Hoe beïnvloedt het dauwpunt van SF6-gas de isolatieprestaties van elektrische apparatuur?

Hoe beïnvloedt het dauwpunt van SF6-gas de isolatieprestaties van elektrische apparatuur?

1. Een hoog dauwpunt vermindert de diëlektrische sterkte (isolatiecapaciteit van de kern) van SF6.

• Vocht bevordert ionisatie onder elektrische belasting: Watermoleculen in SF6 ioniseren eerder bij blootstelling aan een hoge spanning dan zuivere SF6-moleculen. Geïoniseerde waterdamp vormt vrije elektronen en geladen deeltjes, waardoor 'geleidende paden' in het gas ontstaan.
• Gecondenseerd vocht verergert het probleem: als het dauwpunt te hoog is (bijvoorbeeld boven -40 °C voor GIS-systemen in bedrijf), condenseert waterdamp in SF6 tot vloeibaar water of ijs op koude oppervlakken van apparatuur (zoals isolatiehulzen). Vloeibaar water is een geleider en zelfs een dunne laag kan het vermogen van de isolatieopening om spanning te weerstaan ​​drastisch verminderen, wat kan leiden tot partiële ontladingen (lokale elektrische doorslag) of volledige kortsluitingen.
• Meetbare impact: Studies tonen aan dat wanneer SF6's dauwpunt Als de temperatuur stijgt van -50°C naar -20°C (een typisch scenario met 'overmatige vochtigheid'), kan de diëlektrische sterkte met 30%–50% dalen, waardoor de apparatuur kwetsbaar wordt voor storingen, zelfs bij de nominale spanning.

2. Een hoog dauwpunt veroorzaakt de vorming van geleidende/corrosieve bijproducten.

• Reactiemechanisme: SF6 ontleedt onder hoge spanning in zwavelfluoriden (bijv. SF4, SF2); deze verbindingen reageren vervolgens met vocht (H₂O) tot waterstoffluoride (HF), zwaveldioxide (SO₂) en andere zure bijproducten.
• Invloed op isolatie:
  • HF en SO₂ zijn beide stoffen met een lage weerstand; ze hechten zich aan het oppervlak van vaste isolatoren (bijvoorbeeld epoxyhars, keramische hulzen) en vormen een geleidende film, waardoor de oppervlakteweerstand van de isolator wordt verlaagd.
  • Na verloop van tijd laat deze film lekstroom door, waardoor de isolator opwarmt en de veroudering ervan versnelt (bijvoorbeeld door scheuren en afbladderen), wat de isolatie verder verzwakt.

3. Een hoog dauwpunt tast vaste isolatiematerialen aan.

• Corrosie van vaste isolatoren: HF (een sterk zuur) reageert met de silica-, hars- of metaalcomponenten in vaste isolatoren. Het lost bijvoorbeeld de silica in epoxyhars op, waardoor microbarsten op het isolatoroppervlak ontstaan.
• Verminderde isolatieweerstand: Deze scheuren en oppervlakte-erosie vormen paden voor elektrische lekstroom. De volumeweerstand van de isolator (een belangrijke indicator voor de isolatieprestaties) kan met 1 à 2 ordes van grootte dalen, waardoor deze niet langer in staat is om hoge spanningen effectief te blokkeren.
• Risico op uitval op lange termijn: Verslechterde vaste isolatoren zijn gevoelig voor 'flashover' (elektrische doorslag aan het oppervlak) tijdens spanningsschommelingen (bijv. blikseminslagen of stroompieken in het net), wat kan leiden tot ongeplande uitval van apparatuur.

Praktische norm: Waarom dauwpuntlimieten verplicht zijn

• IEC 60480: Vereist een dauwpunt van ≤ -40°C voor SF6 bij het gebruik van GIS (en ≤ -50°C voor nieuwe apparatuur vóór de ingebruikname).
• IEEE 1125: schrijft voor dat regelmatig dauwpuntmetingen moeten worden uitgevoerd om te garanderen dat het vochtgehalte binnen veilige grenzen blijft, als onderdeel van het GIS-onderhoud.