SF6斷路器SF6氣體微水超標(biāo)原因分析及改進(jìn)措施

SF6斷路器SF6氣體微水超標(biāo)原因分析及改進(jìn)措施

　　引起SF6斷路器微水超標(biāo)的原因及控制處理措施展開了討論，介紹了500kV從化換流站SF6斷路器SF6氣體微水超標(biāo)，分析了SF6斷路器SF6氣體微水超標(biāo)的原因，提出了對(duì)SF6斷路器SF6氣體微水超標(biāo)的處理方案對(duì)策，并按照處理方案對(duì)策對(duì)SF6斷路器SF6氣體微水超標(biāo)進(jìn)行了處理。

1 概述

　　隨著電力電網(wǎng)的高速發(fā)展和電氣設(shè)備質(zhì)量的不斷提高，SF6斷路器在高壓和超高壓電力電網(wǎng)中有著絕緣性良好、分?jǐn)嗄芰?、斷口電壓高、允許連續(xù)開斷的次數(shù)多、操作維護(hù)簡(jiǎn)單方便實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)，因此SF6斷路器在高壓和超高壓電力電網(wǎng)中獲得廣泛使用。但是在安裝和運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)SF6斷路器氣體微水超標(biāo)的現(xiàn)象，如果忽視對(duì)SF6斷路器SF6氣體微水的監(jiān)測(cè)，其對(duì)電力電網(wǎng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行將會(huì)造成影響，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致環(huán)境受到污染。

1.1SF6氣體的優(yōu)點(diǎn)

　　SF6的分子和自由電子有非常好的混合性。當(dāng)電子和SF6分子接觸時(shí)幾乎100%混合組成重的負(fù)離子，這種性能對(duì)剩余弧柱的消電離及滅弧有極大的使用價(jià)值。即SF6具有很好的負(fù)點(diǎn)性。它的分子能迅速捕捉自由電子而形成負(fù)離子。這些負(fù)離子的導(dǎo)電作用十分遲緩，從而加速了電弧間隙介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)率，因此有很好的滅弧性能。在1.01×10Pa氣壓下，SF6的滅弧性能是空氣的100倍，并且滅弧后不變質(zhì)，還可以重復(fù)使用。

1.2SF6微水超標(biāo)的危害性

　　常態(tài)下，SF6氣體無色無味，有良好的絕緣性能和滅弧性能，一旦大氣中的水分浸入或固體介質(zhì)表面而受潮，則電氣強(qiáng)度會(huì)顯著下降。SF6斷路器是戶外設(shè)備，當(dāng)氣溫驟降時(shí)，SF6氣體中的過量水分會(huì)在介質(zhì)表面凝結(jié)成固體而發(fā)生閃絡(luò)，嚴(yán)重的時(shí)候還會(huì)造成SF6斷路器發(fā)生爆炸事故。純凈的SF6氣體在運(yùn)行中受電弧發(fā)電或高溫后會(huì)分解成單體的氟硫和氟硫化合物，電弧消失后又化合成穩(wěn)定的SF6氣體。當(dāng)氣體中含有水分時(shí)，出現(xiàn)的氟硫化合物會(huì)與水反應(yīng)生成腐蝕性能很強(qiáng)的氫氟酸和其他毒性很強(qiáng)的化學(xué)物質(zhì)等，這些都會(huì)危及維護(hù)人員的安全，并且對(duì)SF6斷路器的絕緣材料或金屬材料造成腐蝕，使絕緣劣化，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生SF6斷路器爆炸。下面以500kV從化換流站500kV SF6斷路器作為例子，進(jìn)行了對(duì)SF6氣體微水超標(biāo)原因分析，提出了對(duì)SF6氣體微水超標(biāo)處理對(duì)策，并按照對(duì)策對(duì)SF6氣體微水超標(biāo)進(jìn)行處理。

2 缺陷的發(fā)現(xiàn)

