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【摘要】电气设备中SF6气体水分含量直接影响设备的绝缘特性。本文通过sF6气体水分测试方法的比较，提出影响水分检测准确性的几个重要因素，在应用SF6气体湿度标准时，需要进行相应的校正，保证测量的准确性。
【关键词】SF6；湿度；水分；测量；因素
【中图分类号】TM85
【文献标识码】A
【文章编号】1672—5158（2012）10-0038-02
0 引言
SF6气体湿度（气体中的水含量称为湿度）是保证sF。设备安全运行的一项重要的技术指标，湿度测量已成为SF6设备出厂、投运前和运行监督的重要检测项目。其中SF6水分对电气设备的危害程度取决于水分存在的状态。水分的存在能使设备内部的绝缘件受潮或产生凝露从而降低其绝缘性能，加重金属件、绝缘件的腐蚀作用。与电弧分解产物反应产生有毒有害气体，因此，限制SF6气体湿度是十分必要。现场测定的湿度是在大气压环境下测定的SF6。湿度值，受到现场诸多条件的限制，常常难以得出准确的结果，影响对电力设备运行工况的评价。监督SF6电气设备湿度的目的是控制电气设备中的水分，使之在使用条件下不致发生设备中水分结露和减少水分与其它杂质问发生等离子体化学反应的概率。因此，测定SF6气体湿度对分析SF6电气设备的运行状态和维护有重要的实际意义。
1 SF6电气设备中气体水分的危害
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。
2 影响SF6水分检测准确性的几个重要因素
影响SF6水分检测的因素有很多，如环境温度、湿度、取样系统，使用不同类型的测量仪器等，下面谈谈影响SF6水分检测准确性的几个重要因素。
2.1 取样系统
取样系统由取样口、接头、取样阀、管道等组成，这些部份容易受到空气湿温、灰尘、油类的污染，影响测量的准确性，因此，对它们的保管要格外注意。由于取样管道较长，容易被水分、灰尘污染，所以，我们应选用吸附性比较低的材料做连接管。常用的有不锈钢管和聚四氟乙烯管，接头处用金属部件连接。测试系统所有接头处应无泄露，否则会由于空气中水分的渗入而使测量结果偏高。测试前应对各接头、管路部位用电吹风吹15分钟，然后用SF6气体吹洗约30秒，测量仪器出口应用2m以上的与测量管路同材料的排气管，以防止大气中的水分从排气口进入仪器而影响测量结果。对阀体体积大的接头，使用前一定要用高纯氮彻底清洗，平时保管应置于干燥箱内。取样系统的干燥、清洁情况将直接影响测量结果的准确性。
2.2 测量方法
SF6水分检测有多种方法，目前常用的分析方法有以下三种：电解法、露点法、阻容法。
（1） 电解法
电解法测SF6中的微水含量，电解法是将干燥剂吸收的水分经电解池电解成氢气和氧气排出，电解电流的大小与水分含量成正比，通过检测该电流即可测得样气的湿度。该方法测量量程可达-80℃以下，且精度较好，价格便宜，缺点是电解池气路需要在使用前干燥很长时间，且对气体的腐蚀性及清洁性要求较高，不适合现场测量。
（2） 露点法
露点法检测气体中的微量水分为经典方法之一，因所采用的制冷方式、测量和检露方法不同，而形成各种类型的仪器和测量装置，但其方法原理均为：使被测气体在恒定压力下，以一定流经露点仪测试室中的抛光金属镜面。当气体中的水蒸汽随着镜面温度的逐渐降低而达到饱和时，镜面上开始出现露（或霜），此时所测量到的镜面温度即为露点，通过露点温度求得所要求的温度值。露点仪的使用较为方便，操作也简单，易于掌握，但在使用中应注意：测量露点时有干扰物质的影响。如固体杂质和油污，虽然不会改变被测气样的露点，但会妨碍对露点的观测，因而要对镜面进行清洗或污染误差补偿。再如以蒸汽行式存在的杂质，如烃类，在水蒸汽结露之前就冷凝，直接影响气体露点的测定，可先采取措施予以消除。在露点介于0～30℃时，镜面上的冷凝物也可能为过冷水，此时必须仔细区别，以防引起误差。取样管线的温度要高于样气的露点温度2℃以上，最好在5-10℃以上。取样管径应适当，太小阻力大，太大响应时间长。5.测量流量要合适，防止响应时间长和影响测量压力。
（3） 阻容法
用阻容法测量微水的仪器种类很多，其原理是通过电化学方法在金属铝表面形成一层氧化膜，进在膜上镀一层薄金属，这样铝基体和金属膜便构成一个电容器。当SF6气体通过时多孔氧化铝层就吸附了水蒸汽，使两极问电抗发生改变，其改变量与水蒸汽浓度成一定关系，经过标定就可定量使用。这类仪器具有操作简单，使用方便，测量准确，抗干扰，响应快线性范围宽的优点。但在使用过程中，由于矿物油等物质的污染及腐蚀物质的存在，使检测器工作性能逐渐发生变化，故需经常进行校验，既使无污染和腐蚀，自身也会衰变，同样需校正使用。
