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关于SF6气体电气设备中的水分分析探讨 　　摘 要：SF6高压电器设备在电力系统中广泛应用，文章通过阐述水分对SF6断路器的危害，分析SF6气体含水量原因以及水分含量与环境温度的关系，探讨断路器安装、运行过程中控制SF6气体水分含量的方法。以保证此类设备的安全可靠运行。 　　关键词：SF6气体； 水分；电气设备 　　0 前言 　　SF6在常温常压下是一种无色、无臭、无毒、不燃、无腐蚀性的气体，气体密度6.139 g/L，其化学稳定性强，500 ℃～600 ℃不分解，和酸、碱、盐、氨、水等不反应，在电弧作用下分解为 S 和 F 的原子气，但电弧一旦解除，便在 10-5s～10-6s内复合成SF6。SF6具有良好的电气绝缘性能及优异的灭弧性能，其耐电强度为同一压力下氮气的 2.5 倍，击穿电压是空气的2.5 倍，灭弧能力是空气的 100 倍，是一种优于空气和绝缘油的新一代超高压绝缘介质，SF6气体在电力系统中得到广泛应用，几乎成为高压、超高压断路器和全封闭组合电器（GIS）中唯一的绝缘和灭弧介质。 　　SF6气体中危害最大的杂质是水分，水分越高对设备的绝缘性能影响越大。随着高电压、大容量电网的快速发展，SF6电气设备的应用越来越广泛，因此必须对SF6电气设备中气体水分含量进行严格控制，这样才能提高SF6设备的可靠性。 　　1 SF6电气设备中水分的危害 　　水分是 SF6气体中危害性最大的杂质，水分含量过高会危及电气设备的安全运行。 　　1.1 影响气体分解物的生成电气设备中的 SF6气体在电弧作用下会产生分解气体，这些分解气体与电气设备中存留的水分、空气等杂质发生化学反应，生成某些有毒、有害气体，如四氟化硫（SF4）、氟化亚硫酰（SOF2）、四氟化硫酰（SO F4）、氟化硫酰（SO2F2）等，这些气体不但有毒，而且会与水发生如图 1 所示的化学反应。 　　 　　 　　M-某金属；MFn-代表M的化合物 　　图1 放电使SF6气体分解 　　1.2 使材料腐蚀，导致机械操作失灵 　　SF6气体中的微量水分在电弧作用下会参与SF6气体的分解反应，生成腐蚀性强酸： 　　SF6+ H2O → SO2+ HF 　　SO2+ H2O → H2SO3 　　氢氟酸和亚硫酸都具有较强的腐蚀性，会对电气设备造成严重腐蚀，特别是 HF，它还能与设备中???瓷件、含 SiO2零部件及环氧树脂浇铸件发生反应，腐蚀其表面并产生水分： 　　HF + SiO2→ SiF4+ H2O 　　SiF4+ HF → H2SiF4 　　1.3 在电气设备内部结露 　　SF6气体中的微量水分虽然对SF6气体本身的绝缘强度影响不大，但水分在低温下会在固体绝缘材料表面凝露，使沿面闪络电压急剧下降，从而导致事故。 　　1.4 使低氟化物和金属氟化物发生水解产生毒性物质 　　SF6气体中的水分，会加剧低氟化物的水解。SF6在 5000 ℃以上高温电弧作用下可分解成原子态S和F。电弧熄灭后，S、F原子重新又结合成SF6，但其中仍有一部分结合不完全而生成低氟化物，它本身是毒性物质，由于水分的存在，低氟化物可进一步水解生成剧毒的氟化亚硫酰。SF6气体中水分含量增加，会加速上述反应。 　　SF6→ S +F 　　S +F → SF4+ F2 　　SF4+ H2O → SOF2+ HF 　　在 SF6被电弧分解成原子态的 S、F 的同时，电气设备触头蒸发出大量的金属铜和钨蒸汽，该蒸汽与 SF6在高温下会发生反应，生成金属氟化物CuF2、WO3和低氟化物 SF4，而金属氟化物又可发生水解产生 HF。 　　SF6+ W + Cu → WF6+ CuF2+ SF2+ S2F2 　　WF6+ H2O → WO3+ HF 　　而且生成的 CuF2和 WO3还会在设备内以粉末形式产生沉积。 　　2 SF6电气设备中的水分的来源 　　2.1 内部产生SF6 　　设备在制造厂装配过程中吸收了过量的水分，例如，一些绝缘件（如环氧树脂支撑件、拉杆 　　等）在加工过程中吸附水分，如果烘干不彻底会在运行中随着温度升高逐渐释放出来。 　　2.2 外部侵入 　　SF6设备中气体的压力虽然比大气压力大，但是空气中的水分仍会通过设备的密封不良处或密封薄弱处缓慢地渗透到设备内部（特别是雨天或潮湿季节），这是由于浓差作用，SF6设备内部的水分分压力远小于大气中的水分分压力所致。 　　2.3 SF6新气中含有的水分 　　SF6气体在生产过程中经过一系列工艺，必然会有水分混入 SF6气体中。此外当 SF6新气在储存过程中若放置时间过长，而钢瓶又密封不严时，空气中的水分也会浸入 SF6气体中导致 SF6气体中水分含量的升高。 　　2.4 充装 SF6气体