电气设备六氟化硫气体预防性试验分解物

电网公司电气设备六氟化硫气体预防性试验（分解物试验）2011年省大赛高压试验工和油务员技能竞赛第一部分基础知识介绍第二部分分解物测量方法第三部分分解物测量存在的问题第四部分提高分解物测量准确度的方法破坏性放电固体、液体、气体介质及组合介质在高电压作用下，介质强度丧失的现象。局部放电导体间绝缘仅被部分桥接的电气放电。这种放电可以在导体附近发生也可以不在导体附近发生。当外加电压在电气设备中产生的场强，足以使绝缘部分区域发生放电，但在放电区域内未形成固定放电通道的这种放电现象，称为局部放电。SF6电气设备放电类型闪络沿绝缘介质表面(固-液、固-气)发生的破坏性放电材料：导体、固体绝缘、气体绝缘火花放电在气体（液体）介质中发生的破坏性放电材料：导体、气体击穿在固体介质中发生的破坏性放电材料：导体、固体绝缘SF6电气设备破坏性放电放电：绝缘介质绝缘子制造时造成的空隙里的局部放电空隙固体介质与电极收缩系数不同，形成气泡或空隙GIS腔体内可以移动的

金属微粒材料：固体绝缘、气体SF6电气设备局部放电表面放电：在绝缘表面或表面上方的局部放电绝缘子表面的制造缺陷，微观上的凹凸不平表面吸附杂质、污秽等包括油污、颗粒、水分材料：导体、绝缘材料、气体SF6电气设备局部放电尖端放电在强电场的作用下，物体 部分发生的一种局部放电。尖端造成场强集中导体和外壳内表面上的金属突起固体绝缘表面上的微粒、突起

材料：导体、固体绝缘、气体SF6电气设备局部放电悬浮电位放电：因悬浮电位引起的局部放电。

金属导体间接触不良，按其阻抗形成分压，产生电位差材料：导体、固体绝缘、气体SF6电气设备局部放电电晕放电电晕放电是局放的一种形式。电晕放电是极不均匀电场中特有的气体自持放电形式，它与其他形式的放电的区别在于电晕放电电流并不取决于电源电路中的阻抗，而取决于电极外气体空间的电导电晕放电有如下几种效应：（1）具有声、光、热效应，造成能量损耗SF6电气设备局部放电电晕放电有如下几种效应：在尖端或电极的某些凸起处，电子和离子在局部强电场的驱动下，高速运动并与气体分子交换动量，形成所谓的“电风”，引起电极和导线的振动。电晕产生的高频脉冲电流造成对无线电的干扰。SF6电气设备局部放电电晕放电有如下几种效应：电晕产生的高频脉冲电流造成对无线电的干扰在空气中产生O3、NO、NO2，在其他气体中也会产生很多化学反应。O3是强氧化剂，NO、NO2与水分形成酸性物质。电晕放电是有机绝缘材料老化因

一SF6电气设备局部放电过热分解：导体或固体绝缘温度过高造成固体绝缘或SF6气体分解当超过500℃后，SF6明显分解固体绝缘材料分解温度更低，超过100℃已经开始分解材料：固体绝缘、气体绝缘SF6电气设备过热故障局部放电的电气测量法：局部放电量局部放电非电测量法声学检测-超声波局放仪电磁波检测-高频、特高频局放检测仪光学检测-设备 红外光谱法化学检测：色谱法、电化学法、光学法局部放电检测方法化学检测：色谱法、电化学法、光学法、离子迁移法、光声光谱法色谱法：气相色谱法-热导、氢火焰、火焰光度、氦离子电化学法：电化学传感器光学法：红外光谱-红外光谱仪、激光红外分解物检测方法分解物的产生影响因素电场强度-离子化、粒子碰撞动能温度-材料分解、粒子碰撞动能材料-分解物种类（初始分解物→化学反应→较稳定分解物→吸附平衡）材料包括：导体固体绝缘气体（SF6、空气、水蒸气）分解物的产生初始分解物不同的电场强度、温度、材料，初始分解物差别很大化学反应氧化反应和还原反应，多数放电都是注入电子，主要以还原反应为主，除金属外，基本是从高价态→低价态分解物的产生吸附平衡不同分解物，在设备吸附平衡差别很大表面（主要是吸附剂）的最后SF6气体中分解物的浓度是以上各种过程综合作用的结果。分解物的产生吸附与平衡固体表面性质分解物的性质扩散速度（动力学）物理吸附和化学吸附分解物的产生分解物-组分氧化碳、氧化氮二氧化硫硫化氢氟化碳氟硫化合物

