SF6是一种应用于高压设备气体电介质,它已广泛应用于断路器、GIS、变压器等电

气设备。SF6气体的耐电强度高、灭弧能力强、通常无液化问题、化学稳定性好,它是现今为止

绝缘和灭弧介质。GIS等组合电气设备需要大量的SF6气体,并且这些设备一般都在现

场组装,现场充气。目前大型设备充SF6气体是一个比较困难的问题。主要问题有,(1)充气速度

太慢,延误组装时间,大大加长了施工工期;(2)SF6钢瓶内剩余大量SF6气体,造成严重浪费,增加

了电力成本。

        2 SF6设备充气难的原因

        SF6气体在钢瓶内呈液态储存,经减压阀变成气态后充入电气设备,这种充气过程在物理学

上称为汽化。液体中分子的平均距离比气体中小得多,汽化时分子平均距离加大、体积急剧增

大,需克服分子间引力并反抗大气压力作功。因此,汽化需要吸收热量,汽化所需热量可以由自

身、周围物体或周围环境提供,当提供的热量不能满足汽化需要的热量时,液态物体的自身温度

就要降低,液态SF6温度降低,汽化的速度就会减慢,也就是充气的速度减慢了。当液态SF6温度

降到凝固点以下时,SF6就会变成固态,这时汽化的速度就更慢了。我们看到的现象就是:SF6钢

瓶下部会结一层厚厚的冰,如果我们向钢瓶上泼些水,水会立刻结成冰,这就说明此时钢瓶内部远

远低于零摄氏度,充气几乎停止。

这种现象在冬季最为明显,因为冬季气温低。将一个满瓶的SF6钢瓶接入设备进行充气,当

充气进行大约5分钟左右时,钢瓶下部就会开始结冰,充气速度明显减慢。到8分钟左右时结冰

就已经很厚,充气基本停止。在夏季的时候,虽然气温比较高,但在充气到7分钟左右时,钢瓶底部

也会开始结冰,充气速度明显减慢。到10分钟左右时,结冰会变厚,充气基本停止。这时我们就

只能将冰冻的钢瓶卸下,换上一个新的钢瓶继续充气。这个被冰冻的钢瓶内还有大约60%以上

的气体,如果我们弃之不用,那么我们就浪费了大量的SF6气体。SF6气体是很昂贵的,这样就大

大增加了电力设备的成本。如果将钢瓶放在阳光下,让其自然融化,则需要很长的时间。在夏季

至少要放置3小时以上才能再次使用,在冬季至少要放置5小时以上才能继续使用。GIS设备需

要大量的SF6气体(不同厂家的设备需要气体量不同,假设一个GIS电气间隔需要2瓶SF6气体,

一个GIS共10个电气间隔),一个电气间隔用3-4瓶气体进行轮流充气,当钢瓶底部结冰,速度慢

了就换上其他的钢瓶继续充气。当设备间隔内气体压力增加后,由于钢瓶内的压力与电气间隔

内SF6气体压力差减小,也会减慢充气速度。把一个电气间隔充到标准压力至少需要5～6小

时。一个GIS组合电气充完气体就需要50～60个小时,冬季所需时间会更长,并且每个钢瓶

内都会剩余大量的SF6气体,会造成大量浪费。并且需要多次更换充气钢瓶,有可能对设备内

SF6气体的微水含量造成影响。

        3 减少充气时间的方法

怎么才能减少充气时间,减少钢瓶内剩余的气体量,一直是现场充气需要解决的问题。各大

型电气设备厂家和供电施工单位使用了很多方法,虽然提高了一点充气速度,但仍然有很大缺

点。

方法一:在充气的同时,用木柴等可燃物直接对钢瓶底部加热。这种方法可以提供钢瓶内

SF6汽化所需的热量,但会将SF6钢瓶底部烧黑,不利于厂家对钢瓶的回收,并且木柴燃烧产生的

热量大且不均匀,钢瓶内温度极低,由于局部剧烈受热,很可能导致SF6钢瓶爆炸,因此这种方法是

