电流互感器水分处理参数优化设计

【摘要】水分测量是GIS重要的出厂试验项目，尤其是电流互感器的水分处理至关重要。影响水分结果的主要参数是电流互感器线圈的烘干时间、烘干温度和装配后的抽真空真空度，为了对水分处理时烘干温度、烘干时间、真空度的参数进行优化，选择合理的参数，满足生产要求，缩短生产周期，降低成本，提高生产效率。我们进行优化实验设计。

【关键词】水分；GIS；参数；优化设计

一、气室内SF6气体水份标准及水份的危害

在高压和超高压的电气设备中广泛使用SF6作为绝缘和灭弧介质，这主要是因为SF6电气设备具有油绝缘设备不可比拟的优越性，而且它还具有独特的物理和电气性质。

SF6气体在通常的温度和气压下呈气态，在20℃时，一个大气压下密度为6.16g/L，约为空气的5倍。纯净的SF6气体无色无味、无臭、无毒，是化学性质非常稳定的惰性气体，在大气中的寿命达3200年，SF6气体具有良好的灭弧和耐高压性能，在一个大气压的均匀电场中，其绝缘强度是N2气的2.5倍[1][2][3]。SF6经放电或电弧作用会部分分解，分解物呈气态或粉末状，对人体极其有害。

在新出厂的SF6气体中，由于制造工艺等原因，其本身就存在着一些杂质，杂质的种类及允许含量如下（百分比为质量比）：

分子和分母分别是DL/T596-1996和GB8905-88中的数据，水份是SF6气体中危害最大的杂质，所以运行中对气体监督的主要项目是含水量的测定和控制，在SF6 GIS中，SF6气体在电弧作用下产生的分解物，大部分可迅速复合成SF6分子，但有极少量分解物与电极材料或系统中存在的水份、空气等杂质发生反应而不能恢复原状，生成有害物质，如SF6分解产物与水份产生如下反应：

SF6气体在电弧作用下产生的分解物与水强烈反应，产生氢氟酸（HF）、二氧化硫（SO2）、亚硫酸氟（SOF2）、硫酸氟（SO2F2）等杂质。氢氟酸对电器电极及其它部件，绝缘材料产生腐蚀作用，由于绝缘材料中含有大量的二氧化硅（SiO2），而氢氟酸对二氧化硅具有腐蚀作用，以致使其绝缘强度降低，并加快绝缘材料的老化速度[4]。另外，气室内水份在电弧作用下分解为氢和氧，氧会对导电体和气室进行氧化，这些杂质中含有氢、氧、水和酸等的化学性质非常活泼，产生氧化的腐蚀，导致GIS和机械动作失常，不能保证开关的参数，氢氟酸和水存在大大降低SF6气体的绝缘强度，使SF6灭弧能力变差。氢氟酸附着在绝缘体表面，易产生沿面放电，二氧化硫具有很强的氧化性，亚硫酸氟（SOF2）对SF6的灭弧能力有很大影响，降低其绝缘强度，因此，GIS气室的水份处理极为重要。GIS装配改造应充分考虑方便水份处理，给水份处理减少时间。装配工作应在洁净干燥（湿度不大于70%）的专用车间内进行，使之有所保证，实践证明，在房顶漏水，窗户残破的厂房内进行装配，不仅质量得不到保证，常会带来后遗症，增加事后的处理工作[5]。

二、优化试验方案

对电流互感器水分值测量进行DOE试验设计分析，针对电流互感器水分测量前的烘干温度、烘干时间、真空度[6]三个因子进行全因子试验，我们用分厂装配的12只电流互感器，分为12种类型进行各个参数的组合进行验证，以便确定烘干时间、烘干温度、真空度的最佳设置。

三、优化试验过程

我们选取生产中的ZF11王桥变电流互感器12只，针对电流互感器水分测量前的烘干温度、烘干时间、真空度三个因子三个水平进行全因子试验：

四、优化设计结论

根据以上优化后的试验数据及生产验证，GIS水分处理参数优化后数据：

烘干温度50℃-55℃

烘干时间不小于4小时

真空度不大于30Pa，

能够满足生产和产品质量要求。