器和GIS的试验项目、周期和标准

序号

项目

周期

标准

说明

2

SF6气体泄漏

交接时、大修后、必要时。

年漏气率不大于0.5%或使用灵敏度不低于1*10-6的检漏仪检测各密封面无泄露

接GB11023方法对电压等级较高的断路器及GIS进行检嘱时,因为体积大可用局部包扎法,每个密封部位包扎后历时24H,测得SF6气体含量(体积比)不大于30*10-6(每个包扎点)

           

3其它有关项目按表中的规定。

5《国家电网公司电力设备交接和预防性试验规程》编制说明中SF6断路器和GIS下的SF6气体泄露条款中明确规定:目前,SF6检漏仪的灵敏度可以满足年泄漏率不大于0.5%的要求,且原用的包扎法测量很不准确,现场实施困难,标准中增加“可采用灵敏度不低于 1*10-6(体积比)的检漏仪检测各密封无泄露。”

6《国家电网公司电力安全工作规程》(变电站和发电厂部分)》

在室内,设备充装SF6气体时,周围环境相对湿度应不大于80%,周时应开启通风系统,并避免SF6气体泄漏到工作区。工作区空气中SF6气体含量不得超过1000UL/L(1000PPM).

工作人员进入SF6配电装置室,入口入若无SF6气体含量显示器,应先通风15MIN,并用检漏仪测时SF6气体含量合格,尽量避免工作人员单独进入SF6配电装置室进行巡视:进入SF6配电装置低位区或电缆沟进行工作时,应先检测含氧量(不低于18%)和SF6气体含量是否合格。

以上规程是经验、事故及危害的总结,如何能够真正的实施,需要时时警惕,律人律已,才不会悲剧的重演,才能够真正何障我们的环境质量。时时备好检测设备IAC510检漏仪及水分检测仪,做好回收处理,才能保障使用设备的安全和稳定,免受人身伤害。

4市场上对于SF6检测设备的误导

(1)据了解,现在许多电力公司购买了一些定性的检漏仪,并打着可以检测到1*10-6PPM的或更小浓度的SF6 气体(如*P-1A、5750A等等)进行宣传。最早接触这些设备是在2003年3月份,各种宣传资料及各大网站上宣传这些设备是在测量卤素类气体的技术参数的,从来没有谈到检测SF6气体,但因为可以检测到一些惰性气体,所以对检修人员造成了误导。其实像这尖设备只能定性检测,不能够检测其含量值,因为其本身的高压放电特性根本不能够实现定量检测的目的。

(2)SF6气体不属于卤素类气体,我们知道卤素类气体包括氟气(淡黄绿色)、氢气(黄绿色)、溴蒸气(红棕色)、碘蒸气(紫色)。SF6气体分子具有稳定性, 一般不容易产生分解,所以不能够用检测氟气的方法来进行检测。

(3)清华大学实验室实验证明,用放电原理或电化原理的检测设备除了对可燃气体或助燃气体不产生反应,对于其它气体均产生反应。而且其没有规律呈非线性状态,不能够用于定量并真实地反应SF6气体的特征。由于氮气或其它气体浓度过高也会导致这些原理的设备数值的改变,但不足已证明是SF6气体泄漏所导致的。所以不能够用于SF6气体的检测。

5结束语

科技的发展,带给我人们幸福的生活。如何能够保证电力的安全运行,这不仅仅是电力系统检修人员的事情,同样也需要生产厂商、检修厂商对SF6开关安全的高度重视和产品质量的严格把关。同时运行单位也要加强设备的试验和维护,提高检修质量和运行管理水平,并配备好相应的检修设备,才能达到确保安全供电,才能真正地让人们安全地享受电力带来的光明。.

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