SF6断路器SF6气体微水超标原因分析及改进措施

SF6断路器SF6气体微水超标原因分析及改进措施

何艳虎

（国网山西省电力公司检修分公司山西太原030031）

摘要：文章对引起SF6断路器微水超标的原因及控制处理措施展开了讨论，介绍了500kV换流站SF6断路器SF6气体微水超标，分析了SF6断路器SF6气体微水超标的原因，提出了对SF6断路器SF6气体微水超标的处理方案对策，并按照处理方案对策对SF6断路器SF6气体微水超标进行了处理。

关键词：SF6断路器；SF6气体；微水超标；换流器；高压电网

1概述

随着电力电网的高速发展和电气设备质量的不断提高，SF6断路器在高压和超高压电力电网中有着绝缘性良好、分断能力快、断口电压高、允许连续开断的次数多、操作维护简单方便实用等优点，因此SF6断路器在高压和超高压电力电网中获得广泛使用。但是在安装和运行过程中会出现SF6断路器气体微水超标的现象，如果忽视对SF6断路器SF6气体微水的监测，其对电力电网稳定可靠运行将会造成影响，同时也会导致环境受到污染。

1.1SF6气体的优点

SF6的分子和自由电子有非常好的混合性。当电子和SF6分子接触时几乎100%混合组成重的负离子，这种性能对剩余弧柱的消电离及灭弧有极大的使用价值。即SF6具有很好的负点性。它的分子能迅速捕捉自由电子而形成负离子。这些负离子的导电作用十分迟缓，从而加速了电弧间隙介质强度的恢复率，因此有很好的灭弧性能。在1.01×10Pa气压下，SF6的灭弧性能是空气的100倍，并且灭弧后不变质，还可以重复使用。

1.2SF6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而受潮，则电气强度会显著下降。SF6断路器是户外设备，当气温骤降时，SF6气体中的过量水分会在介质表面凝结成固体而发生闪络，严重的时候还会造成SF6断路器发生爆炸事故。纯净的SF6气体在运行中受电弧发电或高温后会分解成单体的氟硫和氟硫化合物，电弧消失后又化合成稳定的SF6气体。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能很强的氢氟酸和其他毒性很强的化学物质等，这些都会危及维护人员的安全，并且对SF6断路器的绝缘材料或金属材料造成腐蚀，使绝缘劣化，严重时甚至会发生SF6断路器爆炸。下面以500kV换流站500kVSF6断路器作为例子，进行了对SF6气体微水超标原因分析，提出了对SF6气体微水超标处理对策，并按照对策对SF6气体微水超标进行处理。

2缺陷的发现

500kV换流站交流场500kVSF6断路器采用了西门子生产的3AP2F1型SF6断路器，它是运输到现场以后由施工单位对设备的本体与附件进行安装。安装完毕后对SF6断路器进行抽真空与充SF6气体。SF6断路器充至额定压力静置48小时后，调试人员进行对SF6断路器气室内部SF6气体微水测试发现SF6气体微水为220PPMS，此数据超过国家标准（注：SF6断路器SF6气体微水国家标准为150PPMS以下）。

3SF6断路器气体微水超标原因分析

第一，500kV换流站交流场500kVSF6断路器安装时正值春季，南方春夏两季雨水天气特别多，空气比较潮湿。SF6断路器运输到施工现场不是整体运输，而是采用本体立柱瓷套和灭弧室瓷套及附件分体运输，出厂前本体立柱瓷套和灭弧室瓷套未做好防雨防潮的措施；在出厂运输过程到施工现场摆放有一段时间，在这段时间内未及时对SF6断路器本体立柱瓷套和灭弧室瓷套及附件进行安装。由于摆放时间长，未做好防雨防潮的措施，或者某个临时密封部位密封不是很好，以至于外部潮气慢慢渗入立柱瓷套或灭弧室瓷套内部气室。

