SF6断路器气体微水超标原因分析及处理

【摘要】：通过对李家峡水电站330kV六氟化硫断路器气室微水含量超标原因进行分析,确定导致水分含量升高的主要原因及其他可能因素。针对主要原因采取处理方案予以解决,针对可能因素明确日常检修维护工作中的注意事项。

【作者单位】：新疆送变电工程公司国际公司【关键词】：六氟化硫微水超标原因分析处理方案

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。

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。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。

3 SF6气体微水超标的原因

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

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。

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（条件允许时），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 处理程序

处理根据国家标准及现场实际情况，制定了如下处理程序，首先回收断路器内的SF6气体；在瓷套底部加约0.5 kg的吸附剂(F-03分子筛)；然后充氮气至0.1 MPa；抽真空至133 Pa。再充氮气至0.1 MPa；静止24h后测氮气的湿度。如果不合格，就再次抽真空、充氮气、测氮气的湿度。如果合格，抽真空、充SF6气体，静止24h后测气体的湿度。若合格，补气至额定压力即认为处理完毕。若不合格，再运行充氮、测量及充SF6、测量的程序。处理的流程如下图所示。处理后SF6气体湿度超标状况应得到明显改善。处理过程中采用数字式微量水分测试仪、露点仪、检漏仪等仪器。

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SF6断路器微水超标处理流程图

6 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。

参考文献：

黄豪杰；SF6断路器气体微水超标原因及控制措施[J]；硅谷；2009年21期

温选尧；龙海莲；程文婷；SF_6断路器气体微水超标原因分析及处理[J]；四川电力技术；2007年05期