聚氨酯吸附SF6對(duì)高壓開(kāi)關(guān)產(chǎn)品檢漏影響

顏晨光，劉宏斌，王光明

（1.西安西電開(kāi)關(guān)電氣有限公司，陜西 西安710077；2.西安西電高壓開(kāi)關(guān)有限責(zé)任公司，陜西 西安710018）

0 引言

電流互感器（CT）是GIS開(kāi)關(guān)產(chǎn)品中必不可少的關(guān)鍵元件之一，對(duì)于CT在GIS中安裝方式有螺桿壓緊式、整體環(huán)氧澆注式、聚氨酯澆注固定式。螺桿壓緊式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等特點(diǎn)；整體環(huán)氧澆注式CT具有體積小、質(zhì)量輕、絕緣性好和可靠性高等特點(diǎn)；聚氨酯澆注固定式具有固定可靠、工藝過(guò)程簡(jiǎn)潔，能源消耗低等優(yōu)點(diǎn)。隨著電力系統(tǒng)向超高壓、特高壓、大容量方向的發(fā)展，電力系統(tǒng)對(duì)其設(shè)備安全可靠運(yùn)行的要求日益增高，因電壓等級(jí)的不斷提高，電流互感器體積增大，產(chǎn)品制造難度加大，需要對(duì)CT使用原料充分研究，保證電網(wǎng)安全和可靠運(yùn)行[1-5]。

由于高壓開(kāi)關(guān)產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程，存在多次檢漏工序，而且產(chǎn)品檢漏，主要通過(guò)使用SF6檢漏儀進(jìn)行檢測(cè)，尤其外置式CT結(jié)構(gòu)GIS采用包扎法檢漏時(shí)，存在將CT部分包覆到檢漏區(qū)域中，如果聚氨酯具備一定吸附SF6能力，且處于SF6濃度較大的環(huán)境之中，容易因?yàn)槠湮絊F6并散發(fā)于包扎法檢漏檢測(cè)環(huán)境中，導(dǎo)致SF6檢漏儀檢出值超標(biāo)，錯(cuò)誤判定開(kāi)關(guān)產(chǎn)品漏氣，因此對(duì)聚氨酯是否具備吸附SF6能力進(jìn)行研究。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

智能六氟化硫檢漏儀；SF6檢漏儀檢測(cè)時(shí)，所用儀器精度整定到1×10-8μL/L；DHG-400電熱恒溫鼓風(fēng)烘箱。

1.2 試樣材料選擇

CT澆注專用環(huán)氧樹(shù)脂體系；CT澆注聚氨酯體系。

1.3 吸附原理

吸附是非均勻相物質(zhì)在兩相界面上發(fā)生的傳質(zhì)與富集過(guò)程：當(dāng)流體(氣體或液體)與固體或多孔性固體顆粒相接觸時(shí)，流體中的某些成份會(huì)在固體表面積聚。根據(jù)吸附劑與被吸附物質(zhì)之間的相互作用情況，一般將吸附過(guò)程分為物理吸附與化學(xué)吸附兩種類型。當(dāng)吸附不涉及任何化學(xué)反應(yīng)并且過(guò)程可逆時(shí)，稱之為物理吸附；反之，吸附涉及化學(xué)反應(yīng)且不可逆時(shí)則為化學(xué)吸附。本文所涉及的吸附類型，僅考慮物理吸附類型。

1.4 判定吸附性能方法

根據(jù)在一定體積、一定濃度的SF6環(huán)境中，不同物質(zhì)在時(shí)間一定的情況下，其對(duì)氣體的吸附能力不同，吸附于樣品表面的氣體量是不同的，然后將樣品放置在相同體積、相同狀況的空氣環(huán)境中，樣品吸附的SF6氣體將散發(fā)于該環(huán)境中，通過(guò)一定時(shí)間后，環(huán)境中SF6濃度將發(fā)生變化，通過(guò)檢測(cè)該環(huán)境的SF6濃度，即可判斷該樣品對(duì)SF6吸附能力。

1.5 吸附樣塊方案

（1）在對(duì)聚氨酯材料體系，測(cè)試其吸附六氟化硫性能時(shí)，設(shè)計(jì)制作聚氨酯試樣類型，制備了三類聚氨酯樣塊，即無(wú)發(fā)泡樣塊(正常樣塊)、發(fā)泡輕微樣塊、發(fā)泡較多樣塊。見(jiàn)圖1～圖3。

圖1 A樣（不發(fā)泡）

圖2 B樣（發(fā)泡輕微）

圖3 C樣（發(fā)泡較多）

（2）在測(cè)試環(huán)氧樹(shù)脂材料和聚氨酯材料吸附六氟化硫性能時(shí)，所采用的試樣為體積相近的標(biāo)準(zhǔn)試樣塊，見(jiàn)圖4～圖5。

