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SF6在线微水及分解物带电处理应用技术问答:

发布时间:2023-06-06 点击数:2444

:为什么验收合格的GIS气室运行一段时间SF6微水会超标:

:有多方面的原因:

1)GIS设备在制造、安装、检修过程中都可能会接触水分,抽真空或者干燥过程不彻底,一断时间后微水会逐步升高。

2)GIS设备的绝缘件带有少量水分,如环氧树脂浇注品时SF6电气设备当中的固体绝缘的主要的材料,其含水量通常在0.1%~0.5%这个范围中,PT/CT里面聚酯薄膜里面也含义水分,这些在固体绝缘材料中的水分会伴随着时间的而慢慢释放掉,吸附剂随着时间逐步饱和,里面水分逐步渗出。

(3)充放气自封阀、法兰或铸造件沙眼等密封性能不好,很多人疑问:为什么检漏仪测不出SF6气体泄漏,但是微水会上升?

这是因为水分子直径小于SF6气体分子直径,SF6的分子直径为4.56×10-10m,水分子的直径为3.2×10-6m,SF6分子为球状,水分子是细长棒状设备内部水分浓度是以ppmm/ppmv单位计算,环境中湿度是以xx%为单位计算,内外浓度差会达到几十万到百万倍。

另外。在气室SF6气体的压力比外界高5倍,但外界的水分压力比内部高。例如,断路器的充气压力为0.5MPa,SF6气体水分体积分数为30×10-6,则水的压力为0.5×30×10-6=0.015×10-3MPa,外界的温度为20℃时,相对湿度70%,则水蒸气的饱和压力为2.38×10-3×0.7=1.666×10-3MPa,所以外界水压力比内部水分高1.666×10-3/0.015×10-3=111倍。而水分子呈细长棒状形结构,其等效分子直径仅为SF6分子的千分之几,渗透力极强。

那么在内外部水分气压差和浓度比增大的时候,所以水分子会很容易在环境湿度及温度升高时从这些密封性较差的地方渗入SF6的设备的里面。

例如在2015年投运的厦门火炬ABB 220KVGIS,由于采用新技术,气室数量是常规的几倍,每个气室体积非常小,铸造壳体壁比较薄,铸造时壳体金属里面有气泡的空隙

测不到气体泄漏和压力降低,但是微水处理完又很快超标。就是由于环境湿度大,水分子从铸造的弧形金属面渗透。

(4)环境温度升高,SF6气体中的水分也增高;环境湿度增大,SF6气体中的水分也增大。

(5)检修过程中抽真空不彻底会影响气室金属壁及绝缘材料的干燥效果,国家抽真空标准是<133pa,如果抽真空时间不够或者密封性不好,也很难达到彻底干燥的效果,南网专家组在几十年的实践后将真空度标准改到40pa, 实际工作中,如果气室抽真空可以到达<20pa后再抽4-6小时并停机后可以保持不上升,基本上可以确定气室没有泄漏点,而且检修后的气室微水基本上多年后也没有超标的,用这种方法也可以省掉检漏的环节(必须有一个可靠的高精度真空测量表)。

附:水的沸点与真空度的关系图表:

温度

压强Pa

温度

压强Pa

--40

12.8

--14

180.9

--38

16.1

--13

198.1

--36

20.1

--12

216.9

--34

24.9

--11

237.3

--32

30.9

--10

259.4

--30

38.4

--9

283.3

--28

47.1

--8

309.4

--26

57.2

--7

377.6

--24

70.1

--6

368.1

--22

85.8

--5

401

--21

94.4

--4

436.8

--20

102.9

--3

475.4

--19

113.3

--2

517.2

--18

124.6

--1

562.1

--17

136.9

0

610

--16

150.4

1

657.3

--15

165

2

705.3


可以看到真空度在133pa时,微水的蒸发温度是-17-18度之间,真空度达到40pa微水在温度-30度左右就可以蒸发。


:使用HT369R06在线SF6微水和分解物装置的优势:

: (1)此创新成果颠覆传统的变电站停电检修处理方法,在电网负荷持续上升的情况下,可以直接产生停电带来的直接经济损失。

(2)减少由于处理气体过程中产生的排放和损耗,协助国家及全球实现碳中和的目标.

(3)可以节约停电回收SF6,抽真空,用高纯N2干燥清洗,回充气体以及检修完成后送电前需要重新打耐压测试的等处理环节和时间。节省大量的人力物力。

(4)对于在运行中的GIS,有些停电的气室由于旁边的气室有正常的压力,厂家为了安全考虑,担心气室隔板变形或者压爆,不允许对处理的气室抽真空,有些只运行压力降半或者回收到1bar左右,这样根本不可能彻底解决微水及分解物超标的问题。

(5)可以避免由于分子筛失效需要解体更换的工序。


:使用HT369R06在线SF6微水和分解物装置可以达到的净化效果:

答:1)设备安装了4个粒子和干燥过滤器,采用特殊的活性氧化铝+分子筛混合材料进行过滤,

微水是很容易处理的,超过1000ppmv几天时间就会降低到,<100ppmv.

(2) WO3、CUF2、WOF4≥1um的固态粒子,HF, SO2, SOF2, SO2F2, SF4,SF2等分解物可以逐步被吸附。

(3) 通常经过10天左右的循环,对失效的分子筛也会得到很好的改善。


:带电使用HT369R06在线SF6微水和分解物装置有安全风险吗:

答:(1)安全风险是我们考虑的首要话题,我们从2015年产生了此概念后,2016年在德国DILO制造出第一台样机进行多次试验干燥,然后在南网东莞板桥培训试验基地进行离线测试,考虑了各个安全环节,经过多次升级,在2018年4月在东莞牛山110KV站对一个严重超标的PT进行首次挂网运行12天,达到完美的效果,又不断地升级改造,现在已经升级到了第6代产品。截止2023年6月,已经在中国的110KV,220KV,550KV GIS站成功运行大约50个多个气室。

2023年3月,南方电网正式为此产品批准颁发了入网许可证。

(2)密封泄漏是本产品运行中最大的风险,我们的设备100%采用德国DILO原厂的连接管道和自封接头,所有部件和控制系统也全部为德国原装,DILO做为世界SF6气体处理的领导者,DILO的理念:所有连接部件和自封接头保证绝对密封,此工艺和密封原理经历了全球用户70年的验证和用户的认可。

(3)我们设备只连接充放气接口一条管路,每次循环只对密度继电器绿色安全范围内很少了的超标气体进行抽取处理,非常保守的压力范围不会触发到黄色报警区域,更不会触发到红色的闭锁区域。


4)在临近气室的接口处安装了压力传感器,实时对气室的压力监测和起到保护作用

(5)我们设备安装了高灵敏可靠的SF6红外泄漏报警装置,如果200平方米范围的环境有SF6泄漏,设备所有电磁阀自动闭锁,设备自动停机。报警闭锁SF6浓度值可以自行设定。


:如果资金有限可以租用吗?

答:如果购买资金有限,我们专业的团队可以协助用户在现场采用租赁的方对超标气室进行带电处理。