浅谈SF6断路器的微水超标原因及控制措施

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欢迎访问e展厅 展厅 8 开关/断路器/接触器展厅 熔断器, 断路器, 保险丝, 接触器, 过载保护器, ... 1 前言 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收能量。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立即进行密封包装，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。采用高效吸附剂，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断路器最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。(end)

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