SF6是一種應(yīng)用于高壓設(shè)備氣體電介質(zhì),它已廣泛應(yīng)用于斷路器、GIS、變壓器等電

氣設(shè)備。SF6氣體的耐電強(qiáng)度高、滅弧能力強(qiáng)、通常無液化問題、化學(xué)穩(wěn)定性好,它是現(xiàn)今為止

絕緣和滅弧介質(zhì)。GIS等組合電氣設(shè)備需要大量的SF6氣體,并且這些設(shè)備一般都在現(xiàn)

場組裝,現(xiàn)場充氣。目前大型設(shè)備充SF6氣體是一個(gè)比較困難的問題。主要問題有,(1)充氣速度

太慢,延誤組裝時(shí)間,大大加長了施工工期;(2)SF6鋼瓶內(nèi)剩余大量SF6氣體,造成嚴(yán)重浪費(fèi),增加

了電力成本。

        2 SF6設(shè)備充氣難的原因

        SF6氣體在鋼瓶內(nèi)呈液態(tài)儲(chǔ)存,經(jīng)減壓閥變成氣態(tài)后充入電氣設(shè)備,這種充氣過程在物理學(xué)

上稱為汽化。液體中分子的平均距離比氣體中小得多,汽化時(shí)分子平均距離加大、體積急劇增

大,需克服分子間引力并反抗大氣壓力作功。因此,汽化需要吸收熱量,汽化所需熱量可以由自

身、周圍物體或周圍環(huán)境提供,當(dāng)提供的熱量不能滿足汽化需要的熱量時(shí),液態(tài)物體的自身溫度

就要降低,液態(tài)SF6溫度降低,汽化的速度就會(huì)減慢,也就是充氣的速度減慢了。當(dāng)液態(tài)SF6溫度

降到凝固點(diǎn)以下時(shí),SF6就會(huì)變成固態(tài),這時(shí)汽化的速度就更慢了。我們看到的現(xiàn)象就是:SF6鋼

瓶下部會(huì)結(jié)一層厚厚的冰,如果我們向鋼瓶上潑些水,水會(huì)立刻結(jié)成冰,這就說明此時(shí)鋼瓶內(nèi)部遠(yuǎn)

遠(yuǎn)低于零攝氏度,充氣幾乎停止。

這種現(xiàn)象在冬季最為明顯,因?yàn)槎練鉁氐汀⒁粋€(gè)滿瓶的SF6鋼瓶接入設(shè)備進(jìn)行充氣,當(dāng)

充氣進(jìn)行大約5分鐘左右時(shí),鋼瓶下部就會(huì)開始結(jié)冰,充氣速度明顯減慢。到8分鐘左右時(shí)結(jié)冰

就已經(jīng)很厚,充氣基本停止。在夏季的時(shí)候,雖然氣溫比較高,但在充氣到7分鐘左右時(shí),鋼瓶底部

也會(huì)開始結(jié)冰,充氣速度明顯減慢。到10分鐘左右時(shí),結(jié)冰會(huì)變厚,充氣基本停止。這時(shí)我們就

只能將冰凍的鋼瓶卸下,換上一個(gè)新的鋼瓶繼續(xù)充氣。這個(gè)被冰凍的鋼瓶內(nèi)還有大約60%以上

的氣體,如果我們棄之不用,那么我們就浪費(fèi)了大量的SF6氣體。SF6氣體是很昂貴的,這樣就大

大增加了電力設(shè)備的成本。如果將鋼瓶放在陽光下,讓其自然融化,則需要很長的時(shí)間。在夏季

至少要放置3小時(shí)以上才能再次使用,在冬季至少要放置5小時(shí)以上才能繼續(xù)使用。GIS設(shè)備需

要大量的SF6氣體(不同廠家的設(shè)備需要?dú)怏w量不同,假設(shè)一個(gè)GIS電氣間隔需要2瓶SF6氣體,

一個(gè)GIS共10個(gè)電氣間隔),一個(gè)電氣間隔用3-4瓶氣體進(jìn)行輪流充氣,當(dāng)鋼瓶底部結(jié)冰,速度慢

了就換上其他的鋼瓶繼續(xù)充氣。當(dāng)設(shè)備間隔內(nèi)氣體壓力增加后,由于鋼瓶內(nèi)的壓力與電氣間隔

內(nèi)SF6氣體壓力差減小,也會(huì)減慢充氣速度。把一個(gè)電氣間隔充到標(biāo)準(zhǔn)壓力至少需要5～6小

時(shí)。一個(gè)GIS組合電氣充完氣體就需要50～60個(gè)小時(shí),冬季所需時(shí)間會(huì)更長,并且每個(gè)鋼瓶

內(nèi)都會(huì)剩余大量的SF6氣體,會(huì)造成大量浪費(fèi)。并且需要多次更換充氣鋼瓶,有可能對(duì)設(shè)備內(nèi)

SF6氣體的微水含量造成影響。

        3 減少充氣時(shí)間的方法

怎么才能減少充氣時(shí)間,減少鋼瓶內(nèi)剩余的氣體量,一直是現(xiàn)場充氣需要解決的問題。各大

型電氣設(shè)備廠家和供電施工單位使用了很多方法,雖然提高了一點(diǎn)充氣速度,但仍然有很大缺

點(diǎn)。

方法一:在充氣的同時(shí),用木柴等可燃物直接對(duì)鋼瓶底部加熱。這種方法可以提供鋼瓶內(nèi)

