一起SF₆斷路器分解產(chǎn)物超標故障的分析

摘 要：在某一臺110kV LW25-126型SF6斷路器帶電檢測過程中發(fā)現(xiàn)SF6氣體微水含量超標、SO2氣體和H2S氣體數(shù)據(jù)異常，結(jié)合斷路器解體檢查，筆者分析了缺陷產(chǎn)生的原因和造成的危害，提出了相應(yīng)的建議。

關(guān)鍵詞：SF6氣體；SO2氣體；H2S氣體；狀態(tài)評估

中圖分類號：TM561.3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 10-0000-01

六氟化硫（SF6）氣體因其高耐電強度和良好的理化特性，是迄今為止最理想的絕緣和滅弧介質(zhì)，廣泛應(yīng)用于氣體絕緣開關(guān)設(shè)備、變壓器、互感器等電氣設(shè)備中。在我國35kV及以上電壓等級斷路器和組合電器（GIS）等電氣設(shè)備中也多采用SF6氣體絕緣。

六氟化硫（SF6）氣體化學性質(zhì)及其穩(wěn)定，但是當其中混入雜質(zhì)或水分增大，在電力設(shè)備運行中經(jīng)電暈、火花和放電作用，就會分解產(chǎn)生各種有毒或腐蝕性氣體。這些分解物含有SO2、H2S、HF等近十種產(chǎn)物，分解物含量的增加會降低六氟化硫（SF6）氣體耐電強度，直接影響電力設(shè)備的安全運行，從而導(dǎo)致電氣故障，影響設(shè)備安全，造成不可彌補的損失。

文中，根據(jù)一臺110kV LW25-126型SF6斷路器歷史試驗數(shù)據(jù)，結(jié)合斷路器解體檢查，對斷路器中SF6氣體微水、SO2氣體和含量超標產(chǎn)生的原因及危害進行了分析，并對SF6斷路器的檢修維護工作提出了建議。

一、斷路器內(nèi)SF6氣體成分概述

斷路器正常電弧開斷條件下，SF6氣體分解產(chǎn)物會有SO2氣體生成，但由于吸附劑的存在，SO2的體積分數(shù)會在開斷后一定時間減小為0。并且檢測期間斷路器6個月內(nèi)處于合閘狀態(tài)，沒有開斷，無電弧產(chǎn)生；正常運行的斷路器內(nèi)部只含有微量甚至不含有SO2氣體。

斷路器內(nèi)部一般存在放電故障和過熱故障兩大類，過熱故障以及部分的放電故障都會涉及到固體絕緣材料，則分解產(chǎn)物中會有一定量的H2S和CO生成；不涉及固體絕緣材料的放電類故障包括懸浮電位放電、部分高電位導(dǎo)體對地電位體放電，持續(xù)的懸浮電位放電會產(chǎn)生大量的分解產(chǎn)物。主要是SO2氣體等。高電位導(dǎo)體對地放電主要包括絕緣缺陷引起的對地電位體放電，前一種放電涉及到了固體絕緣。高電位導(dǎo)體對地放電故障一般能量較大，因此也會產(chǎn)生大量的SO2氣體。

二、設(shè)備狀況及SF6氣體成分測試情況

某變電站一臺LW25-126型SF6斷路器于2000年12月投產(chǎn)后，截至到2008年4月一直運行良好。

2008年4月28日例行試驗中，發(fā)現(xiàn)其SF6氣體微水含量超標，為518μL/L（標準≤300μL/L），于是進行了SF6氣體的更換處理，處理后的微水含量為65μL/L。

2011年3月31日，在SF6斷路器氣體成分帶電檢測中，發(fā)現(xiàn)該斷路器微水含量較大，為182μL/L，雖然在合格范圍內(nèi)，但是比2008年換氣后的氣體微水含量有較大幅度的增長。同時H2S氣體含量為8.5μL/L，SO2氣體為100μL/L。

2012年3月29日，又對其進行氣體成分綜合測試時，發(fā)現(xiàn)其微水含量為482μL/L，比2011年有較大變化，而且已經(jīng)超出標準，H2S氣體含量為70.4μL/L，SO2氣體為100μL/L。

三、故障處理和斷路器解體情況

該斷路器在2008年4月28日換氣處理后，微水仍不斷增大，超出標準，而且產(chǎn)生了H2S氣體與SO2氣體，已不能參與運行，在同廠家協(xié)調(diào)后，于2012年7月12日對其三相極柱進行更換處理，并故障斷路器三相逐一解體。

A相打開后發(fā)現(xiàn)絕緣拉桿與滅弧室動端拉桿連接銷處有黑色粉塵附著，拆下軸銷發(fā)現(xiàn)有明顯放電灼燒痕跡。如圖1。

四、故障原因分析及危害

（一）故障分析。LW25-126型的SF6斷路器絕緣拉桿上端金屬桿與動觸頭裝配連桿的連接處使用的是軸銷配合連接結(jié)構(gòu)，如圖1所示。斷路器合閘運行時，絕緣拉桿上端的金屬桿與動觸頭裝配連桿應(yīng)為同一電位，實際運行過程中，軸銷方式總是存有一定的活動間隙，絕緣拉桿上端的金屬桿和軸銷處于帶電的動觸頭及連桿的交變磁場中，此處就會產(chǎn)生懸浮放電。懸浮電位放電的強度和電壓等級和懸浮電位的等效電容有關(guān).等效電容越大放電越強烈。持續(xù)的懸浮電位放電會產(chǎn)生大量的分解產(chǎn)物.主要是SO2氣體等。SF6氣體在放電作用下與水分和斷路器滅弧室內(nèi)部絕緣材料會產(chǎn)生了一系列復(fù)雜的化學反應(yīng)，如：

最終造成了SF6氣體H2O、SO2和H2S等成分的產(chǎn)生，并且明顯超標。

（二）故障危害。懸浮電位放電故障存在時.會使斷路器運行過程中發(fā)生異常甚至影響到斷路器的正常運行。主要表現(xiàn)為：（1）斷路器出現(xiàn)懸浮電位放電故障時，SF6氣體分解組分中會含有SO2氣體。H2S氣體等有害氣體造成套管的絕緣性能迅速降低。開斷大電流時造成開斷失敗；（2）懸浮電位放電作用下，連接處受電侵蝕以及化學侵蝕的影響，導(dǎo)致拉桿連接松動，當進行分、合閘操作時。在很大撞擊作用力作用下，使軸銷變形磨損，加劇懸浮放電。久而久之，軸銷損壞，可能造成斷路器拒動。

五、建議

1.深入開展SF6電氣設(shè)備的氣體成分帶電檢測工作，檢測到異常情況，縮短檢測周期，有必要時進行停電大修或返廠檢修。

2.開發(fā)其他氣體成分的帶電檢測技術(shù)，豐富SF6氣體成分檢測手段。現(xiàn)實應(yīng)用中就需要配置性能優(yōu)異，檢測成分多樣，量程精準的測試儀器，不斷提高帶電檢測方法技能，有助于及時、準確發(fā)現(xiàn)SF6氣體電力設(shè)備的異常，超前防控事故的發(fā)生，提高設(shè)備的可靠性，保證電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定。

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[作者簡介]龐穎，山東濱州人，畢業(yè)于華北電力大學，現(xiàn)就職于國家電網(wǎng)山東電力公司濱州供電公司，從事電氣試驗工作，目前的職稱是工程師和技師；胡中杰，山東濱州人，畢業(yè)于華北電力大學，現(xiàn)就職于中國電建集團山東電力建設(shè)一公司，從事電力安全監(jiān)督工作，目前職稱是助工。