　　500kV從化換流站交流場(chǎng)500kV SF6斷路器采用了西門子生產(chǎn)的3AP2F1型SF6斷路器，它是運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)以后由施工單位對(duì)設(shè)備的本體與附件進(jìn)行安裝。安裝完畢后對(duì)SF6斷路器進(jìn)行抽真空與充SF6氣體。SF6斷路器充至額定壓力靜置48小時(shí)后，調(diào)試人員進(jìn)行對(duì)SF6斷路器氣室內(nèi)部SF6氣體微水測(cè)試發(fā)現(xiàn)SF6氣體微水為220PPMS，此數(shù)據(jù)超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（注：SF6斷路器SF6氣體微水國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為150PPMS以下）。

3 SF6斷路器氣體微水超標(biāo)原因分析

　　**，500kV從化換流站交流場(chǎng)500kV SF6斷路器安裝時(shí)正值春季，南方春夏兩季雨水天氣特別多，空氣比較潮濕。SF6斷路器運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)不是整體運(yùn)輸，而是采用本體立柱瓷套和滅弧室瓷套及附件分體運(yùn)輸，出廠前本體立柱瓷套和滅弧室瓷套未做好防雨防潮的措施；在出廠運(yùn)輸過程到施工現(xiàn)場(chǎng)擺放有一段時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)未及時(shí)對(duì)SF6斷路器本體立柱瓷套和滅弧室瓷套及附件進(jìn)行安裝。由于擺放時(shí)間長(zhǎng)，未做好防雨防潮的措施，或者某個(gè)臨時(shí)密封部位密封不是很好，以至于外部潮氣慢慢滲入立柱瓷套或滅弧室瓷套內(nèi)部氣室。

　　第二，在對(duì)SF6斷路器進(jìn)行安裝過程中沒有注重當(dāng)時(shí)外部環(huán)境的天氣情況，當(dāng)時(shí)在沒有達(dá)到SF6斷路器安裝時(shí)濕度必須保持在80%以下的要求情況下就進(jìn)行對(duì)SF6斷路器的本體立柱瓷套和滅弧室瓷套及附件安裝。另外，在安裝過程中SF6斷路器本體立柱瓷套與滅弧室瓷套法蘭口對(duì)接過程中露空時(shí)間過長(zhǎng)，以至于大氣中的潮氣滲入SF6斷路器瓷套內(nèi)部空間氣室。

　　第三，在SF6斷路器安裝完畢后，沒有及時(shí)對(duì)SF6斷路器氣室更換吸附劑及進(jìn)行抽真空。抽真空時(shí)間過短，在達(dá)到要求（SF6斷路器真空度國(guó)標(biāo)為133Pa）要求后，沒保持繼續(xù)抽真空4～6小時(shí)，導(dǎo)致SF6斷路器瓷套內(nèi)氣室的濕氣沒有及時(shí)完全抽出就進(jìn)行對(duì)SF6斷路器氣室充氣。

　　第四，在對(duì)SF6斷路器氣室抽完真空后，對(duì)SF6斷路器氣室進(jìn)行充氣的時(shí)候充氣速率過快，SF6氣體沒在氣瓶?jī)?nèi)完全氣化，而是SF6氣體在液體狀態(tài)下就充進(jìn)SF6斷路器氣室內(nèi)，這也是引起SF6氣體微水超標(biāo)的重要原因。

　　第五，絕緣件帶入的水分。廠家在裝配前對(duì)絕緣未作干燥處理或干燥處理不合格。斷路器在工廠組裝時(shí)外部環(huán)境濕度未達(dá)到80%以下時(shí)進(jìn)行組裝，組裝時(shí)絕緣件暴露在空氣中的時(shí)間過長(zhǎng)而受潮。

　　第六，在SF6斷路器中SF6氣體的壓力比外界高5倍，但外界的水分壓力比內(nèi)部高。例如，斷路器的充氣壓力為0.5MPa，SF6氣體水分體積分?jǐn)?shù)為30×10-6，則水的壓力為0.5×30×10-6=0.015×10-3MPa，外界的溫度為20℃時(shí)，相對(duì)濕度70%，則水蒸氣的飽和壓力為2.38×10-3×0.7=1.666×10-3MPa，所以外界水壓力比內(nèi)部水分高1.666×10-3/0.015×10-3=111倍。而水分子呈V形結(jié)構(gòu)，其等效分子直徑僅為SF6分子的0.7倍，滲透力極強(qiáng)，在內(nèi)外巨大壓差作用下，大氣中的水分會(huì)逐漸通過密封件滲入斷路器的SF6氣體中。

