摘要：
分析了環(huán)境溫度及濕度對LW8-40.5型SP6斷路器中微量水分的影響及造成該影響的主要原因，進(jìn)而提出了控制和減小環(huán)境溫度和濕度對SF6斷路器中微量水分影響的措施。
1）引言
微量水分是SF6氣體的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)，主要是因?yàn)椋?
①當(dāng)微量水分嚴(yán)重超標(biāo)時(shí)，有可能使開關(guān)絕緣件受潮或產(chǎn)生凝露，從而大大降低其絕緣性能。
②由于SF6被電弧分解后產(chǎn)生HF，SO2，SOF2等有毒氣體，會對金屬件、絕緣件產(chǎn)生腐蝕作用，而水分的存在會加重腐蝕作用。因此，微量水分作為SP6開關(guān)設(shè)備出廠和投運(yùn)前的必試項(xiàng)目，已廣泛地受到重視。下面分別探討環(huán)境溫度及濕度對SP6開關(guān)設(shè)備微量水分的影響及減小影響的措施。
2）環(huán)境溫度及濕度對微量水分的影響
不論是國標(biāo)或部頒標(biāo)準(zhǔn)中，均沒有談及環(huán)境溫度對SF6斷路器氣體中水分含量的影響，而在實(shí)際測量過程中普遍發(fā)現(xiàn)，同一臺開關(guān)設(shè)備在不同季節(jié)、不同溫度下測得的水分含量不一致，特別是冬季和夏季的差別******。在溫度低時(shí)，微量水分值小于部頒標(biāo)準(zhǔn)，而在溫度高時(shí)，微水值可能遠(yuǎn)大于部頒標(biāo)準(zhǔn)[1]。為2003年7月對LW8-40.5型SF6斷路器中微水含量測量的數(shù)據(jù)，LW8-40.5型SF6斷路器中微水含量的測量數(shù)據(jù)μL／L。
同時(shí)，為了更加準(zhǔn)確地觀察溫度對微水的影響，用1臺LW8-40.5型SF6斷路器的A，B相進(jìn)行了連續(xù)1年的跟蹤觀測試驗(yàn)，該開關(guān)A相初始值為20℃時(shí)水分值150μL／L(A相的初始值模擬產(chǎn)品交接試驗(yàn)值)，讓該開關(guān)B相初始值為20℃時(shí)水分值300μL／L(B相的初始值模擬產(chǎn)品運(yùn)行試驗(yàn)值)，斷路器A，B相充氣壓力均為0.45MPa。通過跟蹤觀測試驗(yàn)，得到的微水含量隨周圍空氣溫度和觀測時(shí)間變化的曲線。
當(dāng)溫度低時(shí)微水含量小，溫度高時(shí)微水含量大。當(dāng)環(huán)境溫度由25℃變化到36℃后，開關(guān)235，236，237中的微水含量分別增大了140，170，365μL／L。
同一個(gè)開關(guān)在不同的溫度和不同的季節(jié)時(shí)微量水分相差很大，當(dāng)環(huán)境溫度小于20℃時(shí)，微水含量變化相對小一些，根據(jù)觀測，溫度由10℃到15℃時(shí)，A相微水含量增大了221μL/L，B相增大了55μL/L：溫度由15℃到20℃時(shí)，A相增大了481μL／L，B相增大了651μL／L。當(dāng)環(huán)境溫度大于20℃后，微水含量變化比較大，溫度由20℃到25℃時(shí)，A相微水含量增大了115μL/L，B相增大了112μL／L；溫度由25℃到30℃時(shí)，A相增大了114μL/L，B相增大了153μL／L；溫度由30℃到40.5℃時(shí)，A相增大了154μL，B相增大了153μL／L；溫度由35℃到40℃時(shí)，A相增大了156μL／L，B相增大廠169μL／L。
由前分析可以看出，在不同的溫度時(shí)，微量水分相差很大，引起水分含量不同的原因在于：
(1)斷路器內(nèi)部零部件(如電流互感器、吸附劑)在加工：、儲存與裝配過程中必定要吸附空氣中的水分，這些水分很難通過短時(shí)間抽真空的方法全部清除，因此相當(dāng)一部分的水分仍會吸附在零部件中。由于零部件中的水分含量往往大于干燥SF6氣體中的水分含量，在使用過程中就會慢慢地向SP6氣體中排放。當(dāng)溫度增加時(shí)，分子熱運(yùn)動加速導(dǎo)致零部件中放出的水分增加，使氣體中的含水量增大；溫度降低時(shí)又可能從氣體中吸附一部分水分．使氣體中的水分含量減小。
(2)設(shè)備外殼內(nèi)壁會吸附水分子，當(dāng)溫度升高時(shí)會釋放水分子，而溫度降低時(shí)會吸附水分子[2]。而外殼內(nèi)壁的這種吸附作用又和材料結(jié)構(gòu)有關(guān)，結(jié)構(gòu)緊密、致密性好的材料，其吸附水分子的能力就弱；而結(jié)構(gòu)疏松，致密性差的材料，其吸附性就強(qiáng)(當(dāng)然前提條件是不使SF6氣體泄漏)。現(xiàn)以LW8-40.5，LW36-126兩種產(chǎn)品比較說明溫度對SF6斷路器水分的影響。
