户外 GIS 盆式绝缘子水分子超标的影响分析与防水技术的研究

户外高压电网中的 GIS（气体绝缘开关设备）因其卓越的绝缘性能和紧凑的设计结构，已广泛应用于电力系统的核心节点。该设备使用六氟化硫（SF6）气体作为绝缘介质，其绝缘性能对于保障高压输电的安全与稳定至关重要[1-3]。在户外环境中运行的 GIS 设备，其绝缘特性和结构完整性面临着自然环境因素的挑战，其中微水（微量水分）的超标问题引起了电力行业的高度关注。

微水超标问题通常难以被直接观察，但其对 GIS 设备的影响却不容小觑。当 SF6 气体中水分含量超出限定标准时，会严重影响气体的绝缘特性，增加了系统短路，甚至永久损坏的风险。此外，超标的微水还可能引起设备内部电导率上升，加剧电流负荷，导致局部过热，从而加速设备老化，缩短其使用寿命。因此，监测和控制户外 GIS 设备中的微水含量，对于电网的可靠运行和设备维护管理具有至关重要的作用。

一、微水超标现象及影响

在微水超标的情况下，水分对 GIS 设备的绝缘影响主要体现在饱和状态和未饱和状态两种情形。当水分在 GIS 设备内部达到饱和状态时，以液态水雾的形式存在。此时，若温度下降，水分子易在绝缘部件表面凝结形成凝露。这种凝露现象增加了设备表面的导电性，极易引发闪络现象，从而导致绝缘性能的下降。此外，在电弧作用下，过量的水分会与 SF6 气体的分解物反应，生成腐蚀性较强的 HF 等酸性物质。这些腐蚀性产物逐步侵蚀绝缘材料，进一步削弱绝缘性能，甚至导致设备的机械操作失灵。而在长期积累的水分作用下，设备的绝缘部件可能遭受不可逆的损坏。

总结来说，微水超标不仅会降低 SF6 气体的绝缘性能，还会在设备内产生腐蚀性气体，加剧设备的老化。因此，控制户外 GIS 设备中的水分含量对于保障设备的长期运行稳定性和电力系统的供电可靠性具有重要意义。

二、GIS 气体中水分含量标准与超标成因

SF6 气体作为 GIS 设备的关键组成部分之一，本体的气绝缘性能与气含水量有绝对的关系。为了保证设备应有的绝缘性能，SF6 成分水的质量分数 ⩽0.0005 ，并且保持相对的气体湿度，其允许含量（ 20% 时）详如下表所示。GIS 设备本体结构中的绝缘盆子、盆子对接面、机构与本体对接面、防爆膜位置以及密度继电器阀装配等与本体各气室直接相关的各密封面的密封性能和涂胶工艺决定了 SF6 气体成本中水分含量。

作业不规范导致盆式绝缘子故障、设备裂纹缺陷导致漏气、外注防水胶密封工艺不良，均会造成该部位漏气。这与该整流站现场检修发现漏气原因类似，即设备安装工艺不良是导致水汽进入连接法兰的主要原因。（1）现场安装对接后，法兰面未及时注胶，安装期间现场空气湿度大，水汽进入连接法兰。（2）法兰安装后注胶时，未严格执行注胶工艺要求，连接法兰内部胶槽未完全注满硅脂。（3）硅脂注胶槽内硅脂在长期运行过程中因热胀冷缩、雨水冲刷等产生大小不等的间隙，潮湿空气渗透进入密封面后，与密封圈及金属法兰接触。水汽接触到连接法兰后，长期侵蚀密封面，造成罐体密封面由外到内连续腐蚀，累积到一定程度，腐蚀点越过密封圈与法兰压接密封面或水汽直接腐蚀密封圈时，发生密封圈局部腐蚀，破坏密

封面平整，产生泄漏通道。

三、户外 GIS 设备微水超标的预防与控制方法

在户外 GIS 设备正常运行过程中，微水超标为一种较为常见的问题，其预防任务至关重要。防止设备中微水超标不仅关系到电气设备的电绝缘安全性能，也直接影响到整个电力系统的稳定性和供电可靠性。因此，建立一套高效的微水预防方法成为了提升户外 GIS 设备使用寿命与维护效率的重要手段。

微水预防措施的合理设计首先基于对设备工作环境的深入理解。在不同的地理位置和季节气候条件下，室外湿度存在明显差异。执行预防措施时，必须根据当地的气候变化趋势，如温度和湿度的季节性波动，做出调整。为此，实时监测环境湿度变化并依此调整预防措施，可有效降低微水超标风险。通过安装高精度的湿度传感器，并将其数据回传至中央控制室，可以实现对环境湿度的实时监控。

在户外 GIS 设备的微水超标预防方面，应综合考虑环境监测、历史数据分析、设备维护及材料科技进步等多个方面，通过实施精细化管理及设计改进，构建起一个系统化、智能化的防控网络，从而最大限度降低微水问题，保障整个电力系统的安全稳定运行。

户外 GIS 设备微水超标的控制，首先需分析设备的运行特性，确保制定的控制方案可以精准应对可能出现的微水超标问题。控制方案设计需基于详尽的环境湿度水平监测数据，并结合《微水超标控制策略流程图》所示流程进行动态调整。

控制策略的优化是一个动态过程，需要基于设备运行和环境变化进行持续的适配调整。这就需要引入《维护周期优化算法代码》，其利用 Python 语言编写的算法，可以根据 GIS 设备的当前状态、故障率和维护成本等变量，通过科学计算出一个最优的维护周期，从而降低维护成本，同时避免设备由于维护不及时导致的微水超标问题。

总结来说，户外 GIS 设备微水超标的控制策略要求一个全面且动态的管理过程，以适应设备性能和环境状况的不断变化。通过分析设备特性，执行现有措施的评估，监测环境水平，并且优化维护周期，我们可以显著降低微水超标的风险，确保户外 GIS 设备的安全可靠运转。

4、结论

在本课题的研究中，对户外 GIS 设备微水超标的现象进行了系统性的分析与研究，深入探讨了微水超标的影响因素、故障成因，以及预防和控制策略。经过严谨的实证分析与案例验证，研究结果表明，通过精确的湿度检测技术和积极的维护管理，可以有效防止与控制微水问题，从而提高户外 GIS 设备的运行可靠性和供电质量。

参考文献

[1]郭敏.GIS 设备 SF6 气体微水在线监测系统的研发[J].,2017.

[2]王建,赵恩军.110kV GIS 微水超标原因分析及其处理[J].泸天化科技,2020.

[3]陈辰.浅析秦港 110kV3#站 GIS 组合电器微水处理[J].科学与信息化,2021.