第一篇：SF6斷路器論文

SF6斷路器運(yùn)行中存在的問題及改進(jìn)措施

黃朝輝

摘要：斷路器對電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定起著非常重要的作用，分別對高壓斷路器的主要功能和SF6 斷路器優(yōu)缺點(diǎn)及SF6 斷路器的發(fā)展作了敘述，分析了SF6斷路器在生產(chǎn)運(yùn)行中所存在的問題，提出了潛在危害的防范措施及改進(jìn)方法，并簡單介紹了一些預(yù)防性試驗(yàn)檢查工作。

關(guān)鍵詞：SF6斷路器的優(yōu)缺點(diǎn)，運(yùn)行維護(hù)，故障 引言

高壓斷路器（或稱高壓開關(guān)）是變電所主要的電力控制設(shè)備，具有滅弧特性，當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，它能切斷和接通線路及各種電氣設(shè)備的空載和負(fù)載電流；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，它和繼電保護(hù)配合，能迅速切斷故障電流，防止擴(kuò)大事故范圍。

它的主要功能：正常運(yùn)行倒換運(yùn)行方式，把設(shè)備或線路接入電網(wǎng)或退出運(yùn)行，起到控制作用；當(dāng)設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí)，能迅速切斷故障回路，保證無故障部分正常運(yùn)行，起到保護(hù)作用，高壓斷路器是開關(guān)電器中最為完善的一種設(shè)備，既能開斷正常的負(fù)荷電流，又能開斷短路電流高壓斷路器對維護(hù)電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)和可靠運(yùn)行有著十分重要的作用。

高壓斷路器按照使用滅弧介質(zhì)的不同可分為：油斷路器、壓縮空氣斷路器、SF6斷路器和真空斷路器。

目前，隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，SF6斷路器被廣泛應(yīng)用，但是不同型號的SF6斷路器，使用標(biāo)準(zhǔn)也不相同，這就給相關(guān)工作人員在對SF6斷路器安裝運(yùn)行檢修的過程中帶來了很多困難，影響了施工和檢修的工作，對故障的正確判斷以及給電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來一定的影響下面談?wù)凷F6斷路器優(yōu)勢和在生產(chǎn)運(yùn)行中的維護(hù)問題和改進(jìn)方法。SF6斷路器與油斷路器比較的優(yōu)勢

SF6斷路器在和少油斷路器相同的工作條件下，其技術(shù)指標(biāo)和性能參數(shù)要優(yōu)于少油斷路器。

2.1 機(jī)械壽命長，檢修周期長，費(fèi)用低

在機(jī)械壽命方面可達(dá)到3000次，比少油斷路器機(jī)械壽命要長3倍以上檢修周期長達(dá)10-15年。根據(jù)國際大電網(wǎng)會議CIGRE的Working Group 13.08的調(diào)查，世界上運(yùn)行周期超過30年的SF6斷路器的數(shù)量大約占0.26%；運(yùn)行時(shí)間在20-30年之間的SF6斷路器約占8.77%；運(yùn)行時(shí)間在10-20年之間的SF6斷路器約占35.58%；運(yùn)行時(shí)間低于10年的SF6斷路器約占55.39%?？傮w來說，SF6斷路器的解體大修周期大致為14-15年（單壓式）和12年左右(雙壓式)，與少油斷路器相比周期大大延長，維修費(fèi)用也大幅度降低。對SF6斷路器與少油斷路器10年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用進(jìn)行估算統(tǒng)計(jì)。經(jīng)過十年運(yùn)行，每臺SF6斷路器在檢修費(fèi)用上要比少油斷路器節(jié)省費(fèi)用118000元左右，經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。2.2 安全可靠性強(qiáng)

SF6氣體具有良好的滅弧性能，尤其是其弧柱的導(dǎo)電率較高，燃弧電壓很低，弧柱的能量較小，避免了少油斷路器經(jīng)常發(fā)生的爆炸事故。

斷路器具有強(qiáng)大的開斷能力和良好的絕緣性能，選用的單斷口SF6斷路器滅弧室的設(shè)計(jì)吸取了國內(nèi)、外各型滅弧室的優(yōu)點(diǎn)，使之具有優(yōu)異的開斷性能。在斷口不附加電容器的情況下，即可開斷50KA的短路電流和各種故障電流。SF6斷路器的發(fā)展?fàn)顩r

SF6斷路器經(jīng)歷了雙壓式、單壓式、熱膨脹式幾個(gè)階段。雙壓式已被淘汰，單壓式形成了72.5-800KV一系列的產(chǎn)品。單壓式斷路器是依靠SF6氣體在滅弧室被壓力活塞快速壓縮進(jìn)行吹弧的，一般是采用液壓和氣動的操作機(jī)構(gòu)。

在20世紀(jì)80年代曾利用電弧燃燒產(chǎn)生的氣體來吹弧，操作功降低了，斷路器的可靠性提高了。由于其彈簧部件的能量小，斷路器的開斷的時(shí)間和燃弧時(shí)間較長，這樣就限制了其向高壓容量大的方向發(fā)展。在一些領(lǐng)域SF6斷路器正向著自能式的方向發(fā)展，例如上海的華東開關(guān)廠曾引進(jìn)的開關(guān)柜，其中的HB型斷路器就是自能式的，西安的高壓電器研究所也開發(fā)了戶外式的自能式斷路器。自能式斷路器與真空斷路器相比較，SF6斷路器具有很低開斷的過電壓。

斷路器的故障一半發(fā)生在控制和輔助回路為了簡化控制系統(tǒng)，提高運(yùn)行的可靠性，采用了一系列的先進(jìn)技術(shù)，如傳感器、光纖傳導(dǎo)信息等技術(shù)。SF6斷路器的操作機(jī)構(gòu)也在不斷的改革和進(jìn)步，其利用液壓彈簧機(jī)構(gòu)，這樣結(jié)合了彈簧和液壓兩方面的優(yōu)點(diǎn)，簡化了結(jié)構(gòu)，大大提高了可靠性。

在電網(wǎng)行業(yè)中SF6斷路器因其自身的優(yōu)勢，現(xiàn)在已經(jīng)基本代替了油斷路器。SF6斷路器所使用的滅弧氣體是SF6氣體，具有強(qiáng)滅弧能力、高耐電強(qiáng)度等特點(diǎn)，它在重量、體積、開斷性能、載流能力、絕緣性能、環(huán)境適應(yīng)性等方面都超過了油斷路器，因此在電力系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用。但也存在接頭氧化、微水超標(biāo)、主儲壓器、密度繼電器接點(diǎn)接觸不良等問題，為系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行埋下了隱患。現(xiàn)存問題及改進(jìn)措施

4.1 微水超標(biāo) 4.1.1 現(xiàn)狀

SF6斷路器中對SF6氣體的含水量及純度都有極為嚴(yán)格的要求。在正常運(yùn)行的過程中內(nèi)部由于發(fā)生閃絡(luò)，就會生成幾種SF6分解物；大氣中的水份也是會滲入到氣體的絕緣設(shè)備中，較高的氣壓下，過量的水份很容易使氣體的絕緣強(qiáng)度下降，甚至在設(shè)備內(nèi)部會發(fā)生閃絡(luò)事故。還有些活性得雜質(zhì)，例如SO2、HF等有強(qiáng)烈的腐蝕作用，會對氣體絕緣設(shè)備的構(gòu)件產(chǎn)生腐蝕作用，一些分解物還有毒性，如果泄漏出來將會影響工作人員的健康，還會污染環(huán)境。因此，應(yīng)必須保證充入的到電氣設(shè)備里的SF6氣體合乎規(guī)格，在充氣的過程中，一定要嚴(yán)防水分。

在實(shí)際情況后依然存在以下問題會導(dǎo)致微水超標(biāo)：（1）商品氣體中含有少量的水分，鋼瓶新氣含水量以下（重量比）。在給斷路器補(bǔ)氣或換氣時(shí)，這部分水分直接進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部。

（2）設(shè)備的滲漏，如充氣接口處滲漏、管路接頭滲漏、法蘭處滲漏等都能直接使微水增高。

（3）補(bǔ)氣或更換吸附劑時(shí)，工藝不好（補(bǔ)氣時(shí)管道內(nèi)的水分未進(jìn)行處理，隨氣體直接進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部）。遺留水分，吸附劑飽和，更加起不到吸附潮氣的作用，反而會使氣室內(nèi)微水升高。

（4）測試儀器干燥時(shí)間短，“自身水分含量高”測試數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。4.1.2 改進(jìn)措施

（1）補(bǔ)氣時(shí)管道應(yīng)進(jìn)行沖洗，防止管道內(nèi)的水分隨氣體進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部，接頭用電吹風(fēng)加熱驅(qū)潮。管道應(yīng)進(jìn)行抽真空干燥。

