分析LW8-35型SF6斷路器微水超標(biāo)原因

作者/任軍霞、石國(guó)強(qiáng)、王坤、梁康，國(guó)網(wǎng)山東省電力公司冠縣供電公司

分析LW8-35型SF6斷路器微水超標(biāo)原因

作者/任軍霞、石國(guó)強(qiáng)、王坤、梁康，國(guó)網(wǎng)山東省電力公司冠縣供電公司

LW8-35型SF6斷路器為新型斷路器的一種，微水超標(biāo)為器械的常見(jiàn)故障。本文在介紹了LW8-35型SF6斷路器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，從吸附劑以及絕緣件等方面，分析了導(dǎo)致微水超標(biāo)故障發(fā)生的原因。在此基礎(chǔ)上，提出了具體的解決方案，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)微水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，目的在于進(jìn)一步降低斷路器的微水超標(biāo)故障發(fā)生的幾率，提高其運(yùn)行的可靠性。

LW8-35型SF6斷路器；微水超標(biāo)；在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

前言

LW8–35型SF6斷路器新氣中，通常含有一定的水分，多來(lái)源于生產(chǎn)過(guò)程。另外，如斷路器氣瓶密封不嚴(yán)，同樣容易導(dǎo)致水分進(jìn)入其中。由上述原因所導(dǎo)致的斷路器中水分含量超標(biāo)的現(xiàn)象，即微水超標(biāo)。微水超標(biāo)容易加劇低氟化物分解，致使亞硫酸等物質(zhì)生成。長(zhǎng)此以往，容易腐蝕電氣設(shè)備，影響生產(chǎn)效率。因此，解決微水超標(biāo)問(wèn)題十分必要。

1. LW8-35型SF6斷路器結(jié)構(gòu)

LW8–35型SF6斷路器結(jié)構(gòu)以落地罐式為主，由電流互感器、外科、吸附器、連桿以及底架等構(gòu)成。三相氣體可通過(guò)通管相互連接，以確保斷路器功能能夠有效實(shí)現(xiàn)。斷路器部分參數(shù)見(jiàn)表1。斷路器中，SF6氣體為電力領(lǐng)域常用的絕緣介質(zhì)，分閘時(shí)在氣體的作用下，電弧熄滅后的熱擊穿問(wèn)題能夠被有效規(guī)避，進(jìn)而確保電氣系統(tǒng)能夠安全運(yùn)行。斷路器內(nèi)，電流互感器以雙鐵芯式為主，運(yùn)行時(shí)，借助SF6氣體絕緣，穩(wěn)定性強(qiáng)。但受多因素影響，一旦斷路器微水超標(biāo)，其功能極容易收到限制，對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生較大的阻礙。解決上述問(wèn)題，是提高電氣設(shè)備運(yùn)行效率的關(guān)鍵。

表 1 LW8-35型SF6斷路器參數(shù)

2. LW8-35型SF6斷路器微水超標(biāo)的原因

LW8–35型SF6斷路器微水超標(biāo)的原因如下：（1）SF6氣體需由人工合成，生產(chǎn)過(guò)程中，如含水量控制不佳，導(dǎo)致氣體含水量超標(biāo)，在將氣體應(yīng)用于斷路器中時(shí)，斷路器即可出現(xiàn)微水超標(biāo)問(wèn)題。（2）斷路器裝配過(guò)程中，空氣濕度過(guò)大，致使水分進(jìn)入其中，容易導(dǎo)致微水超標(biāo)。（3）絕緣材料本身含水，在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，其中的水分容易進(jìn)入到斷路器當(dāng)中，致使微水超標(biāo)的問(wèn)題發(fā)生。（4）為延長(zhǎng)斷路器的使用壽命，有關(guān)領(lǐng)域通常會(huì)將吸附劑置入其中，以吸附水分，確保斷路器內(nèi)部保持干燥。如吸附劑未及時(shí)更換，導(dǎo)致其中的水分釋放，同樣容易引發(fā)微水超標(biāo)。（5）斷路器破裂，外界水分自滲漏點(diǎn)進(jìn)入斷路器內(nèi)部，容易導(dǎo)致微水超標(biāo)。

3. LW8-35型SF6斷路器微水超標(biāo)的處理方案

■3.1 微水檢測(cè)方法

可采用電解法、露點(diǎn)法、重量法以及阻容法檢測(cè)SF6氣體的含水量，視檢測(cè)結(jié)果，判斷是否存在微水超標(biāo)問(wèn)題：

3.1.1 電解法

（1）準(zhǔn)備電解池，使SF6氣體在其中通過(guò)。（2）待SF6氣體分解成為氧氣及氫氣后，通過(guò)對(duì)分解后的氣體量的觀察，判斷含水量。分解得到的氣體量越高，代表微水含量越高。如未見(jiàn)氧氣與氫氣生成，則表明無(wú)微水超標(biāo)現(xiàn)象。（3測(cè)量前，需對(duì)電解池的氣路進(jìn)行干燥處理，以免對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度造成影響。電解法的優(yōu)勢(shì)在于費(fèi)用低，但前期處理較為繁瑣。