3 环境温度与流速
环境温度对SF6运行设备水分测量有直接的影响。SF6气体和许多气体一样，在不同的温度和压力下存在着三种状态。若SF6在一定容器内不流动时，可用三个状参数来表示它所处的状态，既压力（P）、密度（r）、温度（T）。三者在通常情况下，它们的状态参数之间存在简单的关系，即P＝r*R*TR为气体常数，若温度改变压力和密度也跟随变化，温度越低，气体的压力和密度也下降的更快，同理，在一定体积内温度降低水蒸气的饱和蒸气压力也降低，此时的水分检测值会较小，温度增高，测量值也会相应增大，由于环境温度的高低对水分检测的结果有直接的影响，特别对不同季节和不同温度下测到的临界值应有一个客观的技术判断。现对一组220kV电流互感器水分测试时温度对其影响。
从上表的一组试验情况比较，说明了环境温度对水检测确实有一定的影响，且温度越高开关腔内水分含量越大，因此，在测试中应考虑环境温度对水份检测的影响。
测试时的流量对测量水分值也有一定的影响，测试气体流量的大小对不同仪器有不同的影响，一般要求在：将流量填上。各类仪器有不同的流量要求，如果超出压力流量范围会使水分测量结果发生偏差，压力流量增大、结果偏高，反之结果偏小。
3 结论
通过几年来的实践，采用露点仪测试六氟化硫气体中的微水含量时，我们总结出应注意以下几点：
1 应使整个取样系统密封无泄漏。
2 接头用不锈钢或铜质材料，管道用3mm的聚四氟乙烯管或3mm不锈钢管，测试前要对整个测试系统进行清洁干燥处理。
3 测试时排气口全打开，进气流量要控制，使流速在30ral／rain左右，保证测试过程在标准大气压下进行。
4 对于阻容法，由于油类、氟化物、硫化物等杂质的腐蚀，使氧化铝传感器对温度的响应发生变化，探头不用长期保存也会衰变，故仪器每年要进行一次校正，并根据校正值，绘制工作曲线。
5 测试时间尽量安排在温度高的月份进行，在测量后，按照DL／T5062007《六氟化硫电气设备中绝缘气体湿度测量方法》中的要求进行温度换算。
参考文献
[1] DL／T596-1996，电力设备预防性试验规程，北京：中国电力出版社.1997
[2] 西安交通大学，清华大学，高电压绝缘北京：电力工业出版社.1980
[3] DL／T506-2007，六氟化硫气体绝缘设备中水分含量现场测量方法[s]，2007
【关键词】SF6；湿度；水分；测量；因素
【中图分类号】TM85
【文献标识码】A
【文章编号】1672—5158（2012）10-0038-02
0 引言
SF6气体湿度（气体中的水含量称为湿度）是保证sF。设备安全运行的一项重要的技术指标，湿度测量已成为SF6设备出厂、投运前和运行监督的重要检测项目。其中SF6水分对电气设备的危害程度取决于水分存在的状态。水分的存在能使设备内部的绝缘件受潮或产生凝露从而降低其绝缘性能，加重金属件、绝缘件的腐蚀作用。与电弧分解产物反应产生有毒有害气体，因此，限制SF6气体湿度是十分必要。现场测定的湿度是在大气压环境下测定的SF6。湿度值，受到现场诸多条件的限制，常常难以得出准确的结果，影响对电力设备运行工况的评价。监督SF6电气设备湿度的目的是控制电气设备中的水分，使之在使用条件下不致发生设备中水分结露和减少水分与其它杂质问发生等离子体化学反应的概率。因此，测定SF6气体湿度对分析SF6电气设备的运行状态和维护有重要的实际意义。
1 SF6电气设备中气体水分的危害
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。
2 影响SF6水分检测准确性的几个重要因素
影响SF6水分检测的因素有很多，如环境温度、湿度、取样系统，使用不同类型的测量仪器等，下面谈谈影响SF6水分检测准确性的几个重要因素。
2.1 取样系统
取样系统由取样口、接头、取样阀、管道等组成，这些部份容易受到空气湿温、灰尘、油类的污染，影响测量的准确性，因此，对它们的保管要格外注意。由于取样管道较长，容易被水分、灰尘污染，所以，我们应选用吸附性比较低的材料做连接管。常用的有不锈钢管和聚四氟乙烯管，接头处用金属部件连接。测试系统所有接头处应无泄露，否则会由于空气中水分的渗入而使测量结果偏高。测试前应对各接头、管路部位用电吹风吹15分钟，然后用SF6气体吹洗约30秒，测量仪器出口应用2m以上的与测量管路同材料的排气管，以防止大气中的水分从排气口进入仪器而影响测量结果。对阀体体积大的接头，使用前一定要用高纯氮彻底清洗，平时保管应置于干燥箱内。取样系统的干燥、清洁情况将直接影响测量结果的准确性。
