近年来在电力网的迅速发展过程中, SF6断路器以其优异的电气性能被电力系统中广泛应用, 以某供电公司所负责承担的工程为例:1996年商县变安装LW14-110断路器1台, 1997年, 商南安装LW14-110断路器2台, 1999年山阳变电站安装LW14-110断路器2台, LW8-35断路器3台, 35kV高坝变电站安装LW8-35断路器4台, 110kV SF6电流互感器6台。镇安青槐、张家变电站安装的LW6-35断路器6台。
SF6断路器在现场安装过程中, 均出现SF6气体渗漏和微水检测超标现象, 处理比较麻烦, 影响工期。针对这两项问题, 分析原因, 找出处理方法。
纯净的SF6气体是无色、无嗅、无毒和不可燃的气体。在通常的室温和压力下呈气态, 在20℃时密度6.16g/v, 约为空气密度的5倍, 有向低处积聚倾向45.6oC, SF6气体的临界温度为, 经压缩而液化, 装入钢瓶以液态运输。
SF6是电负性气体, 具有良好的灭弧性能及高耐压强度。在一个大气压, 均匀电磁场中, SF6气体的耐压强度约为氮气的2.5倍。
SF6气体在电弧作用下会产生分解现象, 当温度高达4000K以上, 绝大部分分解物为S和F的单原子。当电弧熄灭后, 绝大部分分解物又结合成稳定的SF6气体分子, 有极少部分在重新结合过程中与游离金属原子及水分子发生化学反应, 产生金属氟化物和硫的低价氟化物。
在安装过程中, 共出现过3台SF6断路器微水超标, 经分析, 水分进入断路器气室的途径有下面几种可能。
(1) 断路器各断口中SF6气体本身的水分超标。
SF6断路器在出厂时, 各断口或本断路器中充有0.2MPa～0.3MPa压力的SF6气体, 这部分气体在出厂时微水量就已超标或在出厂至现场安装前, 产品零部件绝缘体中吸附的水分扩散到SF6气体中致使0.2MPa～0.3MPa压力的SF6气体水分已经超标。
由于LW4-110断路器气室容积很小, 断路器组装完成后, 充入的SF6气体量不是很大, 所以造成整个SF6断路器气体水分超标。
(2) 充气时, 充气装置如氧气表、管路干燥处理不好或漏气, 可能带入水分。
(3) 安装好的断路器, 如各法兰密封垫密封不严出现渗漏, 向开关内部渗透混入水分。虽然SF6断路器内部压力大于外部空气压力, 但就水分而言, 外部的水分压力比开关内部水分压力大很多。
假如:20℃时, 相对湿度为80%, 水蒸气饱和气压238.×10-3kg/cm2大气水压压力为:P空水=0.8×23.8×10-3kg/cm2=19×10-3kg/cm2
假如断路器中SF6气体压力为6kg/cm2, 水分为150PPMV, 断路器内部水分压力为:
可见, 内外水分压力相差约21倍。
如果外界气温更高, 相对温度更大, 则内外水分压差更大, 水分通过密封渗漏处进入断路器内部的可能性更大。
将出厂设备带的SF6充气装置氧气表和管接头放入烘箱内干燥4小时～6小时。在充气时, 充气装置连接好SF6气体, 接头与SF6断路器充气阀连接 (两个M10螺栓应拧紧, 保证不漏气) , 缓慢打开氧气表减压阀, 用瓶内SF6气体干燥充气管路。用此方法再对各分相管路、SF6表进行干燥。干燥工作完成后, 再进行充气。
LW14-110型SF6断路器, 厂家供充气管路为橡胶管, 且与接头连接不可靠, 在充气后阶段, 随着充气压力提高, 在充气管路接头处会出现渗漏气现象, 在充气速度较快情况下, 会在管路壁上产生凝结水和霜露, 有可能会使水分进入充气管路中, 造成SF6水分超标。
这次山阳变工程我们在SF6断路器充气时, 将充气管内橡胶管改为铜管, 并对接头进行改造, 收到很好效果。四台断路器在充气中微水指标在30PPMV以内。