氟硫氧化合物固体粉尘分解物的产生金属表面铝、铜、铁及其合金（包括不锈钢）表面非金属表面环氧树脂、橡胶、硅橡胶、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚酯等高分子材料表面；陶（电）瓷表面；吸附剂表面SF6电气设备表面金属表面铝、铜、铁及其合金（包括不锈钢）表面（1）壳体GIS壳体的材料有铁、铝金属。铁壳体用得比较多的厂家是

开关厂，但现在逐步被铝壳体取代，使用铁壳体的GIS逐步减少SF6电气设备

表面（2）（母线）导体SF6设备 主母线材料分为：铝、铜、铝锰合金和铝镁合金。（3）法兰盘、连接板断路器、互感器、套管的连接法兰盘也基本是铝。SF6电气设备表面近年来，GIS的法兰盘由整体环氧树脂浇注件被不锈钢和环氧树脂浇注件替代（4）触头铜钨（钨50%~90%）银钨（钨30%~80%）铜铬（铜25%~50%）SF6电气设备

表面O、Ag-ZnO)铜石墨、银石墨银基氧化物触头(Ag-CuO、A（5）

罩触头、接头

罩，互感器线圈罩SF6电气设备

表面非金属表面环氧树脂、橡胶、硅橡胶、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚酯等高分子材料表面；陶（电）瓷表面；吸附剂表面（1）环氧树脂GIS：绝缘子、套管筒体互感器：筒体、线圈支柱绝缘子、聚酯绝缘纸的粘接SF6电气设备表面避雷器：金属氧化物固定安装杆套管：筒体、绝缘子（2）橡胶、硅橡胶套管：硅橡胶外绝缘GIS、CT：橡胶衬垫、密封圈、密封板密封硅橡胶SF6电气设备

表面聚四氟乙烯、聚乙烯、聚酯等电工用塑料断路器：聚四氟乙烯-灭弧室气缸、灭弧喷嘴

PT、CT：线圈-聚酯薄膜绝缘纸CT：均压筒-聚酯薄膜绝缘纸

套管：均压筒-聚酯薄膜绝缘纸绝缘漆、防锈漆SF6电气设备

表面GIS：壳体内表面-防锈漆、绝缘漆GIS壳体材料有铝、铁；制作工艺有焊接和铸件。焊接壳体需磨光焊缝（残留焊缝高小于2mm），磨去鱼鳞纹、尖角，手摸无扎手，内表面喷丸并涂环氧铁红底漆。铸造壳体需磨去突起尖角，手摸无扎手，内涂环氧铁红底漆。SF6电气设备

表面绝缘浸渍纤维：绝缘纸、漆布、漆管和扎带陶瓷套管：支柱陶瓷GIS：陶瓷母线支撑绝缘子吸附剂表面

氧化铝、分子筛SF6电气设备

表面活性氧化铝开关 吸附剂，吸附量%≥20，比表面积m2/g≥450，平均孔径约1~10nm。分子筛分子筛是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成分子筛分子尺寸大小（通常为0.3~2.0

nm）的孔道和空腔体系，从而具有筛分分子的特性。SF6电气设备

表面气体行业常用的分子筛型号：A型：钾A(3A)，钠A(4A)，钙A(5A)，X型：钙X(10X)，钠X(13X)Y型：钠Y，钙Y分子筛的种类有很多种，用于SF6电气设备的主要是5A、13X分子筛（10A）。静态水吸附%≥20，比表面积m2/g≥500~700SF6电气设备

表面金属元素Al、Cu、Fe、W、Ag、Cr、Cd和Zn。非金属元素S、F、H、C、Si、O、NSF6电气设备

表面涉及的元素一个气室的表面积几平方米～几十平方米（吸附剂除外）；1kg吸附剂的表面积几十万平方米；表面积比值一个气室中吸附剂表面积约为其他表面积的一万多倍。SF6电气设备表面积吸附剂种类开关 吸附剂和5A分子筛用量为充入SF6气体质量的5%~15%，一般取10%,但最少为1kg。SF6电气设备吸附剂用量（1）固体表面的不完整性和不均匀性表面结构中的晶格缺陷表面的粗糙性和多孔性表面层内化学组成的变化粘污物

