10-35KV SF6充气柜六氟化硫气体的检测和处理  (本文刊登于“高压开关”杂志 2019 第四期，技术沟通请与本人联系）
金学江（上海科石科技发展有限公司，上海市，浦东，201318）
摘要：
目前国内的10-35KV SF6充气柜厂家众多，但行业中从业技术人员大多数源自于电气、电器等专业，对于SF6气体的专业知识了解较少。充气柜厂家总体上对于充气柜中SF6检测、分析、处理也认识薄弱。本文对充气柜在生产过程中涉及SF6部分的检测分析与处理进行了全面的概述，重点阐述了SF6微水测试、微水处理、检漏。
 
SF6微水的测试
一、微水测试主要在以下三个环节进行：
1.SF6进货检验：SF6进货检验标准 GB/T 12022-2014
2.充气柜生产过程水分测试
3.充气柜出厂测试；
以上项目2、项目3， 按照DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》规定，对于灭弧隔室新投运和大修后SF6开关水分含量不得超过150ppm ，运行中则不超过300ppm。
SF6纯气灌入柜体后，要静置24小时，然后进行微水检测；

  采用进口传感器的SF6微水仪（露点仪）

 
二、微水仪的选择
   微水仪根据制造原理，可分为电解质、阻容法和冷镜法；
目前建站常用的是阻容法，阻容法精度相对较低，进口传感器一般可达⼠1^OC，国产传感器一般可到⼠2^OC，但目前由于国产传感器的稳定性较差，一次校准可使用时间甚至不超过3个月，建议不宜选用。
冷镜法传感器精度高，可达⼠0.2^OC，但由于制造工艺复杂，价格很高，使用维护要求较高，一般充气柜工厂不建议选用。
 

采用冷镜法的微水仪（露点仪）

 
 
充气柜的检漏
充气柜检漏可分为两种结果，一种是判断是否漏；另外一种是找到漏点。
判断泄漏是否超出规定范围
批量生产判断是否漏的三个检漏方法：箱式氦检漏、箱式氢检漏、扣罩法SF6检漏
方法一：10-35KV充气柜批量检漏采用氦真空箱检漏系统。
1.      检测漏率：0.1%/年：1.2×10^-6Pa.m³/S
2.      检漏节拍：可以由使用单位和制造单位协商确定；
3.      氦回收率：≥98％；
4.      检漏仪开检（真空箱内）压力：≤20pa ；
5.      工件抽空压力：≤1000pa （压力向上可调）；
6.      工件氦回收压力：≤1000pa （压力向上可调）；

 
方法2：真空箱氢检漏系统也可用于充气柜的批量检漏

真空箱氢检漏比较氦检的优势：
1、  设备成本低，由于无需回收环节，设备成本低15%左右；
2、  整体检漏效率高，减少了回收环节，整体效率提升15-20%；
3、  没有本底污染，氢分子有很好的扩散性，逃逸性很强，吸附及粘滞性很低；
4、  不会由于气体回收循环使用造成检测气体的二次污染和水分超标；
氦检的缺点：
1、检出的不合格品有一小部分找不到漏点；
2、  检出的合格品，有一小部分过段时间发现漏了；
3、  氦气的循环使用导致气室被污染，水分偏高；
 
方法3：扣罩法检漏
扣罩法检漏又俗称包扎法，可以采用将充气柜整个装进塑料袋，也可定制多个金属外壳（金属外壳数量可按照生产规模确定，该金属外壳底部安装有密封条，压在地面后，可有效密封，金属外壳靠近底部位置，设有2-4个带密封阀的小孔，可用于检漏仪检测），将充完SF6的充气柜装入塑料袋或金属外壳内，等候12小时或24小时，然后采用SF6定量检漏仪，在塑料袋底部或金属外壳底部进行检测。
采用扣罩法检漏，其可靠性和灵敏度可远远超过箱式氦检漏或氢检漏。其缺点是需要占用较大的场地空间，但实际上效率也是不错的，比如3间隔的充气柜采用箱式检漏一个循环下来时间也会大于40分钟，一台真空箱检漏设备12小时能检测的3间隔充气柜大概为18台。但是如果采用扣罩法检漏，
扣罩之后等候时间为12小时，每台扣罩准备时间约1分钟，检测时间为1分钟。所以说，这种扣罩法的效率实际上远远高于箱式检漏。
理论上，扣罩法可满足无限量的生产检漏，检漏的可靠性和精度又远远高于真空箱氦检漏。

 GIS 的局部包扎法检漏（扣罩法）

 接触法检漏
 
发现泄漏超标之后要找出漏点
   找漏点,一般采用的方法是SF6定量检漏仪检漏和氦质谱吸枪检漏。在箱式检漏或者扣罩法检漏过程中，发现有泄漏之后，应采用SF6定量检漏仪进行查找漏点。
查找到漏点之后，应举一反三，对找到的漏点进行案例分析，提出整改方法，进行培训教育，这样可以有效提升，充气柜气室或装配的一次合格率。
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使用LF-301  SF6定量检漏仪进行接触法检漏

 
SF6检漏相关的标准有《电力设备交接和预防性实验规程》国家电网公司DL/T596 GB 50150-2006 和GB/T 11023-2018 高压开关设备六氟化硫气体密封试验方法
查找漏点时的注意事项：
1、  如果车间现场有较高浓度的SF6,就难以找到。
2、选择合适的检漏仪器，按照标准，应选用灵敏度不低于0.01PPm SF6定量检漏仪作为检漏工具，同时应考虑检漏仪的稳定性和使用维护成本。
从实际应用来看，查找漏点位置，建站常用的工具是SF6定量检漏仪，一种高频磁场低压电离原理研制的SF6定量检漏仪，该类产品在市场上的应用超过20年，20年的不断技术进步和创新，经历了市场的检验，这种原理的SF6定量检漏仪，已经成为行业的普遍选择，质量稳定、灵敏度高、使用维护无成本、性价比高、寿命长达10年以上。
 