圖4 聚氨酯材料樣塊

圖5 環(huán)氧樹(shù)脂材料樣塊

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

將制備好的樣塊，在DHG-400電熱恒溫鼓風(fēng)烘箱中，經(jīng)過(guò)烘干處理后，放入規(guī)格相同自封口塑料袋中，向袋中充入SF6氣體，放置24 h后，將樣塊從自封口塑料袋中取出，放入新的自封口塑料袋中，靜置40 h時(shí)，用儀器精度整定到1×10-8μL/L的智能六氟化硫檢漏儀，分別測(cè)試自封口塑料袋SF6氣體濃度值，以判斷不同形態(tài)聚氨酯、及環(huán)氧樹(shù)脂材料體系與聚氨酯材料體系吸附SF6氣體性能。

2.2 不同聚氨酯樣塊的實(shí)驗(yàn)

A、B、C三類聚氨酯樣塊SF6氣體檢漏儀檢測(cè)值圖片見(jiàn)圖6～圖8，SF6氣體檢漏濃度值見(jiàn)表1。

圖6 A樣SF6值

圖7 B樣SF6值

圖8 C樣SF6值

表1 SF6氣體檢漏濃度值（μL/L）

由表1數(shù)據(jù)可知，發(fā)泡越多，其材料表面積越大，吸附SF6能力越強(qiáng)，即聚氨酯材料吸附SF6能力，與其與氣體的接觸表面積成比例，對(duì)聚氨酯材料，隨發(fā)泡量增大，其表面積增大，在SF6氣體中，與氣體的接觸越多，吸附于聚氨酯表面的氣體越多，當(dāng)樣塊轉(zhuǎn)移到充滿空氣的自封口塑料袋后，吸附于聚氨酯表面的SF6氣體，隨時(shí)間逐漸散發(fā)到自封口塑料袋內(nèi)，使得不同樣塊袋內(nèi)SF6氣體濃度不同。

2.3 聚氨酯樣塊與環(huán)氧樹(shù)脂樣塊的實(shí)驗(yàn)

環(huán)氧樹(shù)脂材料體系與聚氨酯材料體系SF66氣體檢漏儀檢測(cè)值圖片見(jiàn)圖9～圖10，SF6氣體檢漏濃度值見(jiàn)表2。

圖9 聚氨酯樣SF6值

圖10 環(huán)氧樹(shù)脂樣SF6值

表2 SF6氣體檢漏濃度值（μL/L）

由表2數(shù)據(jù)可知，環(huán)氧樹(shù)脂材料樣袋中SF6濃度值 (6.4×10-8μL/L)，聚氨酯材料樣袋中SF6濃度值(1.4×10-5μL/L)，證明環(huán)氧樹(shù)脂吸附 SF6能力，遠(yuǎn)低于聚氨酯材料吸附SF6能力，吸附能力差異約200倍，環(huán)氧材料分子構(gòu)成見(jiàn)圖11，聚氨酯材料分子構(gòu)成見(jiàn)圖12，對(duì)兩種材料的分子組成對(duì)比，可知環(huán)氧樹(shù)脂固化體系中，其分子結(jié)構(gòu)包含的苯環(huán)數(shù)量遠(yuǎn)高于聚氨酯固化體系，應(yīng)由于苯環(huán)結(jié)構(gòu)分子穩(wěn)定性高，同等條件下，其本身固有體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它分子體積，SF6氣體分子在其上不易浮著，其吸附SF6能力降低。

圖11 環(huán)氧樹(shù)脂主要分子構(gòu)成

圖12 聚氨酯主要分子構(gòu)成

3 結(jié)論

（1）環(huán)氧樹(shù)脂材料與聚氨酯材料都具有一定的吸附SF6氣體的能力（或特性），聚氨酯材料吸附SF6能力遠(yuǎn)高于環(huán)氧樹(shù)脂材料吸附SF6能力（差異約200倍）。采用聚氨酯材料將會(huì)影響包扎法檢測(cè)高壓SF6開(kāi)關(guān)設(shè)備年漏氣率檢驗(yàn)的數(shù)據(jù)，采用環(huán)氧樹(shù)脂材料影響較少。

（2）外置式CT結(jié)構(gòu)GIS采用包扎法檢漏時(shí)，采用聚氨酯材料將會(huì)影響包扎法檢測(cè)GIS年漏氣率的檢測(cè)結(jié)果，需采取相應(yīng)措施，避免CT部分處于包扎檢漏范圍中。