六氟化硫(SF6)是一種無毒、無味、無色、無嗅、非可燃的合成氣體,具有一般電介質不可比擬的絕緣特性和滅弧能力。充裝SF6的電氣設備占地面積小,運行噪聲小,無火災危險,這極大地提高了電氣設備運行的安全可靠性。而氣體絕緣金屬封閉電器(GIS)的應用,打破了傳統(tǒng)變電站的概念,使緊湊型、高電壓、大容量新式變電站的發(fā)展得以實現(xiàn),成為城網(wǎng)變電站改造的重要途徑。
隨著我國電力設備無油化、小型化的發(fā)展,在35-500kV高壓斷路器中采用SF6氣體作為絕緣滅弧介質的斷路器等逐年增加。對SF6氣體的狀態(tài)監(jiān)測已成為保證SF6斷路器等電器設備正常安全運行的主要技術措施之一。
SF6氣體的濕度、密度兩項物理指標是否處于額定范圍之內,決定著SF6氣體的絕緣和滅弧性能的有效與否。但SF6高壓開關電器在制造和運行中因為:SF6新氣中含有一定水分;在設備安裝、解體檢修和充氣、補氣時,因工藝過程中的疏漏,在氣室和管閥內會留有水分;在開關工件加工和上述操作中的失誤等造成密封失嚴,SF6氣體向外泄漏,因外部水分壓遠高于氣室中氣體的水分壓,外部水分會向氣室內反向滲入,造成SF6氣體在密度下降的同時含水量上升。超標的水分會造成下列危害:
SF6氣體含有超標的水分后,在一些金屬物的參與下,在200℃以上溫度時可使SF6發(fā)生水解反應,生成活潑的氫氟酸(HF)和有毒的SOF2、SO2F2、SF4和SOF4等低價硫氟化物,在高溫拉弧的作用下,還將分解產(chǎn)生溫室氣體之一的二氧化硫(SO2)和氫氟酸(HF)。它們將腐蝕絕緣件和金屬部件,并產(chǎn)生熱量從而導致氣室內氣體壓力的危險升高,斷路器耐壓強度和開斷容量下降,嚴重情況下將導致斷路器爆炸,不僅引起電網(wǎng)事故,還將造成有害和溫室氣體灌放大氣,形成電氣和環(huán)保災害。
變電站SF6斷路器SF6氣體的密度、濕度和溫度三項物理指標是否處于額定范圍之內,決定著該斷路器的安全運行狀態(tài)。電網(wǎng)運行規(guī)程強制規(guī)定,在設備投運前和運行中都必須定期對SF6氣體的密度和含水量進行檢測。SF6氣體含水量的現(xiàn)場檢測方法有電解法、冷凝法和阻容法。目前大多采用便攜式露點儀進行現(xiàn)場檢測。
電力相關規(guī)程規(guī)定:每日巡回監(jiān)視氣體密度,每1-2年對SF6氣體的含水量進行檢測。含水量檢測通常采用露點儀進行現(xiàn)場停電檢測,檢測時按標準取樣氣體流量,即30-40升/小時計算,一次測試需排放SF6氣體約35升。全國電力工業(yè)分成兩大電網(wǎng)公司和五大發(fā)電集團。至2006年底,僅一個電網(wǎng)公司,即國家電網(wǎng)公司所轄電網(wǎng)中的12-750 kV中高壓斷路器就有333,294臺,上述數(shù)量還不包括每年增長的10%左右。平均每臺斷路器每年排放35升SF6氣體,其總排放量對大氣污染效果不言而喻。