（2）吸附劑更換應(yīng)在空氣濕度≤50%的天氣進(jìn)行，選好的吸附劑應(yīng)在150℃到200℃下烘烤24小時(shí)，進(jìn)行活化處理。更換過程中吸附劑的更換時(shí)間越短越好。

（3）增加測試儀器干燥時(shí)間，減少自身水分含量，降低數(shù)據(jù)誤差。或更換更先進(jìn)的測試設(shè)備，當(dāng)測量水分超標(biāo)時(shí)，對設(shè)備進(jìn)行抽真空充高純氮清洗（充入壓力0.4MPa～0.5MPa），一般反復(fù)進(jìn)行3次沖洗及抽真空操作可滿足要求。4.2 接頭氧化

SF6斷路器制造時(shí)自動接頭分沿海和內(nèi)地兩種類型。不銹鋼制接頭用于沿海高鹽、高濕地區(qū)；鋁合金制接頭用于內(nèi)地。但是隨著時(shí)間及環(huán)境、大氣的變化，鋁合金逐漸被氧化起層。

現(xiàn)有的改進(jìn)方式是將現(xiàn)在使用的斷路器鋁合金制自動接頭更換為抗氧化能力強(qiáng)的不銹鋼制自動接頭。4.3 接點(diǎn)接觸不良 4.3.1 現(xiàn)存問題

（1）密度繼電器內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)氣腔內(nèi)氣體有泄漏。當(dāng)斷路器發(fā)生氣體泄漏時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)氣腔的波紋管不能伸長，使底板不能與報(bào)警閉鎖接點(diǎn)接通發(fā)出信號。

（2）密度繼電器內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)氣腔長期處于一個(gè)位置，密度繼電器溫度補(bǔ)償性能變差，當(dāng)環(huán)境溫度突變時(shí)，易導(dǎo)致SF6密度繼電器誤報(bào)信號。

（3）主儲壓器干簧接點(diǎn)長期處于一個(gè)位置，簧片疲勞。當(dāng)主儲壓器漏氮時(shí)不能及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號。

（4）主儲壓器上蓋密封不良，下雨進(jìn)水、進(jìn)入潮氣造成接點(diǎn)短路發(fā)出信號。（5）主儲壓器漏氮監(jiān)視裝置干簧管失靈誤報(bào)。4.3.2 改進(jìn)措施

主儲壓器上蓋密封不良應(yīng)及時(shí)更換密封圈。發(fā)現(xiàn)從電纜穿孔進(jìn)水應(yīng)及時(shí)進(jìn)行封堵。當(dāng)報(bào)警失靈后，將失靈接點(diǎn)退出，接入備用接點(diǎn)。如果備用接點(diǎn)，已經(jīng)使用可以將主儲壓器拆下。將故障的干簧接點(diǎn)取出更換新的干簧接點(diǎn)。預(yù)防性試驗(yàn)檢查工作

SF6斷路器的特點(diǎn)是采用SF6氣體作為絕緣和滅弧的介質(zhì)，SF6氣體的質(zhì)量好壞決定斷路器滅弧性能及內(nèi)絕緣水平。SF6氣體的質(zhì)量好壞對導(dǎo)電回路及機(jī)構(gòu)動作的穩(wěn)定性要求，與常規(guī)的斷路器基本相同。SF6斷路器預(yù)防性的項(xiàng)目分述如下：（1）判斷斷路器內(nèi)部絕緣性能的主要途徑，是對SF6氣體中含水量的測量，如果斷路器沒有大量漏氣，一般情況下1年測量1次就可以。

（2）在測量主回路的直流電阻時(shí)，推薦實(shí)測值不要大于初始值的1.2 倍。曾經(jīng)發(fā)生過因?yàn)榫o固螺釘沒有擰緊而燒蝕電桿的情況，必須予以重視。

（3）判斷均壓電容器及分閘電阻性能時(shí)，要考核這些元件老化的情況。（4）通過測量機(jī)構(gòu)油、氣壓泄露情況及補(bǔ)氣時(shí)間來鑒定油氣壓的系統(tǒng)是否完好和油氣泵運(yùn)轉(zhuǎn)的性能，在過去也曾發(fā)生過因空壓機(jī)嚴(yán)重磨損導(dǎo)致打壓時(shí)間增加的異常現(xiàn)象。

（5）測量分合閘的電磁鐵的動作電壓，其可靠動作電壓要求為30%～65%額定電壓。結(jié)束語

就目前而言，對SF6斷路器機(jī)構(gòu)工況的檢測、SF6氣體純度的監(jiān)督和檢測由于一些原因沒有全部展開。所以對于對SF6的檢修等方面的研究依然很局限，但隨著在電力系統(tǒng)中越來越多的使用SF6，在檢測和維護(hù)措施也將不斷加強(qiáng)，技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的水平不斷提高，為SF6電氣設(shè)備安全的運(yùn)行提供可靠準(zhǔn)確的技術(shù)依據(jù)和經(jīng)驗(yàn)支持。

黃朝輝 2012年7月13日

第二篇：SF6斷路器的微水超標(biāo)原因及控制措施

SF6斷路器的微水超標(biāo)原因及控制措施 前言

六氟化硫斷路器具有斷口電壓高、開斷能力、允許連續(xù)開斷的次數(shù)較多，噪聲低和無火花危險(xiǎn)，而且斷路器尺寸小、重量輕、容量大、不需要維修或少維修。這些優(yōu)點(diǎn)使傳統(tǒng)的油斷路器和壓縮空氣斷路器無法與其相比，在超高壓領(lǐng)域中幾乎全部取代了其他類型斷路器；另外在中壓配電方面，六氟化硫斷路器具有在開斷容性電流時(shí)不重燃，以及開斷感性電流時(shí)不產(chǎn)生過電壓等優(yōu)點(diǎn)，正逐步取代其他類型的斷路器。六氟化硫斷路器的優(yōu)良性能得益于SF6氣體良好的滅弧特性。SF6是無色、無味、無毒，不可燃的惰性氣體，具有優(yōu)異的冷卻電弧特性，介電強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的絕緣氣體。在均勻電場下，SF6的介質(zhì)強(qiáng)度為同一氣壓下空氣的2.5—3倍，在4個(gè)大氣壓，其介質(zhì)電強(qiáng)度與變壓器油相當(dāng)。由于SF6的介質(zhì)強(qiáng)度高，對相同電壓級和開斷電流相近的斷路器，SF6的串聯(lián)斷口要少。例如：220kV少油斷路器要4個(gè)斷口，500kV少油開關(guān)要6-8個(gè)斷口，而220kVSF6斷路只要1個(gè)斷口，500kVSF6斷路器只要3-4個(gè)斷口。一是因?yàn)镾F6的分子量大，比熱大，其對流的傳熱能力優(yōu)于空氣，二是SF6在高溫下的分解特性，在分解反應(yīng)過程中吸收能量。SF6這種優(yōu)良導(dǎo)熱性能，是形成SF6滅弧性能的原因之一；另外，SF6吸附自由電子而形成負(fù)離子的現(xiàn)象也是其成為優(yōu)良滅弧介質(zhì)的原因。SF6氣體微水超標(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)表面受潮，則電氣強(qiáng)度會顯著下降。斷路器是戶外設(shè)備，當(dāng)氣溫驟降時(shí)，SF6氣體過量水可能會凝結(jié)在固體介質(zhì)表面而發(fā)生閃絡(luò)，嚴(yán)重時(shí)造成斷路器發(fā)生爆炸事故。純凈SF6氣體，在運(yùn)行中，受電弧放電或高溫后，會分解成單體的氟、硫和氟硫化合物，電弧消失后會又化合成穩(wěn)定的SF6氣體。當(dāng)氣體中含有水分時(shí)，出現(xiàn)的氟硫化合物會與水反應(yīng)生成腐蝕性很強(qiáng)的氫氟酸、硫酸和其他毒性很強(qiáng)的化學(xué)物質(zhì)等，危及維護(hù)人員的生命安全，對斷路器的絕緣材料或金屬材料造成腐蝕，使絕緣劣化，甚至發(fā)生設(shè)備爆炸。

要完全清除SF6斷路器內(nèi)SF6氣體的水分是不可能的，但是掌握SF6氣體微水超標(biāo)的原因，采取相應(yīng)的預(yù)防控制措施，減少SF6氣體中的水分，可以保證和提高斷路器的安全運(yùn)行可靠性。SF6氣體微水超標(biāo)的原因

SF6氣體微水超標(biāo)的原因，主要有以下六個(gè)方面：

3.1 SF6氣體新氣的水分不合格。造成新氣不合格的原因，一是制氣廠對新氣檢測不嚴(yán)格，二是運(yùn)輸過程中和存放環(huán)境不符合要求，三是存儲時(shí)間過長。3.2 斷路器充入SF6氣體時(shí)帶進(jìn)水分。斷路器充氣時(shí)，工作人員不按有關(guān)規(guī)程和檢修工藝操作要求進(jìn)行操作，如充氣時(shí)氣瓶未倒立放置；管路、接口不干燥或裝配時(shí)暴露在空氣中的時(shí)間過長工等導(dǎo)致水分帶進(jìn)。