　　4 SF6斷路器氣室SF6氣體微水超標(biāo)改進(jìn)措施 　　根據(jù)以上對(duì)SF6斷路器氣室SF6氣體微水超標(biāo)原因的分析，相關(guān)部門制定了對(duì)SF6斷路器氣室SF6氣體微水超標(biāo)的處理方案。按此方案的步驟對(duì)SF6斷路器氣室進(jìn)行了SF6氣體微水超標(biāo)的處理。

　　**，進(jìn)行對(duì)SF6斷路器氣室SF6氣體微水超標(biāo)處理外部環(huán)境應(yīng)天氣晴朗，其濕度應(yīng)保持在80%以下，并做好防雨防受潮的措施。

　　第二，用SF6氣體回收裝置將SF6斷路器氣室內(nèi)部微水超標(biāo)的SF6氣體進(jìn)行回收，回收至微正壓，然后對(duì)SF6斷路器氣室進(jìn)行吸濕劑的更換。

　　第三，更換吸濕劑后立即進(jìn)行對(duì)SF6斷路器氣室進(jìn)行抽真空，用麥?zhǔn)险婵沼?jì)測(cè)試SF6斷路器氣室真空度當(dāng)真空度達(dá)到133Pa后繼續(xù)對(duì)SF6斷路器氣室抽4～6小時(shí)，再用麥?zhǔn)险婵沼?jì)測(cè)試SF6斷路器氣室真空度。SF6斷路器氣室抽完真空達(dá)到要求后進(jìn)行對(duì)SF6斷路器氣室充入合格的高純氮，充至SF6斷路器額定壓力。

　　第四，SF6斷路器氣室充入高純氮后靜止48小時(shí)，中和SF6斷路器氣室內(nèi)部潮氣，調(diào)試人員然后用微水測(cè)試儀測(cè)試充入SF6斷路器氣室的高純氮的微水是否合格。SF6斷路器氣室內(nèi)部高純氮微水合格后排除SF6斷路器氣室內(nèi)部的高純氮，排至與大氣壓平衡。

　　第五，再次對(duì)SF6斷路器氣室進(jìn)行抽真空，用麥?zhǔn)险婵沼?jì)測(cè)試SF6斷路器氣室真空度當(dāng)真空度達(dá)到133Pa以后繼續(xù)抽4～6小時(shí)，再用麥?zhǔn)险婵沼?jì)測(cè)試SF6斷路器氣室真空度。抽完真空以后對(duì)SF6斷路器氣室充入合格的SF6氣體。充SF6氣體的速率不宜過快，讓SF6氣體在氣瓶?jī)?nèi)完全氣化后充入SF6斷路器氣室內(nèi)部，充至SF6斷路器額定壓力。在靜止48小時(shí)候后調(diào)試人員用微水測(cè)試儀測(cè)試SF6斷路器氣室SF6氣體微水是否合格。經(jīng)過按上述方案步驟進(jìn)行處理后，測(cè)得SF6斷路器氣室SF6氣體微水為85PPMS，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

　5 結(jié)語

　　通過對(duì)500kV從化換流站500kV SF6斷路器SF6氣體微水超標(biāo)的缺陷原因分析及處理結(jié)果，發(fā)現(xiàn)SF6斷路器在工廠車間加工時(shí)應(yīng)控制車間的濕度符合要求；出廠前立柱瓷套與滅弧室瓷套的臨時(shí)密封應(yīng)認(rèn)真仔細(xì)檢查是否密封絕對(duì)可靠；出廠時(shí)SF6斷路器包裝應(yīng)做好防雨防潮的措施。安裝時(shí)應(yīng)該嚴(yán)格控制天氣情況是否符合安裝條件；安裝本體瓷套與滅弧室瓷套的法蘭口對(duì)接時(shí)嚴(yán)格控制露空時(shí)間；SF6斷路器氣室抽真空及充SF6氣體時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)程規(guī)范進(jìn)行，這樣才能保證安裝好的SF6斷路器氣室SF6氣體微水符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，保證電力電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。