SF6断路器微水超标原因分析及对策

SF6断路器微水超标原因分析及对策

孙建明卢波高惠艳

（国网哈密供电公司新疆哈密839000）

摘要：在110kV某变电站110kVSF6断路器微水测试中，发现该断路器中SF6微水和纯度严重超标，对SF6断路器微水和纯度超标的原因进行分析，指出其危害，提出了防范断路器微水超标的措施。

关键词：SF6断路器；微水；纯度

前言

常态下SF6是无色、无味、无毒、不可燃的惰性气体，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，当温度低于500℃时也不会自行分解，具有优异的冷却电弧特性，在高压断路器中得到广泛应用。运行中对断路器的SF6监控多数是通过对SF6的检漏与微水测试来进行，SF6气体中的含水量会影响断路器的绝缘与灭弧性能，带水份的SF6气体在电弧的作用下会生成亚硫酸和氢氟酸，对材料起腐蚀作用，特别是运行多年的断路器设备，经常会出现SF6。微水超标情况，给断路器运行带来严重危害。

1设备状况及SF6气体微水测试和纯度测试情况

国网哈密供电公司110kV某变电站110kV型号为LW36-126（W）T3150，2017年06月检测人员对110kV某变电站110kV断路器进行微水和纯度检测时，发现110kV某断路器内部的SF6气体微水含量和纯度均已超标（SF6微水含量标准：新投运/运行中＜150/300ul/l，SF6气体纯度含量标准：新投运/运行中纯度>97%），测试结果见表1

由表1中数据测试情况可看出，该断路器SF6的微水含量和SF6气体纯度均已严重超标，由此可以判断该站110kV断路器内部绝缘件已严重受潮。

2原因分析

由于该站110kV断路器SF6微水含量已严重超标，在2017年06月结合停电检查，定性检漏，该断路器没有发现漏气点，SF6密度继电器指示压力值正常，因而可以判定没有明显或大量的外界水分进入。为此，进一步排气、解体处理，经检查，断路器灭弧室内氧化铝分子筛确实已严重受潮，而且已达到了饱和状态，原因分析如下：①断路器安装充气时自身含有微量水分或充入不合格的SF6气体；②断路器充气时由充放气装置带入水分；③设备外壳制造不良或密封间隙向内渗入水分等，SF6断路器运行多年后，密封垫老化可能引起渗漏，使大气中的水分通过这些微孔向SF6气腔内扩散，导致SF6气体中的含水量超标④断路器装配时构件（外壳内表而、金属导体、绝缘件等）内部元件吸收和吸附表而的水分（断路器制造时各部件烘烤时间不足，干燥不彻底），水分向SF6气体中扩散，导致SF6气体中的水分体积分数增加，甚至超标。（5）断路器内SF6气体在断路器长期的运行中SF6被电弧分解成原子态S和F的同时，触头蒸发出大量的金属Cu和W蒸汽。该蒸汽与SF6在高温下会发生反应，产生金属氟化物和低氟化物，造成SF6气腔内SF6气体纯度降低。

3缺陷处理

（1）打开断路器充SF6气体侧挡板，拆下充气封口螺帽。检查逆止阀封圈，对顶杆和阀芯进行检查，顶杆和阀芯应无变形，否则应进行更换。SF6管接头密封面应无伤痕，如有轻微伤痕可进行修理，如严重则应更换封头，经检查发现该断路器运行时间长，密封垫老化引起渗漏，使大气中的水分通过这些微孔向气腔内扩散，导致SF6气体中的含水量超标。

（2）排气。用相应装置回收净化运行的SF6气体，并对设备抽真空，用氮气冲洗3次后，方可进行设备解体检修。对排放的废气，事前须进行净化处理，达到国家环保标准规定后方可排放。排气时所用软管要求长度在20m以上，排放时远离居民区，往下风口处排放，工作人员则站在上风口操作，可从密度继电器指示和声音判断是否排干净，排气时工作人员应暂时离开工作现场，在密度继电器指示回零和听不到排气声音声后，工作人员应再等15min才可进入现场进行检修。

4SF6断路器微水超标危害

（1）当水分含量较高，温度高于200℃时就可能产生水反应，会生成亚硫酸和氢氟酸，可严重腐蚀断路器设备。

（2）SF6在电弧作用下可分解，由于水分的存在会加剧低氟化物的水解，生成氟化亚硫酞，且水分的增加会加速其反应。

（3）SF6被电弧分解成原子态S和F的同时，触头蒸发出大量的金属Cu和W蒸汽。该蒸汽与SF6在高温下会发生反应，产生金属氟化物和低氟化物，生成的氟化亚硫酞、硫化氢都是剧毒，HF还可与含SiO2元件反应，腐蚀固体元件的表面。

（4）存在于SF6气体中的水份本身一般不会对开关装置的绝缘有显著的影响。但当这些水份以液态存在于绝缘件的表面（特别是表面存在易于导电的物质）时，会降低沿绝缘件表面的电阻，并改变了绝缘件的电场。试验表明附着在绝缘件表面的水份可以使绝缘件的沿面放电电压降到无水时的60%～80%。

5防范SF6断路器微水超标的措施

（1）SF6断路器在装配时必须按安装工艺要求进行，应保证环境的空气湿度合格，保持设备内绝缘件和部件的清洁。

（2）严把SF6新气质量关，根据规定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GB12022《工业六氟化硫》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。对国外进口的新气，应按IEC376或GB12022有关新气质量标准进行验收。

（3）SF6气瓶放置在阴凉干燥、通风良好的地方，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）充气时应在晴朗干燥天气进行，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，包括充气头、连接管路、减压阀等。

6结语

为了保证供电的可靠性和电压合格率，一般要求停电检修时间很短，当发现断路器中的SF6气体水分体积分数超标或内部绝缘受潮时，必须认真分析，找出原因，并尽早尽快进行干燥处理，若采用高纯氮气冲洗的方法，不能操之过急，要用科学的方法，合理地安排抽真空时间及充入氮气在断路器内部停留的时间，这样才能取得良好的干燥效果。对于断路器大修时必须更换所有密封处的密封圈，应通过开关制造厂正规渠道购买新的密封圈，确保设备的安全运行。

参考文献：

[1]国家电网公司人力资源部变电检修通用教材中国电力出版社2010

[2]国家电网公司生产技术部电网设备状态检修中国电力出版社2012.1

[3]输变电设备状态检修试验规程国家电网公司发布20140110