3．3絕緣件帶入的水分。廠家在裝配前對絕緣未作干燥處理或干燥處理不合格。斷路器在解體檢修時(shí)，絕緣件暴露在空氣中的時(shí)間過長而受潮。

3．4吸附劑帶入的水分。吸附劑對SF6氣體中水分和各種主要的分解物都具有較好的吸附能力，如果吸附劑活化處理時(shí)間短，沒有徹底干燥，安裝時(shí)暴露在空氣中時(shí)間過長而受潮，吸附劑可能帶入數(shù)量可觀的水分。

3.5透過密封件滲入的水分。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，大氣中的水分會逐漸通過密封件滲入斷路器的SF6氣體中。

3.6 斷路器的泄漏點(diǎn)滲入的水分。充氣口、管路接頭、法蘭處滲漏、鋁鑄件砂孔等泄漏點(diǎn)，是水份滲入斷路器內(nèi)部的通道，空氣中的水蒸氣逐漸滲透到設(shè)備的內(nèi)部，因?yàn)樵撨^程是一個(gè)持續(xù)的過程，時(shí)間越長，滲入的水份就越多，由此進(jìn)入SF6氣體中的水份占有較大比重。SF6氣體含水量的控制措施

運(yùn)行中的SF6斷路器，對于SF6氣體的微水量要求相當(dāng)嚴(yán)格，因?yàn)樗苯佑绊憯嗦菲鞯陌踩\(yùn)行。如何降低運(yùn)行中斷路器的SF6氣體含水量，可采取如下措施：

4.1控制SF6新氣質(zhì)量關(guān)。根據(jù)《安規(guī)》的規(guī)定，SF6新氣應(yīng)具有廠家名稱、裝灌日期、批號及質(zhì)量檢驗(yàn)單。新氣到貨后應(yīng)按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行復(fù)核、檢驗(yàn)，合格后方可使用。存放半年以上的新氣，使用前要檢驗(yàn)其微水量和空氣，符合標(biāo)準(zhǔn)后方準(zhǔn)使用。SF6氣瓶放置在陰涼干燥、通風(fēng)良好地方，防潮防曬，并不得有水分或油污粘在閥門上，未經(jīng)檢驗(yàn)合格的SF6新氣氣瓶和已檢驗(yàn)合格的氣體氣瓶應(yīng)分別存放，以免誤用。

為了保證SF6氣體新氣的質(zhì)量和純度，充入斷路器之前進(jìn)行微水測試，并要符合我國的SF6氣體新氣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

4．2 控制絕緣件的處理關(guān)。絕緣件出廠時(shí)，如果沒有進(jìn)行特殊密封包裝，安裝前又未做干燥處理，則絕緣件在運(yùn)行中所釋放的水份將在氣體含水量占有很大比重。因此絕緣件干燥處理完畢后立即進(jìn)行密封包裝，在安裝現(xiàn)場未組裝的絕緣件應(yīng)存放在有干燥氮?dú)獾娜萜髦小?.3控制密封件的質(zhì)量關(guān)。采用滲透率小的密封件，加強(qiáng)斷路器密封面的加工、組裝的質(zhì)量管理，保證密封良好。斷路器法蘭面及動密封都用雙密封圈密封，一可加強(qiáng)密封效果，減少SF6氣體的漏氣量，二可減少外界水分進(jìn)入SF6斷路器中。

4.4控制吸附劑的質(zhì)量關(guān)。采用高效吸附劑，使用前進(jìn)行活化處理，安裝時(shí)盡量縮短暴露于大氣中的時(shí)間，減少吸附劑自身帶入的水分。

4.5控制充氣的操作關(guān)。應(yīng)在晴朗干燥天氣進(jìn)行充氣，并嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)程和檢修工藝操作要求進(jìn)行操作。充氣的管子必須用聚四氟乙烯管，管子內(nèi)部干燥，無油無灰塵，充氣前用新的SF6氣體進(jìn)行沖洗。

4.6加強(qiáng)運(yùn)行中SF6氣體檢漏關(guān)。斷路器在運(yùn)行中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)壓力表在同一溫度下前后兩次讀數(shù)的差值達(dá)到0.01-0.03Mpa時(shí)應(yīng)全面檢漏，找出漏點(diǎn)。

4.7加強(qiáng)運(yùn)行中SF6氣體微水量的監(jiān)視測量關(guān)。設(shè)備安裝完畢充氣24h后，應(yīng)進(jìn)行SF6氣體微水量測量，設(shè)備通電后每三個(gè)月測量一次，直至穩(wěn)定后，以后每一至三年檢測一次微水量。對于微水量超過管理標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)進(jìn)行干燥處理。

通過以上七個(gè)環(huán)節(jié)的嚴(yán)格管理，可以控制SF6斷路器SF6氣體的微水量。結(jié)束語

SF6斷路器最重要的監(jiān)測項(xiàng)目是含水量監(jiān)測和檢漏兩項(xiàng)。如果忽視對它的監(jiān)測，其可靠性將會受到影響，還會污染環(huán)境。因此，對運(yùn)行中SF6斷路器的微水的監(jiān)測和檢漏就備受關(guān)注。

第三篇：SF6斷路器運(yùn)行維護(hù)存在的問題分析及改進(jìn)措施-評審材料專業(yè)技術(shù)論文

2010年高級技師評審材料專業(yè)技術(shù)論文

SF6斷路器運(yùn)行維護(hù) 存在的問題分析及改進(jìn)措施

工作單位：超高壓輸變電公司 作

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SF6斷路器運(yùn)行維護(hù)存在的問題分析及改進(jìn)措施

（超高壓輸變電公司 地址 郵編）

〔摘 要〕 SF6斷路器作為近代發(fā)展起來的新型高壓電氣開關(guān)設(shè)備，以其優(yōu)越的性能、安全可靠、維護(hù)方便和使用壽命長等優(yōu)勢，在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，我站330kV變電站也采用了河南平高電氣股份有限公司 LW10B-363W/CYT SF6斷路器，至2009年10月24日投運(yùn)到現(xiàn)在，運(yùn)行值班人員在運(yùn)行、維護(hù)、巡視過程種，先后出現(xiàn)了幾點(diǎn)異常現(xiàn)象，分析了產(chǎn)生的原因，提出相應(yīng)的故障處理及方法，應(yīng)提起運(yùn)行人員的高度重視、同時(shí)值班人員也從中積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)并對不足之處提出了一些好的建議。

〔關(guān)鍵詞〕 SF6斷路器 ；運(yùn)行；維護(hù)；異常；方法；建議

SF6斷路器常見的異常，主要有液壓操作機(jī)構(gòu)油泵打壓超時(shí)、SF6斷路器氣體壓力異常，SF6 斷路器油泵頻繁啟動等原因廣泛被人關(guān)注，但其原因根本也在于設(shè)備的輔助裝臵的不良造成，如加熱器裝臵、溫控器設(shè)備故障等等，都會影響 SF6斷路器的安全運(yùn)行，例如酒泉超高壓輸變電公司220 kV系統(tǒng)斷路器在使用中經(jīng)常出現(xiàn)SF6低氣壓誤報(bào)現(xiàn)象；500 kV廉州變電所2001年1～2月期間，凌晨5：00左右經(jīng)常發(fā)生SF6低氣壓報(bào)警；500 kV滄州變電所也出現(xiàn)過投入加熱器后SF6氣壓驟降現(xiàn)象，經(jīng)分 1

析均為誤發(fā)或誤變化。如此可見電氣設(shè)備的輔助設(shè)裝臵在運(yùn)行中也起著很重要的作用，這就要求運(yùn)行人員要以高度負(fù)責(zé)的態(tài)度對設(shè)備運(yùn)行，維護(hù)，投運(yùn)驗(yàn)收中出現(xiàn)的細(xì)微問題進(jìn)行認(rèn)真分析探討，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除隱患。

酒泉超高壓輸變電公司下屬330kV東大灘變電站是一座綜合自動化樞紐變電站，主要擔(dān)負(fù)著金昌市工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活用電任務(wù)，站內(nèi)現(xiàn)設(shè)兩臺主變，三個(gè)電壓等級：330kV、110kV、35kV。330kV 采用3/2接線，進(jìn)出線4條，110kV采用雙母線雙分段接線，現(xiàn)有備用間隔12回，暫無出線送出。35kV采用單母線接線主供無功補(bǔ)償裝臵及站用負(fù)荷。主變單臺容量36萬kVA，總?cè)萘?2萬kVA，所有斷路器均為SF6斷路器。330kV東大灘變電站2009年10月24日投運(yùn)至今出現(xiàn)了以下幾種異?，F(xiàn)象，運(yùn)行人員進(jìn)過分析、處理，提出好的建議和處理方法如下：