第二，在对SF6断路器进行安装过程中没有注重当时外部环境的天气情况，当时在没有达到SF6断路器安装时湿度必须保持在80%以下的要求情况下就进行对SF6断路器的本体立柱瓷套和灭弧室瓷套及附件安装。另外，在安装过程中SF6断路器本体立柱瓷套与灭弧室瓷套法兰口对接过程中露空时间过长，以至于大气中的潮气渗入SF6断路器瓷套内部空间气室。

第三，在SF6断路器安装完毕后，没有及时对SF6断路器气室更换吸附剂及进行抽真空。抽真空时间过短，在达到要求（SF6断路器真空度国标为133Pa）要求后，没保持继续抽真空4～6小时，导致SF6断路器瓷套内气室的湿气没有及时完全抽出就进行对SF6断路器气室充气。

第四，在对SF6断路器气室抽完真空后，对SF6断路器气室进行充气的时候充气速率过快，SF6气体没在气瓶内完全气化，而是SF6气体在液体状态下就充进SF6断路器气室内，这也是引起SF6气体微水超标的重要原因。

第五，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。断路器在工厂组装时外部环境湿度未达到80%以下时进行组装，组装时绝缘件暴露在空气中的时间过长而受潮。

第六，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。

4SF6断路器气室SF6气体微水超标改进措施根据以上对SF6断路器气室SF6气体微水超标原因的分析，相关部门制定了对SF6断路器气室SF6气体微水超标的处理方案。按此方案的步骤对SF6断路器气室进行了SF6气体微水超标的处理。

第一，进行对SF6断路器气室SF6气体微水超标处理外部环境应天气晴朗，其湿度应保持在80%以下，并做好防雨防受潮的措施。

第二，用SF6气体回收装置将SF6断路器气室内部微水超标的SF6气体进行回收，回收至微正压，然后对SF6断路器气室进行吸湿剂的更换。

第三，更换吸湿剂后立即进行对SF6断路器气室进行抽真空，用麦氏真空计测试SF6断路器气室真空度当真空度达到133Pa后继续对SF6断路器气室抽4～6小时，再用麦氏真空计测试SF6断路器气室真空度。SF6断路器气室抽完真空达到要求后进行对SF6断路器气室充入合格的高纯氮，充至SF6断路器额定压力。

第四，SF6断路器气室充入高纯氮后静止48小时，中和SF6断路器气室内部潮气，调试人员然后用微水测试仪测试充入SF6断路器气室的高纯氮的微水是否合格。SF6断路器气室内部高纯氮微水合格后排除SF6断路器气室内部的高纯氮，排至与大气压平衡。

第五，再次对SF6断路器气室进行抽真空，用麦氏真空计测试SF6断路器气室真空度当真空度达到133Pa以后继续抽4～6小时，再用麦氏真空计测试SF6断路器气室真空度。抽完真空以后对SF6断路器气室充入合格的SF6气体。充SF6气体的速率不宜过快，让SF6气体在气瓶内完全气化后充入SF6断路器气室内部，充至SF6断路器额定压力。在静止48小时候后调试人员用微水测试仪测试SF6断路器气室SF6气体微水是否合格。经过按上述方案步骤进行处理后，测得SF6断路器气室SF6气体微水为85PPMS，符合国家标准与行业标准。

5结语

通过对500kV换流站500kVSF6断路器SF6气体微水超标的缺陷原因分析及处理结果，发现SF6断路器在工厂车间加工时应控制车间的湿度符合要求；出厂前立柱瓷套与灭弧室瓷套的临时密封应认真仔细检查是否密封绝对可靠；出厂时SF6断路器包装应做好防雨防潮的措施。安装时应该严格控制天气情况是否符合安装条件；安装本体瓷套与灭弧室瓷套的法兰口对接时严格控制露空时间；SF6断路器气室抽真空及充SF6气体时应严格按有关规程规范进行，这样才能保证安装好的SF6断路器气室SF6气体微水符合国家标准与行业标准，保证电力电网的安全可靠运行。

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