-

空气

-F2O3

-

F3O4

–

FeO

-Fe”覆盖层固体表面的基本特征（2）固体的结合键和表面的力场化学键：离子键、共价键（金属键）物理键： 键、氢键①定向作用力(静电力)②诱导作用力③分散作用力(色散力)固体表面的基本特征固体表面的表面能和表面张力固体表面的驰豫、重构及双电层固体的表面行为吸附-气体湿润-液体粘附-固体固体表面的基本特征吸附的分类吸附原理：物理吸附和化学吸附吸附方式：静态吸附和动态吸附物理吸附吸附剂与吸附质之间通过分子间引力（即）而产生的吸附。化学吸附力吸附剂与吸附质之间发生化学作用，生成化学键引起的吸附。吸附SF6电气设备中存在物理吸附和化学吸附。静态吸附静态吸附是通 体的自然对流，扩散到达吸附剂的表面而产生吸附作用。该吸附方式所需设备的结构简单，但吸附速度较慢。SF6电气设备中的吸附方式较多采用静态吸附方式。吸附动态吸附动态吸附是使气体在吸附层中强制流动，并循环通过吸附剂而产生吸附作用的方式，其吸附速度较快，但设备较复杂。吸附吸附平衡吸附平衡是指在一定温度和压力下，气固两相充分接触，最后吸附质在两相中达到平衡的状态。在系统达到吸附平衡时，吸附质的吸附和解吸仍然在继续，只是吸附质的吸附和解吸两者相等，所以说，它是一种动态平衡。达到平衡时的吸附量常用表示。吸附平衡吸附量在一定温度和压力下，吸附质在气-固两相中达到平衡的状态，这时吸附剂的吸附量称为吸附剂的平衡吸附量。吸附吸附平衡过程气体从气相向吸附剂表面扩散(外扩散)；气体从吸附剂外表面向内表面扩散(内扩散)气体吸附在吸附剂表面上；气体在吸附剂表面进行化学反应(化学吸附)气体从吸附剂表面上解吸；气体从吸附剂内表面向外表面扩散(内扩散)气体从吸附剂外表面向气相扩散(外扩散)。吸附温度气体吸附是放热过程，所以，无论物理吸附还是化学吸附，温度升高时吸附量减少。压力无论物理吸附还是化学吸附，压力增加，吸附量都增大。气-固界面吸附的影响因素吸附等温线吸附剂的性质吸附剂的极性、酸碱性、孔结构、表面积气体的性质气体分子的极性、分子大小、分子结构、酸碱性气-固界面吸附的影响因素气-固界面吸附的影响因素聚合物中各种基团的摩尔吸湿量（25℃）相对湿度%基团30507090烃基-CH3,=CH2,CH0.0000150.0000250.0000330.000045苯基

0.0010.0020.0030.004-Cl0.0030.0060.0150.06-O-0.0060.010.020.06-CN0.0150.020.0650.22-C=O0.0250.0550.110.2-OH0.350.50.751.5-NH20.350.50.751.5第一部分基础知识介绍第三部分分解物测量存在的问题第四部分提高分解物测量准确度的方法第二部分分解物测量方法分解物检测仪测量组分：SO2、H2S、CO测量方法：电化学-电化学传感器测量仪器：分解物检测仪SF6气体分析仪测量组分：SO2、H2S、CO，其他组分测量方法：色谱+电化学测量仪器：SF6气体分析仪SF6设备分解物测量方法降低绝缘强度当气体分解物含量超过一定限度时，SF6气体的稳定性会受到破坏，耐压及击穿电压下降，对电气设备危害很大。固体粉尘吸附在固体绝缘表面，破坏表面绝缘性能腐蚀气体分解物多数都是酸性物质，对设备

材料造成腐蚀SF6设备中分解物的危害毒性-工作场所中SF6气体及具毒性分解物的容许含量SF6设备中分解物的危害毒性气体及固体名称容许含量(TLV—TWA)六氟化硫SF61000µL/L四氟化硫SF40.1µL/L四氟化硫酰SOF42.5mg/m3氟化亚硫酰SOF22.5mg/m3二氧化硫SO22µL/L氟化硫酰SO2F25µL/LSF6设备中分解物的危害工作场所中SF6气体及具毒性分解物的容许含量毒性气体及固体名称容许含量(TLV—TWA)十氟化二硫S2F100.025µL/L十氟化二硫—氧S2F10O0.5µL/L四氟化硅SiF42.5mg/m3氟化氢HF3µL/L二硫化碳CS210µL/L三氟化铝AlF32.5mg/m3氟化铜CuF22.5mg/m3化二甲基硅Si(CH3)2F21