SF6去水分
 SF6去水分的方法很多，目前常用的是抽真空、烘烤干燥、干燥气体反复充灌、干燥剂、除湿仓库、绝缘件材料的选择、全自动去水分设备；


 
一、抽真空
该过程的作用是封箱之后将罐体（柜体）内空气抽出，抽真空的目的是抽出空气，降低水分；
要求极限真空度10Pa,采用的设备是抽真空补气装置（抽真空补气小车），也可采用SF6回收装置进行抽真空操作，抽真空装置的核心技术参数是：真空度；

一般情况下采用KSCZ-4 抽真空补气装置即可满足要求。
由于10-35KV  SF6充气柜气室常采用3mm钢板制成，其可承受的压力一般为-53Kpa，约半个大气压。
所以单一的采用抽真空补气装置，无法完全抽走气室内空气，也就无法达到完全去除水分的目的。
该设备如果与真空箱配合，将充气柜真空抽至100pahuo甚至10pa ,对于去水分是比较有效的方法。

 
二、干燥空气或N2干燥
通过反复充入干燥空气或N2进行干燥，并通过测试微水是否合格；反复采用干燥空气或N2干燥的方法主要缺点在于需要多次拆除和拧上管路，费时耗工。
 
对于抽真空和干燥空气反复的充灌，我们建议采用KS3000-CZ充气柜全自动去水分系统,代替。
 

在该过程中，只需一次将KS3000-CZ与充气柜接口相连接，该设备将自动多次循环回收SF6和回充干燥SF6，并自动测试微水值，直到气室内水分达到设定值，设定值一般可设定为60-80Pppmv
充气柜全自动去水分系统，是在了解众多充气柜厂家生产中为水分达标
该设备对于充气柜量产水分达标具有重要作用
 
三、干燥剂
   在充气柜的去水分环节中，干燥剂是一个必不可少的辅助方法，从经验来看，单独采用干燥剂是无法解决SF6水分超标的问题。但是干燥剂对于抵充绝缘件中缓慢释放的水分，是非常有用的。
干燥剂是一个专业的介质，对于干燥剂的选择和使用，要注意以下：
1、选择规范厂家生产的干燥剂，万不可随意在某宝采购；
2、采购进厂的干燥剂应该是密封保存的；
3、安放干燥剂的数量以每个间隔气室200-300g为宜。
   
四、 绝缘件烘烤
      烘烤有两种方式，一种是绝缘件烘烤，另外一种是充气柜整体烘烤；烘烤温度一般在70度左右，时间一般在2-3小时；
  烘烤是件非常费时和耗能的方式，为了达到烘烤的效果，我们建议如果采用了烘烤工艺，就尽量再加一道抽真空环节，在烘烤及冷却过程中，如果辅以抽真空方式，烘烤效果才会体现，如果烘烤冷却过程在自然环境下进行，烘烤效果不明显。
烘烤过程将水分排出，在冷却过程将水分吸收。完全是浪费。

 
五、除湿仓库
采用除湿仓库用来存放绝缘件，是个比较简单容易实现，成本低，耗时少的方法。有几个注意点：
1、  在常温下绝缘件吸收水分是缓慢的，去除水分也是缓慢的；所以在除湿仓库里要存放7天以上。
2、  除湿仓库应保持尽可能密封，墙体材料应采用密封性好的材料，仓库内湿度保持20-30%；
3、  仓库货物进出和人员进出，要尽可能减少次数；
4、  仓库货物进出要先进先出；
 
六、绝缘件材料选择
    绝缘件的材料宜选用憎水性材料，有条件时应尽量环氧树脂等表面密度高，水分吸收少的材料。有时候在绝缘件表面涂刷漆面也是减少水分的有效方法。
 
充气柜快速有效的达到水分合格，是一项综合治理工作，不是一个简单的某一个方法就可有效解决，
我们的建议方法是：
1、 建一个除湿仓库，仓库湿度保持20-30%，存放一周；
2、 封箱时单间隔放干燥剂300g;
3、 真空箱检漏充注SF6之后，立即使用KS3000-CZ 全自动去水分系统进行去除水分。


根据我们的经验，以上方法比较简单有效。


 
 
SF6气体的充灌
SF6充灌，可以采用多种方式：在采用箱式检漏时，一般在检漏结束之后，就会充注SF6;
不采用箱式检漏时，可以采用SF6抽真空充气装置或SF6回收装置中的SF6充气功能进行充注。
也可直接采用气瓶加减压阀的方式进行。
 
减压阀的选择要注意：
高压端一般建站量程为25Mpa;低压端量程建议不大于1Mpa，0.4 Mpa或者0.25 Mpa更好。
我们一般的中压柜SF6充注压力一般为绝对压力1.35Bar,也就是0.135 Mpa.所以量程太大，对于充气精度是不合适的。
充气的温度补偿，我们标准的1.35Bar,指的是20⁰C环境温度，如果环境温度为40⁰C，其实际充注压力应该是1.35*(273+20)/273=1.448;
如果环境温度为10⁰C，其实际充注压力应该是1.35*(273-10)/273=1.30;
温度对压力的影响是很大的，建议考虑温度补偿。
 
 
生产过程中发现充气柜漏气或水分不合格的处理方法
     可使用KS3000-CZ 充气柜全自动去水分系统，将气体回收到设备内的储气罐内。