SF6汽化所需的熱量,但會(huì)將SF6鋼瓶底部燒黑,不利于廠家對(duì)鋼瓶的回收,并且木柴燃燒產(chǎn)生的

熱量大且不均勻,鋼瓶內(nèi)溫度極低,由于局部劇烈受熱,很可能導(dǎo)致SF6鋼瓶爆炸,因此這種方法是

不可行的。

方法二:在充氣的同時(shí),用電熱毯等加熱設(shè)備裹住SF6鋼瓶,用電熱毯通電后產(chǎn)生的熱量來提

供鋼瓶內(nèi)SF6汽化所需的熱量。由于電熱毯功率小,不能平衡鋼瓶內(nèi)SF6汽化所需的熱量。并

且鋼瓶底部結(jié)冰后,電熱毯將冰融化產(chǎn)生的水會(huì)使電熱毯受潮,甚至短路,燒毀,發(fā)生火災(zāi),這種方

法也是不可行的。

方法三:在充氣的同時(shí),將鋼瓶放到大功率的取暖設(shè)備上。這種方法由于鋼瓶受熱面積小,也

只能提供一部分汽化所需的熱量,并且也只是局部受熱仍然可能造成鋼瓶的爆炸。這種方法也

是不可行的。

方法四:在充氣的同時(shí),用噴燈的火焰烘烤鋼瓶表面。鋼瓶用起重設(shè)備吊起,噴燈的火焰均勻

的在鋼瓶表面行走,這樣不至于使鋼瓶因局部受熱而爆炸,但現(xiàn)場操作起來比較困難,需要起重設(shè)

備和專人使用噴燈烘烤。并且噴燈的火焰不能平衡鋼瓶內(nèi)SF6汽化需要的熱量。在冬季的時(shí)候,

用這種方法充氣,8分鐘左右鋼瓶底部就會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰,10分鐘左右就基本停止充氣。這種方法仍

然沒有有效的解決充氣時(shí)間長和鋼瓶內(nèi)剩余氣體多的難題。

        4 水循環(huán)加熱法

我們通過多次GIS大型電氣設(shè)備充氣的試驗(yàn),現(xiàn)在已基本形成一整套完整的充氣方法,這種

方法不僅極大的縮短了充氣時(shí)間,并且可以使鋼瓶內(nèi)的氣體使用率在96%以上。用這種方法我

們充完一個(gè)8個(gè)間隔的GIS組合電氣設(shè)備,總共使用了17瓶SF6氣體,共用時(shí)8個(gè)小時(shí)。一

滿瓶的SF6氣體只需要30分鐘便可以充入設(shè)備內(nèi),中間不需要更換其他的鋼瓶,并且充完氣

的鋼瓶內(nèi)剩余的SF6氣體量少于4%,這不僅極大的縮短了充氣所需的時(shí)間,且充分的使用了SF6

氣體,大大減少了電力設(shè)備的成本。減少了更換鋼瓶的次數(shù),同時(shí)也減小了對(duì)設(shè)備內(nèi)SF6氣體微

水含量的影響。

        4.1 準(zhǔn)備用品

絕緣膠墊一張、大號(hào)塑料水桶(高度大于50cm、桶口直徑大于2倍SF6鋼瓶直徑)1個(gè)、熱

水器(普通燒水用的熱水器即可,功率在800～1000W每個(gè))8個(gè)、起重設(shè)備,便于將鋼瓶吊起(條件

不允許的施工現(xiàn)場也可以不用)、220V電源、絕緣橡膠手套2付、溫度計(jì)1個(gè)。

        4.2 充氣的具體步驟

        (1)將大號(hào)塑料水桶內(nèi)倒入2/3的水,放在絕緣膠墊上。

        (2)將待充氣的鋼瓶用起重設(shè)備吊起后,放在水桶內(nèi),水桶內(nèi)的水不溢出即可。鋼瓶的底部不

要接觸大號(hào)塑料水桶的底部。如果施工現(xiàn)場沒有起重設(shè)備,可以倆個(gè)人一起將SF6鋼瓶抬起,直

立放入桶的中間部位,底部用磚頭墊起,鋼瓶底部距離桶底留有3-5cm的間隙,便于水的循環(huán)。

        (3)在水桶內(nèi)放入4個(gè)熱水器,熱水器的使用要按照我們?nèi)粘Ｉ钪袩姆椒?熱水器燒水

部分要放入水中,且不可以讓水進(jìn)入熱水器的電氣部分。

        (4)接好充氣裝置,打開閥門進(jìn)行充氣。

(5)接好熱水器,觀察水的溫度變化,桶內(nèi)水的溫度控制在30～40攝氏度之間。工作人員要帶

絕緣橡膠手套,禁止直接用手接觸SF6鋼瓶和熱水器。如果發(fā)現(xiàn)鋼瓶底部結(jié)冰,水桶內(nèi)的水溫度

不高時(shí),可以增加1-2個(gè)熱水器,增加熱量。如果發(fā)現(xiàn)水桶中水的溫度過高,要及時(shí)減少1～2個(gè)熱

水器,以減少桶內(nèi)熱量。降低水的溫度,可以減慢充氣速度。提高水的溫度可以加快充氣速度。

        (6)發(fā)現(xiàn)SF6鋼瓶內(nèi)氣體已經(jīng)很少,充氣困難時(shí)。先停熱水器,將熱水器全部拔掉,然后在停止

充氣。更換新鋼瓶重復(fù)步驟1～6。