引言:六氟化硫气体 (SF6) 由法国两位化学家Moissan和Lebeau于1900年合成。大约从60年代起, SF6气体作为优异的绝缘和灭弧介质成功地应用于高压开关及其设备。今天, 在高压、超高压及特高压领域, SF6气体几乎成为断路器和GIS地唯一绝缘和灭弧介质。在中压领域, SF6同真空开关已成为并驾齐驱的两大支柱, 得到了广泛的使用。
在大气压下以及温度高达500℃的情况下, 都具有高度的化学稳定性, 在电气设备中的允许运行温度范围内, SF6对电气设备中常用的铜、钢、铝等金属材料不起化学作用, 因此断路器的检修周期长, 检修工作量少。
经研究, 在高温下SF6电离形成的电导率, 当温度在4000K～5000K时迅速增大, 而其导热率在温度为2000K附近出现最大峰值。由于这一特性, SF6气体中电弧的温度分布情况和空气中不同, SF6气体中弧心部分导热率低, 温度高, 电导率大;其外焰部分导热率高, 温度低, 电导率小, 所以电弧电流几乎集中在弧心部分。而空气电弧与此不同, 由于它的导热率和电导率随温度升高几乎相同, 所以电弧温度沿半径均匀分布, 可以看到截面积很大而温度高的外焰部分。
纯净的新的SF6气体常温下化学性能稳定, 但在电力系统中, 由于SF6气体主要充当绝缘和灭弧介质, 在断路器或GIS分断操作过程中, 在电弧作用、电晕、火花放电和局部放电高温等因素影响下, SF6气体会进行分解, 分解物遇水后变成腐蚀性电介质会刺激皮肤、眼睛, 如果吸入量大, 还会引起头晕和肺水肿, 甚至死亡。在密闭空间, 由于空气流通缓慢, 分解物在室内沉积, 不易排出, 从而对检修与巡视人员产生极大的危害, 为此, 装有SF6设备的配电装置室必须保证SF6气体浓度小于1000ppm。
当前SF6开关设备运行中暴露出泄漏故障主要是液压机构漏油和设备本体漏气, 国产设备的泄漏故障率高于进口设备, 其情况如下。
根据统计:1989年至1997年, 220kV及以上SF6断路器和GIS发生泄漏故障中, 液压机构漏油共80次, 其中进口设备为8次, 设备本体漏气共26次, 其中进口设备为3次, 所有故障中比例最大的是液压机构。
(1) 液压机构的主要漏油部位有:三通阀和放油阀、高低压油管、压力表和压力继电器接头以及工作缸活塞杆和贮压筒活塞杆的密封受损处、低压油箱的砂眼处等。
(2) SF6断路器本体的漏气部位有:支柱驱动杆和密封圈划伤处、充气阀密封不良处、支柱瓷套根部有裂纹处、灭弧室顶盖有砂眼处、气体管路接头、密封继电器接口、焊缝和密封槽与密封圈 (垫) 尺寸不配合等处。
(3) GIS的漏气部位有:隔室、绝缘子、O型密封圈、开关绝缘杆、互感器二次线端子等处。
(1) 对液压机构。漏油会引起短路时频繁启泵打压或补压时间过长, 阀体大量内渗油会造成失压故障, 液压油进入储压筒氮气侧会造成压力异常升高等, 这会影响SF6断路器安全运行。
(2) 对于SF6断路器和GIS, 虽然泄漏到大气中的SF6浓度很低, 但它在大气中有很长的残存期, 并吸收红外辐射而产生室温效应。此外, 频繁补气和SF6气体的大量泄漏, 不仅影响设备安全运行, 也影响人身健康。
对于液压机构, 其主要原因如下。
(1) 制造方面:对工作缸、贮压筒活塞杆等动密封结构的设计考虑欠周, 致使杂物滞留于密封表面并污染液压油, 在机构运转时, 这些杂物研磨密封圈, 划伤贮压筒内表面, 压力异常升高等故障多数由此引起。
(2) 使用方面:投运前验收不严、不细;露天检修, 不能确保机构元部件不受污染。
对液压机构, 制造厂应改进密封结构设计, 提高加工和装配工艺水平, 最好是采用弹簧机构, 因为弹簧机构的突出优点是结构简单、直观、无漏油问题、维护量少、维护费用低, 相对其它类型操动机构具有较高的可靠性。
近年来SF6开关设备含水量超标已不是和别现象, 其起因多属制造和组装工艺不良所致。
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, 危急维护人员的生命安全。
SF6气体微水超标的原因, 主要有以下三个方面。
(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。
(2) 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, 绝缘件在空气中的时间过长而受潮。
(3) 吸附剂带入的水分。吸附剂对SF6气体中的水分和各种主要的分解物都具有较好的吸附能力, 断路器的泄漏点渗入的水分, 铝铸件砂空等泄漏点, 是水分渗入断路器内部的通道。
运行中的SF6断路器, 对于微水量要求很严格, 因为它直接影响断路器的安全运行。降低运行中断路器的SF6气体含水量, 可采取如下措施。
(1) 控制密封件的质量关, 加强断路器密封面的加工、组装质量, 保证密封良好。
(2) 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。
(3) 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气体微水测量, 设备通电后每3个月测量一次。
本文系统地分析了SF6气体地性质、特点以及在运行中地优缺点, 针对其中最主要地气体泄漏和微水含量超标两大因素做出了重点分析, 并提出了自己在处理这两大问题时地具体措施和建议。
摘要：本文主要阐述了SF6气体的性质, 分析了影响SF6开关运行的两大主要因素:SF6气体发生泄漏和SF6气体微水含量超标以及他们带来的危害, 并提出了行之有效的措施。
关键词：SF6气体泄漏,气体微水含量超标,防治处理措施
[1] 华北电力科学研究院《.华北电网开关运行报告》.
[2] 崔景春, 杜产明《.1994年全国高压开关工作总结和事故分析》中国电力科学研究院.
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