如果充气速度达到一定值时, 就会在SF6充气管壁上, 凝结一层霜露, 当管子出现渗漏气时, 有可能使水分进入SF6气体中造成水分超标。所以应严格控制充气速度, 延长充其时间, LW14-110断路器一般控制在3～4小时, LW8-35断路器一般控制在2小时～3小时。同时, 在充气中, 经常用干燥棉纱、棉布擦拭充气管路、接头、氧气表表面。
(1) 选用真空设备, 西安高压开关厂生产的K-60真空机。真空泵X-30A, 管路直径3/4B, 真空计为表属真空表, 原理如图1所示。
(2) 真空度选择:一般选用0.05MPa。
(3) 抽真空保持时间:2小时以上。
1997年, 柞水变一台LW14-110型断路器经测试微水大于150PPMV, 现场采用抽真空处理后, 重新充SF6水分测试合格。
实践证明, 在充气前, 对断路器进行抽真空处理, 是预防水分超标行之有效的重要方法。
气体到现场后, 严格按照GB8905-88规定, 进行验收, 对同一批、同一厂家SF6气体, 按3/10比例送检。经检定合格后, 才能充入SF6断路器内。SF6气体的基性成分见表1。
(1) 从1996年至今, 我公司共安装LW14-110断路器共5台, 出现渗漏3台, 安装LW8-35断路器10台, 出现渗漏两台。出现渗漏断路器部位如表2、表3所示。
从表2、表3分析看, LW14-110断路器管路和总阀渗漏较为严重和普遍, LW8-35断路器, 上中法兰及吸附法兰渗漏点较多。LW14-11 0与L W8-3 5断路器比较, LW8-3 5总阀没有出现渗漏现象, 这是因为LW8-35断路器采用自封阀, 安全可靠, 所以建议西安高压开关厂LW14-110断路器采用自封阀, 而取代目前使用的旋转式阀门。
(2) 现场断路器检漏方法。
现场SF6断路器充气后, 如发现充气时压力直连续几天有降低趋势, 应判定为断路器渗漏, 现场应进行检漏, 确定渗漏部位, 及时处理。
(1) 用SF6压力表进行检漏。
以LW14-11 0断路器为例, 首先关闭各分相阀门观察SF6压力表有无变化, 如有变化, 说明渗漏点在各分相阀以下, 各相断口完好。
如若压力表无变化, 则说明渗漏在各相瓷柱内, 则应一相开启阀判断渗漏部位。使用压力表检查渗漏, 只能判断断路器渗漏的大概部位, 具体渗漏点还要用其它方法判断。
(2) 用肥皂水、洗发精检漏。
用压力表判断出大致部位后, 即可用肥皂水或洗发精进行检漏。将肥皂水用刷子涂在可能泄露的部位, 出现向外鼓泡的地点就是漏点。但是这种方法只能检测泄漏率为104毫升/秒的漏点。
(3) 检漏仪检漏。
检漏仪检漏不但效率高, 而且准确, 以利于安装, 提高断路器的安装质量和效率。
断路器最重要的检测项目是含水量检测和检漏两项, 如果忽视对它的检测, 其可靠性将会受到影响, 还会污染环境。当发现断路器中的SF6气体水分超标或出现渗漏, 必须认真分析, 找出原因, 采取正确的方法处理, 确保设备的安全运行。
摘要：本文针对某供电公司承担的变电站安装工程中, SF6断路器在现场安装中出现的SF6气体微水检测超标和渗漏气问题进行分析, 找出原因, 并详述了处理方法及过程, 通过实际检测验证了处理方法的正确性。
关键词：SF6断路器,微水量,渗漏
[1] DL/T956—1996电力设备预防性试验规程[S].
[2] GB/T8905—1996六氟化硫电气设备中气体管理和检修导则[S].
[3] 司增彦, 冯阿龙.3台110kV SF6断路器微水含量超标的原因分析及处理[J], 高压电器, 2009, 45 (2) :112～113.
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