一、加熱器引起斷路器油泵頻繁啟動打壓

針對環(huán)境溫差、變化多的西北電網(wǎng)等寒冷地區(qū)，油泵啟動和安全閥動作次數(shù)頻繁，直接影響液壓操動機(jī)構(gòu)的整體性能這一現(xiàn)象，通常采用液壓操動機(jī)構(gòu)加裝加熱器的方法保證斷路器控制回路的良好性能。經(jīng)過了長時(shí)間運(yùn)行，表明必須要能夠保證加熱器定溫投入和切除，使設(shè)備保持一定的恒溫下，才可以起到減少了油泵的啟動次數(shù)，操動機(jī)構(gòu)性能一直保持在良好工作狀態(tài)?？梢娂訜崞鞯亩ㄆ跈z查維護(hù)對SF6斷路器的影響很大。330kV東大灘變電站投運(yùn)后發(fā)現(xiàn)了這么一起異?，F(xiàn)象下面進(jìn)行

探討。2009年10月24日正式投運(yùn)，秋冬季節(jié)天氣變化劇烈，溫差特別大。天冷時(shí)，油壓降低，由于液壓油的壓力是隨著環(huán)境溫度的變化而變化的．環(huán)境溫度降低，油壓就降低；環(huán)境溫度升高，油壓就升高，這就造成了只要環(huán)境溫度降低，（如圖

1）

***9225694257213QF24191138KP513912195A1A2951KP6214019613KM214+D213KM2KM22185+D220049616K***2A2A1M ~（圖1）

1、KP5、KP6油壓微動開關(guān)。

2、KM2電機(jī)接觸器

3、KT3延時(shí)打開常閉接點(diǎn)

油壓下降至31.6MPa時(shí)，油壓開關(guān)中的微動開關(guān)（KP5、KP6）的觸點(diǎn)閉合，接觸器（KM2）的線圈得電，電機(jī)啟?？刂苹芈方?/p>

通，電機(jī)啟動帶動油泵打壓儲能，同時(shí)相應(yīng)端子提供電機(jī)打壓信號；當(dāng)油壓上升到32.6MPa時(shí)油壓開關(guān)中的微動開關(guān)（KP5、KP6）的觸點(diǎn)斷開，接觸器（KM2）斷電，切除電機(jī)電源，電機(jī)打壓信號解除。液壓操作系統(tǒng)正常的油壓范圍是 31.6～32.6MPa（溫度為15℃），超出這個(gè)范圍就屬于壓力異常。注意，在其它環(huán)境溫度下，可用下式折算油壓力： Pt＝P15℃

0.09（t-15），但是這個(gè)條件要求當(dāng)時(shí)加熱器必須能夠正常按時(shí)投退，當(dāng)時(shí)我站330kV所投運(yùn)的10臺SF6 斷路器中有5臺同時(shí)分別連續(xù)啟動打壓，運(yùn)行人員通過巡視檢查發(fā)現(xiàn)啟動打壓的斷路器加熱器不熱，進(jìn)過全面檢查是由于加熱器電源（GCS低壓抽出式開關(guān);寧波天安集團(tuán)股份有限公司）跳閘引起，本著對設(shè)備負(fù)責(zé)的原則我們發(fā)現(xiàn)問題后對跳閘的原因進(jìn)行了進(jìn)一步的查找發(fā)現(xiàn)在投運(yùn)安裝時(shí)，是在天氣還比較熱的時(shí)候，對加熱設(shè)備電源空氣開關(guān)容量沒有進(jìn)行核查，當(dāng)時(shí)低壓開關(guān)容量為20A，我站330kV所有10臺SF6 斷路器操動機(jī)構(gòu)，斷路器匯控柜，電動刀閘操作機(jī)構(gòu)箱都按要求加裝了加熱裝臵，采用的是蘇州新區(qū)楓橋電器板廠的型號JRDZ-4 AC220V 200W加熱器，每一臺分相SF6 斷路器機(jī)構(gòu)箱有主加熱器200W、副加熱器80W、防潮除濕加熱器40W，每個(gè)匯控柜加熱器200W一個(gè)，每一組電動刀閘機(jī)構(gòu)箱里40W加熱器一個(gè)，330kV設(shè)備加熱電源有兩路，分有保護(hù)一小室，保護(hù)二小室分別供給，中間聯(lián)絡(luò)開關(guān)正常時(shí)分段運(yùn)行，一回路供5個(gè)斷路器及刀閘的加熱電源，共計(jì)6.4KW按照計(jì)算I=P/U=6.4/0.22=29A,空氣開關(guān)容

量一般選用為負(fù)載電流的1.2～1.4倍，宜選用40A的。但我站當(dāng)時(shí)空開容量為20A，在加熱器不同時(shí)間投運(yùn)或分批投入時(shí)還可以滿足，但當(dāng)天氣比較冷加熱器全部同時(shí)投入就會出現(xiàn)低壓開關(guān)跳閘現(xiàn)象。

處理方法：

1、要求安裝單位將低壓開關(guān)容量按照電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行更換。

2、建議運(yùn)行人員在投運(yùn)新設(shè)備時(shí)把好驗(yàn)收關(guān)，要對設(shè)備進(jìn)行更深層次的了解，要認(rèn)真加強(qiáng)對設(shè)備的巡視，冬季來臨時(shí)集中對加熱器的投入情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。

二、加熱器引起SF6斷路器誤報(bào)警

2010年2月11日5點(diǎn)40分東大灘變電站發(fā)出3330斷路器SF6氣壓低信號，運(yùn)行人員巡視檢查設(shè)備壓力為0.55MPa、加熱器全部投入運(yùn)行、設(shè)備運(yùn)行無其它異?，F(xiàn)象，6點(diǎn)50分發(fā)出3330斷路器低氣壓閉鎖分閘信號、3330斷路器控制回路斷線信號、檢查壓力0.52 MPa（規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)為額定工作壓力0.6 MPa、補(bǔ)氣壓力0.55〒0.015 MPa、最低工作壓力0.52〒0.015 MPa）運(yùn)行人員及時(shí)將情況匯報(bào)調(diào)度及有關(guān)部門，并等待來人進(jìn)行處理，（由于路程遠(yuǎn)時(shí)間較長）到10點(diǎn)05分3330斷路器低氣壓閉鎖分閘信號、3330斷路器控制回路斷線信號自動復(fù)歸，壓力為0.54MPa，10點(diǎn)30分3330斷路器SF6氣壓低信號自動復(fù)歸壓力為0.57MPa。檢修人員到現(xiàn)場經(jīng)過全面檢查未發(fā)現(xiàn)有漏氣現(xiàn)象初步判斷是由于天氣變化及加熱器投停原因引起誤發(fā)信號，為了防止夜間再次

出現(xiàn)此類現(xiàn)象檢修人員建議帶電補(bǔ)氣至0.62 MPa（稍高于額定壓力）,事后我站與廠家聯(lián)系詢問了解，我站采用的是充油耐震型密度繼電器，斷路器出廠時(shí)預(yù)裝標(biāo)準(zhǔn)氣體，產(chǎn)品氣體和標(biāo)準(zhǔn)氣體分開。正常情況下，兩氣體溫度相等，杠桿平衡，反映到表計(jì)的指示實(shí)際可信。原因分析當(dāng)突然投入溫控加熱器后，由于標(biāo)準(zhǔn)氣囊距離加熱器較近，標(biāo)準(zhǔn)氣體受熱膨脹，杠桿傾斜，此時(shí)的現(xiàn)象與未投加熱器時(shí)產(chǎn)品氣體壓力降低相似，從而發(fā)出SF6低氣壓報(bào)警信號。一般情況是冬季凌晨，開關(guān)機(jī)構(gòu)內(nèi)溫控加熱器自動投入，從而誤發(fā)信號。斷路器在運(yùn)行時(shí)，密度表讀數(shù)誤差的大小，取決于斷路器的負(fù)荷電流和其它原因所引起的溫升的大小。嚴(yán)格的講，這種讀數(shù)，既不能代表SF6氣體的實(shí)際壓力值，也不能代表SF6氣體的實(shí)際密度值。使用密度表，要根據(jù)密度表的結(jié)構(gòu)、原理、使用條件等進(jìn)行具體分析，不能因?yàn)镾F6氣體實(shí)際密度不隨溫度變化而變化，就認(rèn)為密度表讀數(shù)也不隨環(huán)境溫度變化而變化。在實(shí)際工作中，如果發(fā)現(xiàn)密度表讀數(shù)誤差較大時(shí)，也不能就肯定密度表質(zhì)量有問題。根據(jù)運(yùn)行情況來看密度表在冬、夏季的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，誤差較大，誤差可達(dá)0%～20％。當(dāng)對類似這種情況不能正確理解時(shí)，往往會懷疑密度表或壓力表質(zhì)量差、指示不準(zhǔn)確等，而當(dāng)成缺陷處理，要求更換密度表或壓力表。這就要求運(yùn)行人員在巡視檢查時(shí)，既需要記錄SF6氣體的密度(或壓力)值和環(huán)境溫度，又需要記錄SF6斷路器的負(fù)荷電流和溫升情況，只有通過各種因素的分析、比較，才能正確地判斷出設(shè)備是否出

