近年來SF6開關設備含水量超標已不是個別現象，這對電網的安全運行構成了嚴重的威脅。文章從水分的來源入手，分析了各種因素對SF6氣體中含水量發生的影響；探討了含水量標準現存的問題，以及測量的儀器、方法和置信度等問題，并提出了降低含水量的辦法。
SF6開關設備微水含量測量儀器標準
SF6氣體優異的絕緣與滅弧性能，使SF6開關設備得到了廣泛的使用。在我國SF6斷路器的使用量：500kV電網為100%；330kV電網在60%以上；220kV電網近20%；在35～110kV系統的使用量也逐年增加。
多年的運行經驗表明：保證SF6開關設備可靠運行的重要環節是：防止SF6氣體的泄漏和對SF6氣體中的水分進行有效的監視。電力部《1994年全國高壓開關工作總結和事故分析》中指出：“1994年110kV及以上電壓等級的SF6斷路器共發生事故8次(其中進口設備3次)，障礙49次，其中嚴重漏油(指液壓機構)9次，漏氣16次(占障礙總數的32.6%)，國產、進口設備都存在這類問題，是SF6斷路器使用中需特別重視的問題。”國際大電網會議13-06工作組在1988～1991年間，對63kV以上70708臺*年壓氣式SF6斷路器的可靠性進行了調查，結果表明：漏氣占SF6斷路器次要故障的39%。這是從斷路器大量監視信號得到的。同時，指出需要改進SF6的密封，以提高可靠性。
近年來SF6開關設備含水量超標已不是個別現象，其起因多屬制造和組裝工藝不良所致。以500kVSF6斷路器為例，在運行條件基本相同的情況下，法國M．G公司的FA系列和法國的FX-32DL型SF6斷路器微水超標的臺數占該型斷路器投運量的40%，而三菱、日立和西門子公司生產的SFM-550、OFPT-50和3AS5型SF6斷路器卻未發現這種問題，看來與法國生產技術條件要求不嚴格有關。當然，微水超標的現象也與下列因素有關，諸如：現行標準沒有涉及到環境溫度因素；環境溫度對微水測量值有影響，以及由于使用測量儀器的不同而引起測量誤差等等。這是本文需要重點評述的問題。
1開關設備中水分的來源與危害
1.1水分的來源
1.1.1SF6新氣中固有殘留水分。這是由于生產工藝過程中不可能絕對排除水分的緣故。因此IEC和一些國家對SF6新氣中的水分含量作了如表1的規定。
表1IEC及一些國家SF6氣體水分含量標準×10-6 項目 IEC 日本 德國 美國 中國 重量比 ＜15 ＜8 ＜5 ＜8.9 ＜8 體積比 ＜121.95 ＜65.04 ＜40.65 ＜72.36 ＜65.04
信息來自:輸配電設備網
注：重量比＝0.123×體積比。
1.1.2設備零部件，特別是環氧樹脂支撐件和拉桿中吸收的水分是最主要的水源，且大部分是在組裝時進入元件和容器內表面的。這些存在于硬件中的水分，在某些條件下還可以擴散到SF6氣體中。
1.1.3外部侵入的水分。由于水蒸汽分子直徑(等于3.2隆)比SF6氣體分子直徑(等于4.56隆)小，另外SF6斷路器中SF6氣體中水份的分壓力比環境空氣中的水蒸氣分壓力小得多，因此在密封不良時，接觸部分就會形成微小的孔洞或裂紋，即便SF6氣體不泄漏也難以避免水分的侵入。因此對SF6開關設備嚴密性的要求，要比防止SF6氣體向外泄漏的要求更高。
1.2SF6氣體中水分的危害
1.2.1SF6氣體中混雜的水分通常以水蒸汽形式存在。在較低溫度下，水蒸汽可能凝結成露附著在零件表面，如附著在絕緣件表面就有可能產生沿面放電。實際上SF6開關設備的內絕緣事故主要是由SF6氣體中水分凝露造成的。
1.2.2水分的危害更主要的是在電弧作用下SF6氣體分解過程中產生反應。在電弧或電暈高溫作用下，SF6將被分解為SF4，SO2F2(氟化硫酰)，SOF2(氟化亞硫酰)，HF和SO2等有毒物質。生成物HF(氫氟酸)是所有酸中腐蝕性最強的，SO2遇水會生成亞硫酸H2SO3，這也是有腐蝕性的物質。由此看來，如SF6氣體中含有水分，不僅降低設備的絕緣強度，而且危害人體健康，因而控制SF6氣體中水分含量是十分必要的。
2環境溫度對SF6氣體中水分含量的影響
在對SF6斷路器進行微水測量時發現，對同一臺斷路器，由于測量時環境溫度不同，其測量結果相差很大，且微水測量值隨環境溫度的增高而增大(見表2)。
法國專家認為設備外殼的內壁隨著溫度的降低會吸附SF6氣體中的水分子，反之放出水分子。這指出了環境溫度對測量結果有很大影響的原因。同時還提供了考慮到外殼內壁吸附水分的校正曲線。圖中的一組曲線表示在20℃時，水分含量在150×10-6～1500×10－6的SF6，當環境溫度在-20～50℃范圍變化時其水分的變化情況。
在英文雜志《ElectricalWorld》—1992，206(3)P58～60的“減少GIS中的水分提高可靠性”一文中對此問題是這樣論述的：“水分子通過兩種不同的機理存在于硬件中：吸收和吸附。水分在某些條件下可擴散入SF6中，例如，試驗往往表明，水分在冬天低于夏天(見圖2)。”
西安高壓電器研究所也曾對SF6氣體含水量與環境溫度值的關系進行研究。通過一年的時間，試驗出比較符合實際運行溫度變化情況的一組曲線(見圖3)。他們認為：由于設備的零部件暴露在空氣中吸收了空氣中的水分，這些水分附著在材料表面或分子間隙內，由于這些零部件材質的含水量大于充
表2不同環境溫度下各斷路器微水含量的測量值 項目 FA2-252型 FX-22DL型 FA4-550型 西安供電局
信息來自:輸配電設備網
330kV 湖北雙河
06A柱 湖北鳳凰山
03A柱 湖北鳳凰山
01B2柱 環境溫度/℃ 15 21 4 25 32 12 18.5 11 29 5 26.5 微水含量
/×10－6 A B C A B C 218 910 1231 920 1180 978 1596 420 1116 225 335 220 190 360 355
一種典型GIS氣室中水分隨溫度的變化入的SF6氣體的含水量，于是它們便向SF6氣體中排放。當溫度增加時，零部件的水分放出量增加，使SF6氣體的含水量增加。而當溫度降低時，容器內壁以及零部件吸回一部分水分，使SF6氣體的含水量降低。這就造成電器設備中SF6氣體的含水量與環境溫度有關。
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