SF6断路器生产运行中存在的问题及防范措施

    随着对SF6断路器研究的不断深入，以及在生产中的大量使用,对 于 SF6气体的性能以及多种指标如微水含量、压力等多方面对设备的 影响有了基本的了解,同时对使用时应注意的事项、存在的问题、如何预防做了简要分析。  
    SF6断路器属于气吹断路器,在吹弧的过程中,气体是在封闭的系 统中循环使用的。所使用的气体 SF6的纯品在常温下是基本无毒,不易 燃烧的,不易老化变质,不溶于变压器油和水,不易与气体和金属发生 反应,性质很稳定。SF6气体有许多特性使其适用于电力设备,如其绝缘 强度高在常压下是远大于空气,强电负性,具有优异的灭弧性能。在现 场应用的过程中 SF6气体总会避免不了含有一些水分和杂质,这些水分和杂质对电器的运行是有害的,还要不断地注入新的气体,在这一系列的过程中,存在着一些潜在的危害和危险,以及使用环境条件发生变化,对断路器也会产生不可避免的客观影响,其中温度的影响尤其显著, 湿度也有很明显的影响。
1.SF6断路器的发展状况
    随着电力系统的发展,SF6断路器的应用逐步推广,其经历了双压式、单压式、热膨胀式几个阶段。双压式早已淘汰,而单压式形成了72.5kv-800kv 一系列的产品。单压式断路器是依靠 SF6气体在灭 弧室被压力活塞快速压缩进行吹弧的,这样需要的操动机构一般是采用液压和气动的机构。
    在20世纪80年代人们曾利用电弧燃烧产生的气体来吹弧的,操作 功降低了,断路器的可靠性提高了。由于弹簧部件的能量小,断路器的 燃弧的时间和开断的时间较长,这样向高压容量大的方向发展受到局 限,在某些领域 SF6断路器向着自能式的方向发展,例如上海的华东开 关厂曾引进的开关柜,其中的 HB 型的断路器就是自能式的,西安的高 压电器研究所也开发了户外式的自能式断路器。 自能式断路器与真空 的断路器比较,SF6断路器具有很低开断的过电压。 操作机构和辅助回路也都不断地改革和进步,操作机构利用液压 弹簧机构,这样集合了弹簧和液压两方面的优点,简化了结构,可靠性 大大提高。我国华通、沈阳等高压开关厂已经批量用此类产品。断路 器的故障其中有约50%发生在控制和辅助回路。为了简化控制系统, 提高运行的可靠性,采用了一些列的先进技术,如传感器、光纤传导信 息等技术。
2.生产运行中存在的问题
2.1 SF6气体中的水分的潜在危害
    SF6气体中水分的含量对开关设备的安全运行有一定的影响,水 分含量过大,使气体中酸性腐蚀性的气体 HF 和 SOF2的含量增加,开关 绝缘容易受潮,绝缘性下降,存在着安全隐患。一般认为,SF6断路器在 正常运行情况下,有害气体的分解量不应大于10-4量级。 这些有毒气体 对金属器件和绝缘器件会产生腐蚀作用,如果微量水的存在就会加重 腐蚀了,某些分解产物,还具有毒性,如果发生泄漏对工作人员的健康
和周围的环境都很构成威胁。
2.2 SF6的压力影响 
    现在在高压电器设备中所使用的 SF6气体的额定压力一般有三种情况,在摄氏20℃时,气体的额定压力一般为0.6-0.7MPa 时用于高压 断路器中。若 SF6气体压力降低将会造成压缩的压力和排气的压力相 比相差较小,这样不能在短时间内使电弧冷却。这样会带来很多问题, 将会导致电弧的半径变大,将会可能出现喷嘴堵塞的危险而造成事故。如果设备的气体压力偏低,需补充气体,在补气之前需要测量气体 中的水分含量,其合格可直接补气,如若不合格应将气体回收,作相应处理后抽真空,在充入合格的气体,再充装气体的过程中会有杂质的介入,使其杂质含量升高。同时从气瓶中取SF6气体时,必须使用减压阀是瓶内的压力下降,充气之后瓶阀门一定要拧紧,防止气体外泄。由于充气管路和电器设备材质中自身含有水分向气体中扩散;管路的连接 处的渗透现象。
2.3 固体杂质的影响
    固体杂质的来源一般有以下几种情况,一是设备在出厂时没有处 理干净,另一个是断路器在工作时,金属之间的磨损导致金属构件脱落 而来的,还有在化学反应过程中分解的粉尘颗粒。这些杂质对 SF6 气 体的击穿电压有很大的影响,杂质的大小,形状,材料和位置对击穿电 压影响的大小都是有关系的。
2.4 温度和湿度的影响
    SF6断路器在实际工作过程中,工作人员会普遍发现,在不同的季 节也就是在不同的温度下同一台设备所测得水分含量的数据是不同 的,在低温的情况下微水的含量小,相反在高温时水含量就会高一些。环境的湿度对部件中水分的影响,主要是在存放和组装过程中,所以可以再组装之前先对部件进行烘干处理,组装环境的温度 25 摄氏度左 右,相对湿度要控制在 60%以下。归根结底,温度和湿度的影响到微量 水和有毒气体的含量,使其对设备产生影响。
3.生产运行中潜在危害的防范措施
    SF6断路器必须定期检漏以及设备内的分解气水的含量以及水分的含量需要定期检测,检测场所周围的环境应该保持清洁。SF6断路器检漏时,要依照说明书上的要求,经常容易忽视的一点是检测仪探头是不允许长时间处在浓度高的SF6气体中。对于SF6气体中水分的含量有很高的要求,必须保证充入合格的SF6气体。根据有关的规定,断路器所用的新的 SF6气体,其中水分的 含量必须不大于8×10-6。为了减少水分的进入,在进行补气时,要冲洗管道,可以用电吹风吹接头来驱潮,吸附剂要经常更换,吸附剂应提前 处理活化烘烤。保持测量仪器的干燥,降低其水分含量,减小数据误差, 如果发现数值不合乎规格时,要对设备进行抽真空处理,多次用氮气清洗。如果是在户外充装气体时,工作人员应该在上风的方向操作,在室内充装气体的过程中也要保证通风良好。管道的材质对 SF6气体中水分的含量有影响,紫铜管和不锈钢管都是比较好的管道,也可以使用吸湿率较低的专业管道,但是管道一定要保持洁净和干燥。
    工作人员进行操作和处理时应戴防毒面具在通风良好的条件下进行工作,工作区域内的氧含量不能低于 18%,如若低于此值,工作人员就不可以进入该区域进行工作。在工作过程中,工作人员如果发生 打喷嚏、恶心、胸闷等等不适的感觉,必须及时转移到通风良好的地方,及时处理。在工作结束之后,对用过的用具要清洗干净,工作人员也 要洗澡。最后一定要加强工作人员的学习,避免人为因素造成事故。
    SF6断路器的安全运行是电力系统正常运行的保证,SF6 断路器 的结构复杂,材质要求精细,检修的周期较长,但检修的费用高,形成的 故障不易找到,原因较多,后果极为严重。在使用SF6气体的过程中, 要有防护措施。SF6断路器使用环境要求很高,保证环境干燥和卫生,避免杂质的介入。同时SF6气体的压力、纯度等多项指标对其能否正常工作有直接的影响。要严格按照说明书操作,加强工作人员的培训。
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