現(xiàn)漏氣或其它原因引起等異常現(xiàn)象。同時(shí)在現(xiàn)場的實(shí)際工作中，給斷路器充SF6氣體時(shí)，我還看到檢修人員經(jīng)常有人習(xí)慣多充些SF6氣體，可以防止發(fā)補(bǔ)氣和閉鎖信號，通過閱讀有關(guān)書籍才了解到確實(shí)，如果氣體的壓力充高些，會減小發(fā)補(bǔ)氣和閉鎖信號的機(jī)率，但是會加重?cái)嗦菲鞯母髅芊馓幍呢?fù)擔(dān)，有可能使斷路器的密封處損壞，發(fā)生漏氣現(xiàn)象，所以不提倡將SF6氣體壓力充高現(xiàn)象，應(yīng)嚴(yán)格控制在標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)。

建議：1)為了避免此類誤發(fā)信號，對斷路器加熱器進(jìn)行了改造，取消溫控加熱器，改為手動操作加熱器，同時(shí)根據(jù)冬季天氣較冷時(shí)，加熱器易損壞的現(xiàn)象，應(yīng)多增加一組加熱器，即目前每臺開關(guān)3組加熱器，其中一組做為驅(qū)潮用，常年投入，一組每年11月投入，保證機(jī)構(gòu)內(nèi)溫度在+5 ℃以上，當(dāng)2組均投入后，機(jī)構(gòu)內(nèi)溫度如果低于+5 ℃時(shí)，投入最后一組加熱器。室外氣溫升高后，再逐臺退出。2)變電站的運(yùn)行工作涉及到的技術(shù)面比較寬，加上設(shè)備較多，這就要求運(yùn)行人員應(yīng)更多的去了解設(shè)備各方面的知識，運(yùn)行值班員發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，要善于分析和解決問題；并應(yīng)做到心中有數(shù)，預(yù)防事故發(fā)生。3）SF6氣體補(bǔ)氣應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行。

三、溫控器失靈對SF6斷路器安全運(yùn)行的影響

1）2010年3月15日22時(shí)30分330kV東大灘變電站3340A相、3320B相SF6斷路器機(jī)構(gòu)箱加熱器的溫控器失靈，使得加熱器投入后不能按設(shè)定的溫度及時(shí)退出，箱內(nèi)溫度一直上升達(dá)到

40℃以上，同時(shí)在這種情況下又不能將異常信號上傳到主控室，運(yùn)行人員只有在進(jìn)行設(shè)備巡視檢查時(shí)才會發(fā)現(xiàn)，并及時(shí)采取了打開箱門降溫處理，后經(jīng)檢修人員更換失靈的溫控器消除了缺陷，加熱器不能隨溫度的變化及時(shí)投退，溫度突然升高對電氣設(shè)備的正常運(yùn)行帶來一定的影響，如原有預(yù)壓力及停泵壓力稍高。例如隨著溫度的升高，油壓也逐漸升高，一旦升到35．5MPa，油壓斷路器中的安全閥打開泄壓；當(dāng)油壓下降到33．5MPa時(shí)，安全閥關(guān)閉，如溫度再升，油壓也會在升高，就這樣周而復(fù)始，增加了油泵的啟動和安全闊的動作次數(shù)，影響了液壓操動機(jī)構(gòu)的安全和可靠性能。同時(shí)機(jī)構(gòu)箱體內(nèi)溫度偏高，使其觸點(diǎn)嚴(yán)重氧化產(chǎn)生接觸不良，造成油泵不能正常補(bǔ)壓而閉鎖。

2）330kV東大灘變電站同時(shí)還發(fā)生過由于溫控器廠家整定溫度值與現(xiàn)場實(shí)際情況不相符而造成的溫度降低后溫控器不能使加熱器及時(shí)投入的現(xiàn)象，例如2009年11月17日22：15分運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)330kV設(shè)備區(qū)3321斷路器每隔30分鐘就會啟動打壓一次就對斷路器進(jìn)行了檢查對比，發(fā)現(xiàn)3321斷路器C相的主、副加熱器都沒有熱，根究當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度（-20℃）及其它相斷路器加熱器至少有一個(gè)加熱器在投入的情況下，判斷可能是溫控器出了問題，立即通知檢修人員到現(xiàn)場進(jìn)行了全面檢查發(fā)現(xiàn)是由于廠家對溫控器溫度的整定值太低不能滿足斷路器機(jī)構(gòu)要求加熱器按溫度啟動的條件，同時(shí)又無法人為就地調(diào)整溫控器啟動的定值只有更換，增加了設(shè)備的安全運(yùn)行及維護(hù)工作。

不可調(diào)型溫控器（圖2）可調(diào)型溫控器（圖3）建議：1）由于現(xiàn)在斷路器加熱器的溫控器生產(chǎn)廠家及類型特別多、產(chǎn)品質(zhì)量和作用也不一樣，建議斷路器廠家應(yīng)相應(yīng)的配備自己的產(chǎn)品和品牌以保證質(zhì)量。2）溫控器自動控制雖然方便，但是不利于在不同的地方不同溫度的變化不同的設(shè)備要求進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)整，建議溫控器手動調(diào)節(jié)的還是更適合設(shè)備的需要。3）運(yùn)行人員在特殊氣候條件的巡視項(xiàng)目內(nèi)應(yīng)增加對溫控器的檢查項(xiàng)目。

四、油泵電機(jī)磁力啟動器卡滯引起電機(jī)常時(shí)打壓

2010年3月20日東大灘變電站3340斷路器的電機(jī)磁力啟動器KM2卡滯引起電機(jī)常時(shí)間打壓，發(fā)出“3340斷路器電機(jī)啟動的光子牌”。2.5min時(shí)電機(jī)還在運(yùn)轉(zhuǎn)，但“油泵啟動超時(shí)”信號并沒信號上傳。（見上圖1）當(dāng)油壓下降至31.6MPa時(shí)，油壓開關(guān)中的微動開關(guān)（KP5、KP6）的觸點(diǎn)閉合，接觸器（KM2）的線圈得電，電機(jī)啟停控制回路接通，電機(jī)啟動帶動油泵打壓儲能，同時(shí)時(shí)間繼電器KT3也得電開始延時(shí)，若電機(jī)打壓時(shí)間超過2min-2.5min時(shí)，時(shí)間繼電器KT3常閉延時(shí)觸電斷開，切除磁力啟動器KM2，使油泵電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)另一對常開延時(shí)觸電在

經(jīng)過同一時(shí)延后閉合，由相應(yīng)端子給出油泵電機(jī)“打壓超時(shí)信號”。但當(dāng)油壓上升到32.6MPa時(shí)油壓開關(guān)中的微動開關(guān)（KP5、KP6）的觸點(diǎn)已斷開，接觸器（KM2）斷電，因此“油泵打壓超時(shí)”信號沒有發(fā)出，使運(yùn)行人員后臺判斷出現(xiàn)誤差，同時(shí)由于KM2卡滯使電機(jī)一直在運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)如果運(yùn)行人員不及時(shí)到現(xiàn)場詳細(xì)檢查就會造成斷路器長時(shí)間打壓至損壞，故障原因如（圖4）

（圖4）電機(jī)磁力啟動器KM2

由于KM2磁力啟動器外殼為塑料材質(zhì)，在加熱器投入和停用時(shí)溫度變化會引起膨脹和收縮因而使（圖中白色方框處）接觸器彈出和收回受到很大影響，從而發(fā)生導(dǎo)致KM2卡滯的隱患、嚴(yán)重影響設(shè)備的安全運(yùn)行。

建議：1）運(yùn)行人員在值班過程中，應(yīng)密切監(jiān)視各種信號，并應(yīng)對信號的每一次發(fā)生都認(rèn)真做好記錄。當(dāng)發(fā)現(xiàn)開關(guān)電機(jī)啟動時(shí)間較以往延長時(shí)，應(yīng)引起警惕，并立即到現(xiàn)場進(jìn)行檢查。特

別是在氣候變化的情況下，運(yùn)行人員應(yīng)迅速到就地進(jìn)行檢查。一般是發(fā)生了操作機(jī)構(gòu)壓力過低或過高的情況，少數(shù)情況是由于該信號回路故障，造成了誤發(fā)信號的現(xiàn)象。如前所述，開關(guān)操作機(jī)構(gòu)壓力過低，一般來說不是油泵不能正常啟動，就是開關(guān)操作機(jī)構(gòu)嚴(yán)重漏油(氣)。造成開關(guān)操作機(jī)構(gòu)壓力過高的原因，一般是由于打壓電機(jī)控制回路故障，使操作機(jī)構(gòu)壓力到達(dá)停泵值時(shí)仍不能自動停泵的結(jié)果。此時(shí)應(yīng)迅速斷開打壓電源，記錄故障開關(guān)操作機(jī)構(gòu)的壓力值，報(bào)告調(diào)度值班員和工區(qū)，等待專業(yè)班組前來處理。2）建議設(shè)備廠家對所有塑料材質(zhì)的產(chǎn)品應(yīng)根據(jù)使用地點(diǎn)的需要進(jìn)行改進(jìn)，以確保設(shè)備安全運(yùn)行。五、結(jié)束語