LW8-40.5是落地罐式結(jié)構(gòu)，其外殼是鑄造件，其內(nèi)壁吸附水分子的能力比較強(qiáng)：，當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，由于鋁的導(dǎo)熱性好，很快引起開關(guān)內(nèi)部溫度升高，一方面吸附在大外殼、小外殼(均為鑄鋁件)內(nèi)壁上的水分被蒸發(fā)引起微量水分的增加；另一方面，互感器、絕緣件、吸附劑中吸收的水分也被蒸發(fā)出來，亦引起微量水分的升高。反之溫度降低時(shí)，水分被大、小外殼內(nèi)壁吸收，其微量水分值就降低，具體表現(xiàn)為冬天處理微量水分相當(dāng)容易，而在夏天處理微量水分則相當(dāng)困難。
而LW36-126 SF6開關(guān)為瓷套式斷路器，其外殼是瓷套，不帶CT。由于瓷套結(jié)構(gòu)緊密，致密性強(qiáng)，吸附水分子能力弱，再加上其熱傳導(dǎo)性差，開關(guān)內(nèi)部溫度不容易上升，環(huán)境溫度對其微量水分的影響不如LW8-40.5開關(guān)顯著。具體表現(xiàn)在不論冬天或夏天，溫度高或者低，微量水分的處理都相當(dāng)容易，一般抽一兩次真空即可達(dá)到技術(shù)要求。
通過觀察分析發(fā)現(xiàn)，環(huán)境濕度對SF6開關(guān)中微量水分的影響主要是在SF6斷路器裝配前或裝配過程中，而裝配完成后，由于SF6開關(guān)良好的密封性能，濕度幾乎對微量水分沒有什么影響，零部件在存放或裝配過程中，如果環(huán)境濕度越大，吸附在部件表面的水分子就越多，反之亦然。因此規(guī)定SF6裝配車間的相對濕度應(yīng)控制在60%以-下，、由此可以看出，微量水分隨環(huán)境濕度的增大而增大、控制或減小環(huán)境溫度及濕度對微量水分影響的措施對戶外SF6開關(guān)設(shè)備而言，可以在出廠前對SF6斷路器進(jìn)行嚴(yán)格的控制，使環(huán)境溫度對水分的影響控制在最小。事實(shí)表明，SF6斷路器微水含量越小，環(huán)境溫度對它的影響越不明顯，微量水分的增值就越小。
現(xiàn)在國標(biāo)中規(guī)定，SF6斷路器在運(yùn)行前微量水分不大干150μL／L(20℃)[3、4]，而在實(shí)際工作中，環(huán)境溫度為20℃的可能性很小，而國家現(xiàn)在未給出環(huán)境溫度和微量水分關(guān)系的校正曲線，這就要求廠方不論在何種環(huán)境溫度下進(jìn)行測試，均不應(yīng)大于150μL/L 也就是說對廠方提出了更嚴(yán)格的要求?？梢酝ㄟ^以下幾個(gè)方面加以控制。
(1)SF6斷路器在充填氣體前，必須對氣體的含水量進(jìn)行測定，不符合標(biāo)準(zhǔn)的氣體[5](我國有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，新SF6氣體中的水分含量不得大寸：64μ/L[6] )不得裝入SF6，斷路器。
(2)優(yōu)化外殼設(shè)計(jì)，選擇致密性好、熱傳導(dǎo)性差的材料作為外殼。改進(jìn)SF6斷路器的密封結(jié)構(gòu)，提高密封面的加工精度與裝配質(zhì)量，選用優(yōu)質(zhì)的密封墊圈，減少外界水蒸氣的進(jìn)入。
(3)嚴(yán)格工藝要求，零部件清洗后都必須進(jìn)烘箱內(nèi)進(jìn)行干燥處理，在烘箱內(nèi)冷卻后取出，不可高溫取出以免吸潮，應(yīng)避免在濕度高時(shí)裝配。如果不是馬上進(jìn)行裝配應(yīng)保存在低溫烘箱內(nèi)，重點(diǎn)是電流互感器、外殼、絕緣件，這是控制微量水分的根本；如果零部件本身水分很小，溫度即使升高，其微量水分值也可以達(dá)到技術(shù)要求。
(4)開關(guān)裝入吸附劑后應(yīng)盡快對開關(guān)進(jìn)行封閉，并進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到133Pa時(shí)，還應(yīng)繼續(xù)抽真空1h以上，應(yīng)盡快排除開關(guān)內(nèi)水分(因裝配時(shí)，開關(guān)內(nèi)的水分等于大氣中的水分)，以免水分滯留在開關(guān)內(nèi)。
(5)要嚴(yán)格出廠檢測并按溫度、季節(jié)不同調(diào)整微水值的合格標(biāo)準(zhǔn)，如冬天可把微量水分值控制在801μL／L以下，夏天控制在120μL/L以下。這樣就可以滿足不同溫度時(shí)微量水分值不超過150μL/L的要求。
環(huán)境濕度對微量水分的影響只是在部件存放或裝配過程中，因此可以通過裝配前部件放置在低溫烘箱內(nèi)，裝配時(shí)控制裝配車間的溫度約在25℃，相對濕度60%以下，裝配完后抽真空至133Pa下并充入合格的高純氮，從而消除濕度對微量水分值的影響。
3）結(jié)語
環(huán)境溫度對SF6，斷路器微量水分的影響貫穿產(chǎn)品生產(chǎn)、運(yùn)行的整個(gè)過程，并隨溫度上升而增大，溫度降低而減小，其影響無法消除，但可以通過在生產(chǎn)過程中進(jìn)行科學(xué)合理的工藝安排來盡量減小其影響。環(huán)境濕度對SF6。斷路器微量水分的影響隨濕度增加而增加，但它僅在裝配前或裝配過程中起作用，而這種影響可通過抽真空、充氮處理來加以消除，在運(yùn)行中則幾乎沒有影響。