2.2 测量方法
SF6水分检测有多种方法，目前常用的分析方法有以下三种：电解法、露点法、阻容法。
（1） 电解法
电解法测SF6中的微水含量，电解法是将干燥剂吸收的水分经电解池电解成氢气和氧气排出，电解电流的大小与水分含量成正比，通过检测该电流即可测得样气的湿度。该方法测量量程可达-80℃以下，且精度较好，价格便宜，缺点是电解池气路需要在使用前干燥很长时间，且对气体的腐蚀性及清洁性要求较高，不适合现场测量。
（2） 露点法
露点法检测气体中的微量水分为经典方法之一，因所采用的制冷方式、测量和检露方法不同，而形成各种类型的仪器和测量装置，但其方法原理均为：使被测气体在恒定压力下，以一定流经露点仪测试室中的抛光金属镜面。当气体中的水蒸汽随着镜面温度的逐渐降低而达到饱和时，镜面上开始出现露（或霜），此时所测量到的镜面温度即为露点，通过露点温度求得所要求的温度值。露点仪的使用较为方便，操作也简单，易于掌握，但在使用中应注意：测量露点时有干扰物质的影响。如固体杂质和油污，虽然不会改变被测气样的露点，但会妨碍对露点的观测，因而要对镜面进行清洗或污染误差补偿。再如以蒸汽行式存在的杂质，如烃类，在水蒸汽结露之前就冷凝，直接影响气体露点的测定，可先采取措施予以消除。在露点介于0～30℃时，镜面上的冷凝物也可能为过冷水，此时必须仔细区别，以防引起误差。取样管线的温度要高于样气的露点温度2℃以上，最好在5-10℃以上。取样管径应适当，太小阻力大，太大响应时间长。5.测量流量要合适，防止响应时间长和影响测量压力。
（3） 阻容法
用阻容法测量微水的仪器种类很多，其原理是通过电化学方法在金属铝表面形成一层氧化膜，进在膜上镀一层薄金属，这样铝基体和金属膜便构成一个电容器。当SF6气体通过时多孔氧化铝层就吸附了水蒸汽，使两极问电抗发生改变，其改变量与水蒸汽浓度成一定关系，经过标定就可定量使用。这类仪器具有操作简单，使用方便，测量准确，抗干扰，响应快线性范围宽的优点。但在使用过程中，由于矿物油等物质的污染及腐蚀物质的存在，使检测器工作性能逐渐发生变化，故需经常进行校验，既使无污染和腐蚀，自身也会衰变，同样需校正使用。
3 环境温度与流速
环境温度对SF6运行设备水分测量有直接的影响。SF6气体和许多气体一样，在不同的温度和压力下存在着三种状态。若SF6在一定容器内不流动时，可用三个状参数来表示它所处的状态，既压力（P）、密度（r）、温度（T）。三者在通常情况下，它们的状态参数之间存在简单的关系，即P＝r*R*TR为气体常数，若温度改变压力和密度也跟随变化，温度越低，气体的压力和密度也下降的更快，同理，在一定体积内温度降低水蒸气的饱和蒸气压力也降低，此时的水分检测值会较小，温度增高，测量值也会相应增大，由于环境温度的高低对水分检测的结果有直接的影响，特别对不同季节和不同温度下测到的临界值应有一个客观的技术判断。现对一组220kV电流互感器水分测试时温度对其影响。
从上表的一组试验情况比较，说明了环境温度对水检测确实有一定的影响，且温度越高开关腔内水分含量越大，因此，在测试中应考虑环境温度对水份检测的影响。
测试时的流量对测量水分值也有一定的影响，测试气体流量的大小对不同仪器有不同的影响，一般要求在：将流量填上。各类仪器有不同的流量要求，如果超出压力流量范围会使水分测量结果发生偏差，压力流量增大、结果偏高，反之结果偏小。
3 结论
通过几年来的实践，采用露点仪测试六氟化硫气体中的微水含量时，我们总结出应注意以下几点：
1 应使整个取样系统密封无泄漏。
2 接头用不锈钢或铜质材料，管道用3mm的聚四氟乙烯管或3mm不锈钢管，测试前要对整个测试系统进行清洁干燥处理。
3 测试时排气口全打开，进气流量要控制，使流速在30ral／rain左右，保证测试过程在标准大气压下进行。
4 对于阻容法，由于油类、氟化物、硫化物等杂质的腐蚀，使氧化铝传感器对温度的响应发生变化，探头不用长期保存也会衰变，故仪器每年要进行一次校正，并根据校正值，绘制工作曲线。
5 测试时间尽量安排在温度高的月份进行，在测量后，按照DL／T5062007《六氟化硫电气设备中绝缘气体湿度测量方法》中的要求进行温度换算。
参考文献
[1] DL／T596-1996，电力设备预防性试验规程，北京：中国电力出版社.1997
[2] 西安交通大学，清华大学，高电压绝缘北京：电力工业出版社.1980
[3] DL／T506-2007，六氟化硫气体绝缘设备中水分含量现场测量方法[s]，2007