6电力设备气体泄漏的检测'> SF6电力设备气体泄漏的检测

[摘要]随着电力事业的大力发展,SF6气体以其优异的绝缘性能和灭弧性能被广泛用于电力设备中,SF6气体开关装置的运行也得到迅猛的发展。但是SF6开关的泄漏不仅会影响设备的正常运行,更会给检修人员带来身体上及生命上的危害。并且该气体也是一种温室气体,给大气环境会造成一定的污染。由于SF6气体无色无味的物理特征,很不容易被检修人员发现泄漏。这一直是SF6气体开关装置发展过程中所面对的问题。文章从实例当中深入探讨了SF6开关装置中的SF6气体泄漏情况,以及如何及时而又真实的发现SF6泄漏并如何有效的进行解决。

[关键词]SF6　气体泄漏　开关装置　危害性

0　引言

SF6开关气体一旦泄漏就会使内部的绝缘性能大大降低,就会在开关内部产生局部放电,对开关及联接设备造成很大的危害。同样SF6气体也会对空气造成严重的环境污染。SF6在高压高温的情况下分解,分解成氟化氢、二氧化硫、四氟化硫、硫化氢等有毒物质,会导致人体肺组织急性水肿,影响肺部氧气交换,造成缺氧而窒息性死亡。所以如何能够及时的发现并解决SF。泄漏的问题刻不容缓。

1　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,由于六氟化硫气体(SF6)主要是作为绝缘和灭弧介质而广泛应用于高压开关及其它电力设备。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、高温等因素影响下,SF6气体会进行分解,它的分解物遇到水分后会变成腐蚀性电解质。尤其是有些高毒性分解物,如SF4、S2F2、S2F10、SOF2、HF和SO2,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,还会直接向大气排放将对人身健康构成危协,部分分解产物极少量就可致人死亡。但是SF6的电力设备对加工工艺、材料要求很高,产品价格高。防止SF6气体漏气的要求也高,还需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氧的反应:

2SF6+O22SOF2+8F(氟化亚硫酰)

2SF6+O22SOF4+4F(四氟化硫酰)

SF6SF4+2F(四氟化硫酰)

SF6S+6F(硫)

2SOF4+OSF62SO2F2+4F(氟化硫酰)

电气设备内的SF6气体分解物与其内的水分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:

SF6+H2O-+SOF2+2HF(氢氟酸)

SOF4+H2OSO2F2+2HF(氢氟酸)

SOF2+H2OSO2+2HF(二氧化硫)

SO2F2+2H2OH2SO4+2HF(硫酸)

电气设备内的SF6气体及分解物与电极(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+WWF6(气态)+3SF4

3F+ALALF3(固态粉末)

3SOF2+AL2O32ALF3(固态粉末)+3SO2

SF6+CuCuF2(固态粉末)+SF4

4SF6+w+Cu2S2F2(气态)+3WF6(气态)+CuF2(固态粉末)

电力设备内的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,生成SiF4、Si(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气体泄漏,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开关室的工作人员产生极大的危险,而且,由于SF6气体的比重较氧气大。当发生SF6气体泄漏时SF6气体将在低层空间积聚,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,发生泄漏后不易让人察觉,这就增加了对进入泄漏现场工作人员的潜在危险性,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,1000×10-6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。

2　目前的技术

现目前常用的检测SF6的方法有以下四种:

经北京清华大学试验室实验证明:

(1)电化学技术(TGS830、TGS832)费加罗传感器或卤素气体传感器;

(2)高压击穿技术;

(3)红外光谱技术(IAC510);

(4)电子捕获ECD原理。

实验方式:通过把体积比浓度为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分析得出以下结论,见表1。

通过以上实验证明,采用IAC510红外光谱技术能够真正的检测到SF6气体泄漏的情况,能够准确及时的查找到SF6开关中泄漏点,可及时避免事故的发生,保证检修人员的人身不受到意外伤害。

3　国家电力系统对SF6设备的规定

《电力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》及GB 50150-2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》、GB 12022-2006《工业六氟化硫标准》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

SF6气体检测项目(交接时及运行中SF6气体的试验项目、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。

(4)GIS用金属化物避雷器的试验项目、周期和标准

(a)避雷器大修时,其SF6气体按以上表的规定,

(b)避雷器运行中的密封检查按以上表的规定;

(c)其它有关项目按以上表中的规定。

(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

SF6断路器和GIS的SF6气体泄漏条款中明确规定:目前,SF6检漏仪的灵敏度已经较高,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面无泄漏。

(6)《国家电网公司电力安全工作规程(变电站和发电厂部分)》的规定

在室内,设备充SF6气体时,周围环境相对湿度应不大于80%,同时应开启通风系统,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,入口处若无SF6气体含量显示器,应先通风15min,并用检漏仪测量SF6气体含量合格。尽量避免一人进入SF6配电装置室进行巡视,不准一人进入从事检修工作。进入SF6配电装置低位区或电缆沟进行工作,应先检测含氧量(不低于18%)和SF6气体含量是否合格。

以上规程则是经验、事故及危害的总结,如何能够做到真正的实施,就需要时时警惕,律人律已。这样才不会有悲剧的发生,这样才能够真正保障了我们环境的质量,利国、利民、利于后代。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XP-1A、5750A等等)。最早接触这些设备是在2003年3月份,各大宣传资料及各大网站上都是宣传这些设备是测量卤素类气体的技术参数,从来没有谈到检测SF6气体。但因为对一些惰性气体有反应,所以后来宣传就改变了其真实性。造成了检修人员的误导,所以直至目前还在宣传是专业检测SF6气体的检测设备实属可笑之极。而且像这类设备只能定性检测,不能够检测其含量值。因为其本身的高压放电特性就根本不能够完成定量检测的目的。

(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;氯气:黄绿色;溴蒸气:红棕色;碘蒸气:紫色。但SF6气体分子稳定所以一般不容易产生分解。不能够用检测氟气和氯气的方法来进行检测。

(3)在北京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外,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的反应SF6气体的特征。由于氮气或其它气体的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。所以不能够用于SF6气体的检测。

5　结束语

科技的发展,带给了人们光明而又幸福的生活。如何能够保证电力的安全运行,这不仅仅只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的质量把关。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,才能真正的让人们安全幸福的享受电力带给的光明和喜悦。