提高SF6斷路器運行安全的措施

王雅宇

1SF6氣體的基本性能

引言：六氟化碗氣體(SF6)由法國兩位化學家Moissan和Lebeau于1900年合成。大約從60年代起，SF6氣體作為優異的絕緣和滅弧介質成功地應用于高壓開關及其設備。今天，在高壓、超高壓及特高壓領域，SF6氣體幾乎成為斷路器和GIS地唯一絕緣和滅弧介質。在中壓領域，SF6同真空開關已成為并駕齊驅的兩大支柱，得到了廣泛的使用。

1.1SF6的化學性質非常穩定

在大氣壓下以及溫度高達500℃的情況下，都具有高度的化學穩定性，在電氣設備中的允許運行溫度范圍內，SF6對電氣設備中常用的銅、鋼、鋁等金屬材料不起化學作用，因此斷路器的檢修周期長，檢修工作量少。

1.2SF6氣體是多原子的分子氣體

經研究，在高溫下SF6電離形成的電導率，當溫度在4000K～5000K時迅速增大，而其導熱率在溫度為2000K附近出現最大峰值。由于這一特性，SF6氣體中電弧的溫度分布情況和空氣中不同，SF6氣體中弧心部分導熱率低，溫度高，電導率大，其外焰部分導熱率高，溫度低，電導率小，所以電弧電流幾乎集中在弧心部分。而空氣電弧與此不同，由于它的導熱率和電導率隨溫度升高幾乎相同，所以電弧溫度沿半徑均勻分布，可以看到截面積很大而溫度高的外焰部分。

2SF6斷路器設備泄漏

純凈的新的SF6氣體常溫下化學性能穩定，但在電力系統中，由于SF6氣體主要充當絕緣和滅弧介質，在斷路器或GIS分斷操作過程中，在電弧作用、電暈、火花放電和局部放電高溫等因素影響下，SF6氣體會進行分解，分解物遇水后變成腐蝕性電介質會刺激皮膚、眼睛，如果吸入量大，還會引起頭暈和肺水腫，甚至死亡。在密閉空間，由于空氣流通緩慢，分解物在室內沉積，不易排出，從而對檢修與巡視人員產生極大的危害，為此，裝有SF6設備的配電裝置室必須保證SF6氣體濃度小于1000ppm。

2.1SF6開關設備泄漏故障情況

當前SF6開關設備運行中暴露出泄漏故障主要是液壓機構漏油和設備本體漏氣，國產設備的泄漏故障率高于進口設備，其情況如下。

根據統計：1989年至1997年，220kV及以上SF6斷路器和GIS發生泄漏故障中，液壓機構漏油共80次，其中進口設備為8次，設備本體漏氣共26次，其中進口設備為3次，所有故障中比例最大的是液壓機構。

2.2泄漏發生的主要部位

(1)液壓機構的主要漏油部位有：三通閥和放油閥、高低壓油管、壓力表和壓力繼電器接頭以及工作缸活塞桿和貯壓筒活塞桿的密封受損處、低壓油箱的砂眼處等。

(2)SF6斷路器本體的漏氣部位有：支柱驅動桿和密封圈劃傷處、充氣閥密封不良處、支柱瓷套根部有裂紋處、滅弧室頂蓋有砂眼處、氣體管路接頭、密封繼電器接口、焊縫和密封槽與密封圈(墊)尺寸不配合等處。

(3)GIS的漏氣部位有：隔室、絕緣子、O型密封圈，開關絕緣桿、互感器二次線端子等處。

2.3泄漏的后果

(1)對液壓機構。漏油會引起短路時頻繁啟泵打壓或補壓時間過長，閥體大量內滲油會造成失壓故障，液壓油進入儲壓筒氮氣側會造成壓力異常升高等，這會影響SF6斷路器安全運行。

(2)對于SF6斷路器和GIS，雖然泄漏到大氣中的SF6濃度很低，但它在大氣中有很長的殘存期，并吸收紅外輻射而產生室溫效應。此外，頻繁補氣和SF6氣體的大量泄漏，不僅影響設備安全運行，也影響人身健康。

2.4泄漏原因分析

對于液壓機構，其主要原因如下。

(1)制造方面：對工作缸、貯壓筒活塞桿等動密封結構的設計考慮欠周，致使雜物滯留于密封表面并污染液壓油，在機構運轉時，這些雜物研磨密封圈，劃傷貯壓筒內表面，壓力異常升高等故障多數由此引起。

(2)使用方面：投運前驗收不嚴、不細；露天檢修，不能確保機構元部件不受污染。

2.5SF6氣體泄漏的防治措施

對液壓機構，制造廠應改進密封結構設計，提高加工和裝配工藝水平，最好是采用彈簧機構，因為彈簧機構的突出優點是結構簡單、直觀、無漏油問題、維護量少、維護費用低，相對其它類型操動機構具有較高的可靠性。

3SF6氣體微水超標

近年來sF6開關設備含水量超標已不是和別現象，其起因多屬制造和組裝工藝不良所致。

3.1SF6氣體微水超標的危害性

常態下，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表面受潮，則電氣強度會顯著下降。斷路器是戶外設備，當氣溫驟降時，SF6氣體過量水可能會凝結在固體介質表面而發生閃絡，嚴重時造成斷路器發生爆炸事故，危急維護人員的生命安全。

3.2SF6氣體微水超標的原因

SF6氣體微水超標的原因，主要有以下三個方面。

(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格；二是運輸過程中和存放環境不符合要求。

(2)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，絕緣件在空氣中的時間過長而受潮。

(3)吸附劑帶入的水分。吸附劑對SF6氣體中的水分和各種主要的分解物都具有較好的吸附能力，斷路器的泄漏點滲入的水分，鋁鑄件砂空等泄漏點，是水分滲入斷路器內部的通道。

3.3SF6氣體含水量的控制措施

運行中的SF6斷路器，對于微水量要求很嚴格，因為它直接影響斷路器的安全運行。降低運行中斷路器的SF6氣體含水最，可采取如下措施。

(1)控制密封件的質量關。加強斷路器密封面的加工、組裝質量，保證密封良好。

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

(3)加強運行中SF6氣體微水量的監視測量關。設備安裝完畢充氣24h后，應進行SF6氣體微水測量，設備通電后每3個月測量一次。

4結語

本文系統地分析了SF6氣體地性質，特點以及在運行中地優缺點，針對其中最主要地氣體泄漏和微水含量超標兩大因素做出了重點分析，并提出了自己在處理這兩大問題時地具體措施和建議。