經(jīng)上所述可見運(yùn)行人員不但要對設(shè)備常見的異?，F(xiàn)象了解，也應(yīng)該知道設(shè)備的輔助元件的隱患也會威脅到設(shè)備的安全穩(wěn)定，為了確保甘肅河西電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的要求，通過對SF6斷路器在生產(chǎn)實(shí)踐中設(shè)備運(yùn)行管理與維護(hù)工作質(zhì)量的不斷提高，同時(shí)也為公司在使用SF6設(shè)備過程中不斷積累各種情況條件下豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對今后保證SF6設(shè)備的可靠運(yùn)行及電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行有著積極和重要的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 送變電工程公司SF6斷路器出廠資料

[2] 【OPG.412.856】LW10B/CYT型SF6斷路器安裝使用說名書

作者簡介：

男，年生，年畢業(yè)于蘭州電力技術(shù)學(xué)校，年函數(shù)畢業(yè)于華北電力大學(xué)發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)。一直從事變電運(yùn)行維護(hù)工作，現(xiàn)擔(dān)任公司變電站站長。寫稿日期：2011年08月。聯(lián)系電話：（手機(jī)）（辦公室）

第四篇：六氟化硫SF6斷路器的微水超標(biāo)的原因

六氟化硫SF6斷路器的微水超標(biāo)的原因

文章主題標(biāo)簽： 六氟化硫 SF6斷路器 SF6氣體

SF6氣體微水超標(biāo)的原因，主要有以下六個(gè)方面：

1、SF6氣體新氣的水分不合格。造成新氣不合格的原因，一是制氣廠對新氣檢測不嚴(yán)格，二是運(yùn)輸過程中和存放環(huán)境不符合要求，三是存儲時(shí)間過長。

2、斷路器充入SF6氣體時(shí)帶進(jìn)水分。斷路器充氣時(shí)，工作人員不按有關(guān)規(guī)程和檢修工藝操作要求進(jìn)行操作，如充氣時(shí)氣瓶未倒立放置；或裝配時(shí)暴露在空氣中的時(shí)間過長工等導(dǎo)致水分帶進(jìn)。

3、絕緣件帶入的水分。廠家在裝配前對絕緣未作干燥處理或干燥處理不合格。斷路器在解體檢修時(shí)，絕緣件暴露在空氣中的時(shí)間過長而受潮。

4、吸附劑帶入的水分。吸附劑對SF6氣體中水分和各種主要的分解物都具有較好的吸附能力，如果吸附劑活化處理時(shí)間短，空氣中時(shí)間過長而受潮，吸附劑可能帶入數(shù)量可觀的水分。

5、透過密封件滲入的水分。在SF6斷路器中但外界的水分壓力比內(nèi)部高。例如，斷路器的充氣壓力為水分體積分?jǐn)?shù)為30×10-6，則水的壓力為界的溫度為20℃時(shí)，相對濕度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

管路、接口不干燥

沒有徹底干燥，安裝時(shí)暴露在

SF6氣體的壓力比外界高5倍，0.5Mpa，SF6氣體0.5×30×10-6=0.015×10-3Mpa，外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，大氣中的水分會逐漸通過密封件滲入斷路器的SF6氣體中。

6、斷路器的泄漏點(diǎn)滲入的水分。充氣口、管路接頭、法蘭處滲漏、鋁鑄件砂孔等泄漏點(diǎn)，是水份滲入斷路器內(nèi)部的通道，空氣中的水蒸氣逐漸滲透到設(shè)備的內(nèi)部，因?yàn)樵撨^程是一個(gè)持續(xù)的過程，時(shí)間越長，滲入的水份就越多，由此進(jìn)入SF6氣體中的水份占有較大比重。

第五篇：高壓電器：斷路器總結(jié)

真空斷路器

結(jié)構(gòu)：主要由氣密絕緣外殼、導(dǎo)電回路、屏蔽系統(tǒng)、觸頭、波紋管等部分組成陶瓷外殼真空滅弧室，氣密絕緣外殼包括玻璃和陶瓷兩種。

氣密絕緣系統(tǒng)：由玻璃或陶瓷制成的氣密絕緣外殼、動端蓋板、定端蓋板，不銹鋼波紋管組成了氣密絕緣系統(tǒng)。為了保證玻璃、陶瓷與金屬之間有良好的氣密性，除了封接時(shí)要有嚴(yán)格的操作工藝外，還要求材料本身的透氣性盡量小和內(nèi)部放氣量限制到極小值。不銹鋼波紋管的作用不僅能將真空滅弧室內(nèi)部的真空狀態(tài)與外部的大氣狀態(tài)隔離開來，而且能使動觸頭連同動導(dǎo)電桿在規(guī)定的范圍內(nèi)運(yùn)動，以完成真空開關(guān)的閉合與分?jǐn)嗖僮鳌?/p>

導(dǎo)電系統(tǒng)：定導(dǎo)電桿、定跑弧面、定觸頭、動觸頭、動跑弧面、動導(dǎo)電桿構(gòu)成了滅弧室的導(dǎo)電系統(tǒng)。其中定導(dǎo)電桿、定跑弧面、定觸頭合稱定電極，動觸頭、動跑弧面、動導(dǎo)電桿合稱動電極，由真空滅弧室組裝成的真空斷路器，真空負(fù)荷開關(guān)和真空接觸器合閘時(shí)，操動機(jī)構(gòu)通過動導(dǎo)電桿的運(yùn)動，使兩觸頭閉合，完成了電路的接通。為了使兩觸頭間的接觸電阻盡可能減小且保持穩(wěn)定和滅弧室承受動穩(wěn)定電流時(shí)有良好的機(jī)械強(qiáng)度，真空開關(guān)在動導(dǎo)電桿一端設(shè)置有導(dǎo)向套，并使用一組壓縮彈簧，使兩觸頭間保持有一個(gè)額定壓力。當(dāng)真空開關(guān)分?jǐn)嚯娏鲿r(shí)，滅弧室兩觸頭分離并在其間產(chǎn)生電弧，直至電流自然過零時(shí)電弧熄滅，便完成了電路的開斷。

屏蔽系統(tǒng)：真空滅弧室的屏蔽系統(tǒng)主要由屏蔽筒，屏蔽罩和其他零件組成。屏蔽系統(tǒng)的主要作用是：1.防止觸頭在燃弧過程中產(chǎn)生大量的金屬蒸汽和液滴噴濺，污染絕緣外殼的內(nèi)壁，避免造成真空滅弧室外殼的絕緣強(qiáng)度下降或產(chǎn)生閃絡(luò)。2.改善真空滅弧室內(nèi)部的電場分布，有利于真空滅弧室絕緣外殼的小型化，尤其是對于高電壓的真空滅弧室小型化有顯著效果。3.吸收一部分電弧能量，冷凝電弧生成物。特別是真空滅弧室在開斷短路電流時(shí)，電弧所產(chǎn)生的熱能大部分被屏蔽系統(tǒng)所吸收，有利于提高觸頭間的介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度。屏蔽系統(tǒng)吸收電弧生成物的量越大，說明他吸收的能量也越大，這對增加真空滅弧室的開斷容量起良好作用。觸頭系統(tǒng)：觸頭是產(chǎn)生電弧、熄滅電弧的部位，對材料和結(jié)構(gòu)的要求都比較高。對觸頭材料有以下要求：1.高開斷能力。要求材料本身的導(dǎo)電率大，熱傳導(dǎo)系數(shù)小，熱容量大，熱電子發(fā)射能力低。2.高擊穿電壓。擊穿電壓高，介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度就高，對滅弧有利。3.高的抗電腐蝕性。即經(jīng)得起電弧的燒蝕，金屬蒸發(fā)量少。4.抗熔焊能力。5.低截流電流值，希望在2.5A以下。6.低含氣量。其中低含氣量是對所有真空滅弧室內(nèi)部所使用材料的要求。特別是銅材，必須要求低含氣量的特殊工藝處理的無氧銅。而焊料等則采用白銀、銅的合金。斷路器用真空滅弧室的觸頭材料大都采用銅鉻合金，銅與鉻各占 50%。在上、下觸頭的對接面上各焊上一塊銅鉻合金片，一般厚度各為3mm。其余部分稱為觸頭座，用無氧銅制造即可。觸頭結(jié)構(gòu)對滅孤室的開斷能力有很大影響。采用不同結(jié)構(gòu)觸頭產(chǎn)生的滅弧效果有所不同的，早期采用簡單的圓柱形觸頭，結(jié)構(gòu)雖簡單，但開斷能力不能滿足斷路器的要求，僅能開斷10kA以下電流，并且僅有真空負(fù)荷開關(guān)、高壓真空接觸器等用真空開關(guān)管才采用。常采用的有螺旋糟型結(jié)構(gòu)觸頭、帶斜槽杯狀結(jié)構(gòu)觸頭和縱磁場杯狀結(jié)構(gòu)觸頭三種，其中以采用縱磁場杯狀結(jié)構(gòu)觸頭為主。