不可行的。

方法二:在充气的同时,用电热毯等加热设备裹住SF6钢瓶,用电热毯通电后产生的热量来提

供钢瓶内SF6汽化所需的热量。由于电热毯功率小,不能平衡钢瓶内SF6汽化所需的热量。并

且钢瓶底部结冰后,电热毯将冰融化产生的水会使电热毯受潮,甚至短路,烧毁,发生火灾,这种方

法也是不可行的。

方法三:在充气的同时,将钢瓶放到大功率的取暖设备上。这种方法由于钢瓶受热面积小,也

只能提供一部分汽化所需的热量,并且也只是局部受热仍然可能造成钢瓶的爆炸。这种方法也

是不可行的。

方法四:在充气的同时,用喷灯的火焰烘烤钢瓶表面。钢瓶用起重设备吊起,喷灯的火焰均匀

的在钢瓶表面行走,这样不至于使钢瓶因局部受热而爆炸,但现场操作起来比较困难,需要起重设

备和专人使用喷灯烘烤。并且喷灯的火焰不能平衡钢瓶内SF6汽化需要的热量。在冬季的时候,

用这种方法充气,8分钟左右钢瓶底部就会出现结冰,10分钟左右就基本停止充气。这种方法仍

然没有有效的解决充气时间长和钢瓶内剩余气体多的难题。

        4 水循环加热法

我们通过多次GIS大型电气设备充气的试验,现在已基本形成一整套完整的充气方法,这种

方法不仅极大的缩短了充气时间,并且可以使钢瓶内的气体使用率在96%以上。用这种方法我

们充完一个8个间隔的GIS组合电气设备,总共使用了17瓶SF6气体,共用时8个小时。一

满瓶的SF6气体只需要30分钟便可以充入设备内,中间不需要更换其他的钢瓶,并且充完气

的钢瓶内剩余的SF6气体量少于4%,这不仅极大的缩短了充气所需的时间,且充分的使用了SF6

气体,大大减少了电力设备的成本。减少了更换钢瓶的次数,同时也减小了对设备内SF6气体微

水含量的影响。

        4.1 准备用品

绝缘胶垫一张、大号塑料水桶(高度大于50cm、桶口直径大于2倍SF6钢瓶直径)1个、热

水器(普通烧水用的热水器即可,功率在800～1000W每个)8个、起重设备,便于将钢瓶吊起(条件

不允许的施工现场也可以不用)、220V电源、绝缘橡胶手套2付、温度计1个。

        4.2 充气的具体步骤

        (1)将大号塑料水桶内倒入2/3的水,放在绝缘胶垫上。

        (2)将待充气的钢瓶用起重设备吊起后,放在水桶内,水桶内的水不溢出即可。钢瓶的底部不

要接触大号塑料水桶的底部。如果施工现场没有起重设备,可以俩个人一起将SF6钢瓶抬起,直

立放入桶的中间部位,底部用砖头垫起,钢瓶底部距离桶底留有3-5cm的间隙,便于水的循环。

        (3)在水桶内放入4个热水器,热水器的使用要按照我们日常生活中烧水的方法,热水器烧水

部分要放入水中,且不可以让水进入热水器的电气部分。

        (4)接好充气装置,打开阀门进行充气。

(5)接好热水器,观察水的温度变化,桶内水的温度控制在30～40摄氏度之间。工作人员要带

绝缘橡胶手套,禁止直接用手接触SF6钢瓶和热水器。如果发现钢瓶底部结冰,水桶内的水温度

不高时,可以增加1-2个热水器,增加热量。如果发现水桶中水的温度过高,要及时减少1～2个热

水器,以减少桶内热量。降低水的温度,可以减慢充气速度。提高水的温度可以加快充气速度。

        (6)发现SF6钢瓶内气体已经很少,充气困难时。先停热水器,将热水器全部拔掉,然后在停止

充气。更换新钢瓶重复步骤1～6。