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浅谈SF6断路器的微水超标原因及控制措施
2021-05-06

武汉ca亚洲城专业生产ca亚洲城


六氟化硫断路器具有断口电压高、开断能力、允许连续开断的次数较多,噪声低和无火花危险,而且断路器尺寸小、重量轻、容量大、不需要维修或少维修,这些优点使传统的油断路器和压缩空气断路器无法与其相比,在超高压领域中几乎全部取代了其他类型断路器。另外在中压配电方面,六氟化硫断路器具有在开断容性电流时不重燃,以及开断感性电流时不产生过电压等优点,正逐步取代其他类型的断路器,六氟化硫断路器的优良性能得益于SF6气体良好的灭弧特性,SF6是无色、无味、无毒,不可燃的惰性气体,具有优异的冷却电弧特性,介电强度远远超过传统的绝缘气体,在均匀电场下,SF6的介质强度为同一气压下空气的2.5—3倍,在4个大气压,其介质电强度与变压器油相当,由于SF6的介质强度高,对相同电压级和开断电流相近的断路器,SF6的串联断口要少,例如:220kV少油断路器要4个断口,500kV少油开关要6-8个断口,而220kVSF6断路只要1个断口,500kVSF6断路器只要3-4个断口,一是因为SF6的分子量大,比热大,其对流的传热能力优于空气,二是SF6在高温下的分解特性,在分解反应过程中吸取能量,SF6这种优良导热性能,是形成SF6灭弧性能的原因之一。另外,SF6吸附自由电子而形成负离子的现象也是其成为优良灭弧介质的原因, 

2 SF6气体微水超标的危害性 

常态下,SF6气体无色无味,有良好的绝缘性能和灭弧性能,一旦大气中的水分浸入或固体介质表面受潮,则电气强度会显著下降,断路器是户外设备,当气温骤降时,SF6气体过量水可能会凝结在固体介质表面而发生闪络,严重时造成断路器发生爆炸事故,纯净SF6气体,在运行中,受电弧放电或高温后,会分解成单体的氟、硫和氟硫化合物,电弧消失后会又化合成稳定的SF6气体,当气体中含有水分时,出现的氟硫化合物会与水反应生成腐蚀性很强的氢氟酸、硫酸和其他毒性很强的化学物质等,危及维护人员的生命安全,对断路器的绝缘材料或金属材料造成腐蚀,使绝缘劣化,甚至发生设备爆炸, 

要完全清除SF6断路器内SF6气体的水分是不可能的,但是掌握SF6气体微水超标的原因,采取相应的预防控制措施,减少SF6气体中的水分,可以保证和提高断路器的安全运行可靠性, 

3 SF6气体微水超标的原因 

SF6气体微水超标的原因,主要有以下六个方面: 

3.1 SF6气体新气的水分不合格,造成新气不合格的原因,一是制气厂对新气检测不严格,二是运输过程中和存放环境不符合要求,三是存储时间过长, 

3.2 断路器充入SF6气体时带进水分,断路器充气时,工作人员不按有关规程和检修工艺操作要求进行操作,如充气时气瓶未倒立放置。管路、接口不干燥或装配时暴露在空气中的时间过长工等导致水分带进, 

3.3绝缘件带入的水分,厂家在装配前对绝缘未作干燥处理或干燥处理不合格,断路器在解体检修时,绝缘件暴露在空气中的时间过长而受潮, 

3.4吸附剂带入的水分,吸附剂对SF6气体中水分和各种主要的分解物都具有较好的吸附能力,如果吸附剂活化处理时间短,没有彻底干燥,安装时暴露在空气中时间过长而受潮,吸附剂可能带入数量可观的水分, 

3.5透过密封件渗入的水分,在SF6断路器中SF6气体的压力比外界高5倍,但外界的水分压力比内部高,例如,断路器的充气压力为0 .5Mpa,SF6气体水分体积分数为30×10-6,则水的压力为0.5×30×10-6=0.015×10-3Mpa,外界的温度为20℃时,相对湿度70%,则水蒸气的饱和压力为2.38×10-3×0.7=1.666×10-3Mpa,所以外界水压力比内部水分高1.666×10-3/0.015×10-3=111倍,而水分子呈V形结构,其等效分子直径仅为SF6分子的0.7倍,渗透力极强,在内外巨大压差作用下,大气中的水分会逐渐通过密封件渗入断路器的SF6气体中, 

3.6 断路器的泄漏点渗入的水分,充气口、管路接头、法兰处渗漏、铝铸件砂孔等泄漏点,是水份渗入断路器内部的通道,空气中的水蒸气逐渐渗透到设备的内部 ,因为该过程是一个持续的过程,时间越长,渗入的水份就越多,由此进入SF6气体中的水份占有较大比重, 

4 SF6气体含水量的控制措施 

运行中的SF6断路器,对于SF6气体的微水量要求相当严格,因为它直接影响断路器的安全运行,如何降低运行中断路器的SF6气体含水量,可采取如下措施: 

4.1控制SF6新气质量关,根据《安规》的规定,SF6新气应具有厂家名称、装灌日期、批号及质量检验单,新气到货后应按有关规定进行复核、检验,合格后方可使用,存放半年以上的新气,使用前要检验其微水量和空气,符合标准后方准使用,SF6气瓶放置在阴凉干燥、通风良好地方,防潮防晒,并不得有水分或油污粘在阀门上,未经检验合格的SF6新气气瓶和已检验合格的气体气瓶应分别存放,以免误用, 

为了保证SF6气体新气的质量和纯度,充入断路器之前进行微水测试,并要符合我国的SF6气体新气的质量标准, 

4.2 控制绝缘件的处理关,绝缘件出厂时,如果没有进行特殊密封包装,安装前又未做干燥处理,则绝缘件在运行中所释放的水份将在气体含水量占有很大比重,因此绝缘件干燥处理完毕后马上进行密封包装,在安装现场未组装的绝缘件应存放在有干燥氮气的容器中, 

4.3控制密封件的质量关,采用渗透率小的密封件,加强断路器密封面的加工、组装的质量管理,保证密封良好,断路器法兰面及动密封都用双密封圈密封,一可加强密封效果,减少SF6气体的漏气量,二可减少外界水分进入SF6断路器中, 

4.4控制吸附剂的质量关,采用吸附剂,使用前进行活化处理,安装时尽量缩短暴露于大气中的时间,减少吸附剂自身带入的水分, 

4.5控制充气的操作关,应在晴朗干燥天气进行充气,并严格按照有关规程和检修工艺操作要求进行操作,充气的管子必须用聚四氟乙烯管,管子内部干燥,无油无灰尘,充气前用新的SF6气体进行冲洗, 

4.6加强运行中SF6气体检漏关,断路器在运行中,当发现压力表在同一温度下前后两次读数的差值达到0.01-0.03Mpa时应全面检漏,找出漏点, 

4.7加强运行中SF6气体微水量的监视测量关,设备安装完毕充气24h后,应进行SF6气体微水量测量,设备通电后每三个月测量一次,直至稳定后,以后每一至三年检测一次微水量,对于微水量超过管理标准的应进行干燥处理, 

通过以上七个环节的严格管理,可以控制SF6断路器SF6气体的微水量, 

5 结束语 

SF6断路器zui重要的监测项目是含水量监测和检漏两项,如果忽视对它的监测,其可靠性将会受到影响,还会污染环境,因此,对运行中SF6断路器的微水的监测和检漏就备受关注

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