波紋管：真空滅弧室的波紋管主要擔(dān)負(fù)保證動電極在一定范圍內(nèi)運(yùn)動和長期保持高真空的功能，并保證真空滅弧室具有很高的機(jī)械壽命。真空滅弧室的波紋管是由厚度為0.1~0.2mm的不銹鋼制成的薄壁元件。真空開關(guān)在分合過程中，滅弧室波紋管受伸縮作用，波紋管截面上受變應(yīng)力作用，所以波紋管的壽命應(yīng)根據(jù)反復(fù)伸縮量和使用壓力來確定。波紋管的疲勞壽命和工作條件的受熱溫度有關(guān)，真空滅弧室在分?jǐn)啻蟮亩搪冯娏骱螅瑢?dǎo)電桿的余熱傳遞到波紋管上，使波紋管的溫度升高，當(dāng)溫升達(dá)到一定程度時(shí)，這就會影響波紋管的疲勞強(qiáng)度。

工作原理：真空泡內(nèi)的真空滅弧室是利用高真空工作絕緣滅弧介質(zhì),靠密封在真空中的一對觸頭來實(shí)現(xiàn)電力電路的通斷功能的一種電真空器件。當(dāng)其斷開一定數(shù)值的電流時(shí),動靜觸頭在分離的瞬間,電流收縮到觸頭剛分離的 一點(diǎn)上,出現(xiàn)電極間電阻劇烈增大和溫度迅速提高,直至發(fā)生電極金屬的蒸發(fā),?同時(shí)形成極高的電場強(qiáng)度,導(dǎo)致極強(qiáng)烈的發(fā)射和間隙擊穿,產(chǎn)生真空電弧,當(dāng)工頻電流接近零時(shí),同時(shí)也是觸頭開距的增大,?真空電弧的等離子體很快向四周擴(kuò)散,電弧電流過零后,?觸頭間隙的介質(zhì)迅速由導(dǎo)電體變?yōu)榻^緣體,于是電流被分?jǐn)?。由于觸頭的特殊構(gòu)造,?燃弧期間觸頭間隙會產(chǎn)適當(dāng)?shù)目v向磁場,這個(gè)磁場可使電弧均勻分布在觸頭表面,維持低的電弧電壓,?從而使真空滅弧室具有較高弧后介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)速度,小的電弧能量和小的腐蝕速率。這樣,?就提高了真空滅弧室開斷電流的能力和使用壽命。

SF6斷路器 結(jié)構(gòu)：①瓷柱式結(jié)構(gòu)：取積木式，系列性強(qiáng)，可用多個(gè)相同的單元滅弧室和支柱瓷套組成不同電壓等級的斷路器。中國FA4－550型SF6斷路器為瓷柱式結(jié)構(gòu),其額定電壓為500千伏，最高工作電壓為550千伏。斷路器由三個(gè)獨(dú)立的單相和一個(gè)液壓、電氣控制柜組成。每相由兩個(gè)支柱瓷套的四個(gè)滅弧室（斷口）串聯(lián)而成。在每個(gè)支柱瓷套頂部裝著兩個(gè)單元滅弧室，為120°夾角V形布置,兩個(gè)均壓并聯(lián)電容器為水平布置。這種結(jié)構(gòu)布置既考慮到結(jié)構(gòu)的機(jī)械應(yīng)力狀態(tài)，又照顧到絕緣的要求。滅弧室和支柱瓷套內(nèi)均充有額定壓力的 SF6氣體。瓷柱式斷路器使用液壓操作機(jī)構(gòu)。液壓機(jī)構(gòu)的控制和操作元件以及線路均設(shè)于控制柜內(nèi)。每相斷路器的下部裝有一套液壓機(jī)構(gòu)的動力元件，如液壓工作缸等。滅弧室由液壓工作缸直接操動。支柱瓷套內(nèi)裝有絕緣操作桿，操作桿與液壓工作缸相連接。②罐式結(jié)構(gòu)：采用了箱式多油斷路器的優(yōu)點(diǎn)，將斷路器與互感器裝在一起，結(jié)構(gòu)緊湊，抗地震和防污能力強(qiáng),但系列性較差。中國LW-220型罐式SF6斷路器單相結(jié)構(gòu)如圖。

此種斷路器為三相分裝式。單相由基座、絕緣瓷套管、電流互感器和裝有單斷口滅弧室的殼體組成。每相配有液壓機(jī)構(gòu)和一臺控制柜，可以單獨(dú)操作，并能通過電氣控制進(jìn)行三相操作。斷路器采用雙向縱吹式滅弧室,分閘時(shí),通過拐臂箱傳動機(jī)構(gòu)，帶動氣缸及動觸頭運(yùn)動。滅弧室充有額定氣壓為6表壓(20℃)的SF6氣體。

性能：1.阻塞效應(yīng) 充分發(fā)揮氣流的吹弧效果，滅弧室體積小、結(jié)構(gòu)簡單、開斷電流大、燃弧時(shí)間短，開斷電容或電感電流無重燃或無復(fù)燃，過電壓低。2.電氣壽命長 50kA滿容量連續(xù)開斷可達(dá)19次，累計(jì)開斷電流可達(dá)4200kA，檢修周期長，適于頻繁操作。3.絕緣水平高 六氟化硫氣體在0.3MPa氣壓時(shí)，通過了各種絕緣試驗(yàn)并有較大裕度。累計(jì)開斷電流3000kA以后，在0.3MPa氣壓下每個(gè)斷口還可耐受工頻電壓250kV達(dá)1 min，將六氟化硫氣體減至零表壓仍可耐受工頻電壓166.4kV5 min。4.密封性能好 六氟化硫氣體含水量低；滅弧室、電阻和支柱分成獨(dú)立氣隔，現(xiàn)場安裝時(shí)不用打開，安裝好后用自動接頭連通；安裝檢修方便，并可防止臟物和水分進(jìn)入斷路器內(nèi)部。自我保護(hù)和監(jiān)視系統(tǒng)完備 液壓機(jī)構(gòu)內(nèi)的信號缸可實(shí)現(xiàn)對斷路器的自我保護(hù)：有密度繼電器監(jiān)視六氟化硫氣體泄漏；有壓力開關(guān)和安全閥監(jiān)視液壓機(jī)構(gòu)壓力，保護(hù)液壓系統(tǒng)安全。液壓機(jī)構(gòu)采用了可防止 “失壓慢分”的閥系統(tǒng)，本體上就可進(jìn)行機(jī)構(gòu)閉鎖，保證運(yùn)行安全?？刂苹芈分胁捎昧藘商追珠l電磁鐵和防跳保護(hù)，保證操作準(zhǔn)確無誤。5.操作功率小，緩沖平穩(wěn) 機(jī)構(gòu)工作缸與滅弧動觸頭的傳動比為1：1，機(jī)構(gòu)特性穩(wěn)定。機(jī)構(gòu)特性穩(wěn)定性可達(dá)3000次，機(jī)構(gòu)壽命研究試驗(yàn)做到10000次，操作噪聲小于90dB。

SF6電氣特性：SF6是一種具有高介電強(qiáng)度的介質(zhì)。在均勻電場下，SF6的介電強(qiáng)度約為同一氣壓下空氣的2、5~3倍，在3個(gè)大氣壓下其介電強(qiáng)度與變壓器油相當(dāng)。實(shí)踐證明：在空氣摻入少量六氟化硫氣體，空氣的絕緣強(qiáng)度顯著提高；相反，在六氟化硫氣體中加入少量的空氣則六氟化硫氣體的絕緣強(qiáng)度也會明顯下降。由于SF6的介電強(qiáng)度高，因此，在對相同電壓等級和和開斷電流相近的斷路器，SF6的串聯(lián)斷口數(shù)要少，例如我國研制的LR－220型SF6斷路器，單斷口電壓為220KV；又如500KV的少油斷路器為6~8個(gè)斷口，而SF6斷路器只有3~4個(gè)斷口。SF6的電暈起始電壓比空氣高得多，介電強(qiáng)度與所加電壓的頻率無關(guān)，但是應(yīng)該引起注意的是電場均勻性、雜質(zhì)、電極的形狀和不規(guī)則性等，對SF6的介電強(qiáng)度均有一定強(qiáng)度。SF6氣體中的水分對絕緣將發(fā)生影響。SF6中所含水分超過一定濃度時(shí)使SF6在溫度達(dá)200℃以上就可能產(chǎn)生分解，分解的生成物中有氫氟酸，這是一種有強(qiáng)腐蝕性和劇毒的酸類。此外，水分的凝結(jié)對沿邊絕緣也有害的。因此，在SF6的電氣設(shè)備中，應(yīng)嚴(yán)格控制水分的含量。