mg/m3正确选择接头，要求密封良好，防止漏气选用不锈钢或黄铜制造，

使用铁材接头。接头要清洁干净，无破损和毛刺。必要时用500W以上的电吹风干燥接头部分。现场测量过程连接试验管道仪器出口阀门仪器进口阀门接头连接连接试验管道接头连接现场分解物测量注意事项准确测量设备SF6气体压力，要把阀门4关闭关闭现场分解物测量注意事项测量分解物时，阀门6不是必选，如果有的话，要打开并尽可能开大，尽可能让仪器出口压力等于大气压力打开现场分解物测量注意事项分解物检测仪的电化学传感器，是扩散式传感器，依靠气体扩散进入电解池进行检测，测量室的压力对测量结果影响非常大判断分析注意事项SF6气体扩散性差扩散是理想气体的特性之一，理想气体可以扩散到容器的任何角落。在SF6电气设备中，气体并不是理想气体，根据多年经验，SF6电气设备中气体的扩散性较差。气体的扩散性能影响到气体浓度的均匀性和平衡时间判断分析注意事项设备四氟化碳(%质量)二氧化硫μL/L硫化氢μL/LA相0.136.90.43B相0.23>14659C相0.1214.71.0某断路器三相连接成一个气室。发生放电故障到测试时间近一年半时间。各相组分远没有达到平衡。这些数据说明，SF6设备气体的扩散性很差，特别是三相通过管路连接成一个气室的情况判断分析注意事项对于 或接近

，如果是三相连接成一个气室，测试的结果基本是三相的平均值（压力相等）。如果

浓度较大，怀疑可能存在潜伏性故障时，有条件的话，要分相测量，这样才能对设备状态

分析。判断分析注意事项对于多个气室连接成一个气室，且连接管道较长，测试的时候要注意，虽然测试数据看似稳定，但实际上测试的结果远没有达到设备气室中的气体平均值。可以根据管路的直径和长度，估算一下需要排除多少气体。判断分析注意事项做判断分析时，要注意平衡时间问题，特别是新投运、新更换气体的情况下。一般预防性试验标准规定指标是在设备投运，SF6气体中组分充分平衡的条件下的测试数据。分解物浓度较小（与湿度不同），要注意管路的吸附和反应，最好选用聚四氟乙烯管安全预控措施对在以往试验中曾经发生 体取样口不能自动闭合而造成漏气记录的设备，且又未进行维修或更换，不能进行试验，应修复后方可进行试验。设备的SF6气体压力已接近

值，应通知值班人员，说明情况，待补气后或安排停电时才进

试安全预控措施对于手动阀控制进出气口类型的设备，如发生被测试设备的进出气阀漏气，应关闭支柱阀或关闭试验用的连接管取样阀，并立即通知值班进行紧急处理对于自动顶压阀控制进出气口类型的设备，装接气体接头后，检查接驳口有无漏气现象，如发现大量漏气，则应停止下一步测试工作，并立即将气体接头拆下，恢复取样口原貌，通知值班安全预控措施对于自动顶压阀控制进出气口类型的设备，测试结束后，应关闭手动控制阀，再把接驳口拆下。如发现大量漏气，应立即重新驳接取样阀，不能强行取下取样阀，并立刻通知值班等待检修处理；如发现微量漏气，则应反复接驳两次，仍不能排除，立即通知值班，并将具体情况填写现场检修试验记录安全预控措施试验过程中开关在自动装置控制下动作，应立即关闭气路，并向值班了解情况，以确定是否继续进行试验试验过程中和试验后检查气体压力，如气体压力不足或有疑问时，马上通知值班SF6气体突然大量泄漏，试验立即现场，马上通知值班安全预控措施电气设备SF6气体测量工作现场应配备防毒面具和防毒器具。进入室内SF6设备室进行试验前，必须开启抽风机通风不少于15分钟；试验 在检测过程中，通风必须始终保持良好，试验的尾气排放管必须排出室外，保证室内的氧气含量不少于18%，SF6含量少于1000μL/L。安全预控措施试验 必须处于上风口；在仪器气体输出口接长管，将被试气体导走或回收；必要时戴防毒面具在设备防爆泄压装置附近逗留测试完毕后取样阀门恢