壓縮空氣斷路器

結(jié)構(gòu)：壓縮空氣斷路器的主要構(gòu)成部分是滅弧室。按壓縮空氣吹弧方式，斷路器滅弧室分為橫吹和縱吹兩種。在實(shí)際應(yīng)用中，通常是兩種吹弧方式同時(shí)存在，但以一種吹 弧方式為主。滅弧室的幾種基本形式見圖。

圖a是具有絕緣隔板的橫吹滅弧室。氣流方向與電弧軸向垂直。壓縮空氣氣流將電弧吹入隔板,因此電弧有曲折的形狀，長度增加,同時(shí)與隔板緊密接觸，使去除電離過程加速。橫向吹弧方式雖然熄弧效果較好,但滅弧室結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大,一般只用于電壓等級較低的斷路器中（例如發(fā)電機(jī)保護(hù)斷路器），而不適用于高電壓，大容量的場合。圖b～f是幾種縱吹形式。氣流方向與電弧軸平行?？v吹可分為單向吹弧(b，c,d)和雙向吹弧(e,f)。在單向吹弧中,兩個(gè)觸頭可均為實(shí)心（棒），或者一個(gè)是空心而另一個(gè)是實(shí)心。在雙向吹弧中，兩個(gè)觸頭均為空心。

圖b是實(shí)心觸頭單向縱吹的滅弧室。壓縮空氣沿電弧軸向高速運(yùn)動而強(qiáng)烈吹弧，從而使電弧直徑縮小、表面冷卻，并從弧隙去除電離粒子。這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是，觸頭頂端附近未能受到氣吹而易受電弧燒損，弧隙中易有金屬蒸氣而降低弧隙介質(zhì)強(qiáng)度，電弧易重燃。

圖c是具有一個(gè)空心和一個(gè)實(shí)心觸頭的單向縱吹滅弧室。壓縮空氣從弧隙帶走電離粒子，經(jīng)過空心靜觸頭迅速排到大氣中。氣吹使電弧從靜觸頭噴口的工作面移動到其內(nèi)表面。實(shí)心觸頭端部采用圓錐形。

圖d是自由噴射式。在開斷時(shí)，實(shí)心動觸頭離開靜觸頭，在滅弧室外部發(fā)生電弧。當(dāng)動觸頭進(jìn)入滅弧室體內(nèi)而完全開放噴口時(shí)，壓縮空氣沖入大氣中，使電弧受到強(qiáng)烈的橫吹和縱吹。

圖e是具有兩個(gè)空心觸頭的雙向吹弧滅弧室。壓縮空氣開始時(shí)對電弧徑向吹弧，然后分成兩個(gè)氣流縱向吹弧。對于雙噴口，兩個(gè)弧根都在觸頭的內(nèi)表面。雙向吹弧比單向吹弧能更迅速地從弧隙去除電離粒子。但弧隙氣壓較低。為了提高弧隙氣壓，可以將其中一個(gè)空心觸頭做成收縮截面，成為雙向非對稱縱吹，如圖f所示。

特點(diǎn)：：①動作快，開斷時(shí)間短，70年代已使用一周波斷路器。這在很大程度上提高了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。②具有較高的開斷能力，可以滿足電力系統(tǒng)所提出的較高額定參數(shù)和性能要求。③可以采用積木式結(jié)構(gòu)，系列性強(qiáng)。

油斷路器

多油和少油斷路器：多油斷路器 其滅弧室裝在一個(gè)接地金屬箱中,通常用油量較多，油既用作滅弧介質(zhì)又用作對地絕緣。多油斷路器結(jié)構(gòu)簡單,性能可靠,可以制成超高壓等級（如362kV），并可方便地帶電流互感器,配套性強(qiáng)，戶外使用時(shí)受大氣條件的影響小。多油斷路器的使用歷史悠久，使用和制造技術(shù)成熟，曾在電力系統(tǒng)中起過重要作用。但多油斷路器也有很多的缺點(diǎn)，特別是在超高壓等級時(shí)，體積龐大，消耗大量的鋼材和變壓器油，運(yùn)輸和安裝均有較大困難，引起爆炸和火災(zāi)的危險(xiǎn)性大。所以多油斷路器已趨于淘汰。少油斷路器 其滅弧室裝在與大地絕緣的油箱中。油箱既可用金屬做成，也可以用絕緣材料制成。油僅作為滅弧介質(zhì)和斷口間絕緣用，而不作對地絕緣用，用油量少。少油斷路器主要由底架、絕緣子、傳動系統(tǒng)、導(dǎo)電系統(tǒng)、觸頭、滅弧室、油氣分離器、緩沖器及油面指示器等部分組成。合閘時(shí),操動機(jī)構(gòu)通過傳動拐臂連桿(見開關(guān)機(jī)構(gòu))，把力傳到主軸，主軸帶動3根絕緣拉桿使三極動觸桿向上作直線運(yùn)動，最后插入靜觸頭中，操動機(jī)構(gòu)扣住觸桿，使斷路器保持在閉合位置。在這一過程中，開斷彈簧拉伸貯能，為分閘作準(zhǔn)備。分閘是當(dāng)操作機(jī)構(gòu)脫扣時(shí)，由于開斷彈簧力的作用，使主軸轉(zhuǎn)動帶動拉桿，從而使動觸桿向下運(yùn)動。最后因開斷彈簧的預(yù)拉力作用，主軸拐臂緊靠在分閘定位件上，從而使斷路器保持在斷開的位置上。110kV 及以上電壓等級的戶外式少油斷路器多采用開斷電弧的單元斷口（或稱開斷單元）串聯(lián)、積木式組合的落地式總體結(jié)構(gòu)。標(biāo)準(zhǔn)開斷單元的電壓為55～110kV。例如SW6型少油斷路器，開斷單元為55kV,屬于這一系列的220kV和330kV的少油斷路器將取雙柱四斷口和三柱六斷口的結(jié)構(gòu)，每極由四個(gè)和六個(gè)開斷單元串聯(lián)而成，各斷口上均并聯(lián)電容器以均勻開斷時(shí)斷口的電壓分布；每極各用一個(gè)單獨(dú)的液壓操動機(jī)構(gòu)操作。SW7-220型220kV少油斷路器，因開斷單元為110kV,所以每極取單柱雙斷口的結(jié)構(gòu)。少油斷路器的突出特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，易于制造和維修、價(jià)格低、使用方便。與多油斷路器相比，少油斷路器體積小、重量輕、用油量少，能采用積木式組裝成超高壓少油斷路器，并在電力系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。其缺點(diǎn)是燃弧時(shí)間長，動作較慢，檢修周期短，維修工作量大，受單元斷口的電壓限制，發(fā)展特高壓等級有困難等。

滅弧室：由絕緣材料制成并裝設(shè)在觸頭周圍，用以限制電弧、并產(chǎn)生高速氣流對電弧進(jìn)行強(qiáng)烈氣吹而使電弧熄滅。按照產(chǎn)生氣吹的能源,滅弧室可以分為3類。①自能氣吹式滅弧室：利用電弧自身的能量使油分解出氣體，提高滅弧室中的壓力，當(dāng)吹弧口打開時(shí)，由于滅弧室內(nèi)外的壓力差而在吹弧口產(chǎn)生高速油氣流，對電弧進(jìn)行氣吹而使之熄滅。②外能氣吹式滅弧室：利用外界能量(通常是由油斷路器合閘過程中被貯能的彈簧提供)在分?jǐn)噙^程中推動活塞，提高滅弧室的壓力驅(qū)動油氣吹弧而熄滅電弧。也有稱此為強(qiáng)迫油吹式滅弧室。③綜合式滅弧室：它綜合了自能吹弧和外能吹弧的優(yōu)點(diǎn)，利用電弧自身的能量來熄滅大電流電弧，利用外界能量來熄滅小電流電弧，并可改善分?jǐn)嗵匦?。這種滅弧室結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜，但分?jǐn)嘈阅芎?。超高壓少油斷路器中大多?shù)采用這種滅弧室。

油斷路器滅弧室中吹弧形式主要有4種(見圖)。①縱吹:油氣沿電弧軸線方向吹過電弧表面。②橫吹：油氣垂直于電弧軸線方向吹弧。③縱橫吹：既利用橫吹又利用縱吹的復(fù)合吹弧形式。④環(huán)吹：油氣從四周垂直于電弧軸線方向吹弧。按照主要吹弧形式可將油斷路器的滅弧室分別稱為縱吹滅弧室、橫吹滅弧室、縱橫吹滅弧室和環(huán)吹滅弧室。