3.1.2 露點(diǎn)法

（1）采用鏡面冷卻技術(shù)，使鏡面冷卻。（2）觀察鏡面是否存在凝露。（3）通過(guò)對(duì)露點(diǎn)溫度的觀察，判斷斷路器是否存在微水超標(biāo)問(wèn)題。（4）采用上述方法測(cè)量，優(yōu)勢(shì)在于簡(jiǎn)單方便，但同樣存在一定的缺陷，主要體現(xiàn)在對(duì)低溫低濕氣體測(cè)量不準(zhǔn)確方面。

3.1.3 重量法

（1）無(wú)水五氧化二磷可吸水，可利用其特點(diǎn)，將其應(yīng)用到微水檢測(cè)過(guò)程中，判斷斷路器是否存在微水超標(biāo)問(wèn)題。

（2）將無(wú)水五氧化二磷置入待檢測(cè)的斷路器中，一段時(shí)間后取出。通過(guò)高精度秤，稱量五氧化二磷的重量。（3）將稱量得到的重量，與無(wú)水五氧化二磷的重量對(duì)比，判斷斷路器是否存在微水超標(biāo)的問(wèn)題。采用上述方法檢測(cè)，優(yōu)勢(shì)在于簡(jiǎn)單方便，缺陷在于對(duì)SF6氣體流量及數(shù)量的要求高。如微水超標(biāo)量較少，測(cè)量則很難獲得準(zhǔn)確結(jié)果[1]。

3.1.4 阻容法

（1）將高純度的鋁棒表面鍍上多孔網(wǎng)狀金膜，使鋁棒與金膜之間形成電容。（2）通過(guò)對(duì)電容值大小的觀察，判斷斷路器中SF6氣體是否存在微水超標(biāo)問(wèn)題。（3）采用上述方法測(cè)量，優(yōu)勢(shì)在于響應(yīng)速度快，對(duì)測(cè)量場(chǎng)合的適應(yīng)性強(qiáng)缺陷在于精度差。

有關(guān)人員可視自身需求，選擇不同的方法測(cè)量斷路器SF6氣體的含水量。

■3.2 LW8-35型SF6斷路器微水超標(biāo)的預(yù)防及維修

3.2.1 控制材料質(zhì)量

（1）生產(chǎn)過(guò)程中，嚴(yán)格控制SF6氣體含水量，確保含水量達(dá)標(biāo)后，方可將其用于斷路器的設(shè)計(jì)中[2]。（2）嚴(yán)格控制斷路器裝配環(huán)境的濕度，避免水分進(jìn)入量過(guò)大，降低微水超標(biāo)率。（3）及時(shí)更換絕緣材料，在絕緣材料老化、釋放水分之前，采用新材料將其替換，保持?jǐn)嗦菲鲀?nèi)部干燥。（4）及時(shí)更換吸附劑，避免吸附劑釋放水分，對(duì)斷路器內(nèi)SF6氣體質(zhì)量造成影響。（5）及時(shí)對(duì)斷路器進(jìn)行檢修，發(fā)現(xiàn)破裂等問(wèn)題，及時(shí)維修。

3.2.2 提高維修水平當(dāng)微水超標(biāo)問(wèn)題發(fā)生后，需采用以下方法對(duì)其加以維修：（1）將斷路器SF6氣體擋板打開(kāi)，拆卸螺帽。觀察密封圈及閥芯等是否存在密封不嚴(yán)的問(wèn)題。如密封圈斷裂，或閥芯變形，需立即更換[3]。（2）排氣：回收故障斷路器中的SF6氣體，使斷路器處于真空狀態(tài)，采用氮?dú)鉀_洗。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，凈化SF6氣體，待含水量達(dá)標(biāo)后，可將氣體重復(fù)使用，以降低成本。（3）處理分子篩：在做好防護(hù)措施的基礎(chǔ)上，將分子篩取下，采用塑料封好篩口。將吸附劑取出，置于300––500℃環(huán)境下烘烤，30––120min內(nèi)，視吸附劑干燥情況，停止烘烤。待冷卻后，將吸附劑重新置入斷路器內(nèi)以吸附水分。（4）分子篩回裝：更換密封圈后，將高真空硅脂涂抹在圈體表面，提高密封效果。（5）微水試驗(yàn)：準(zhǔn)備斷路器自封頭及密封圈等材料。準(zhǔn)備組合扳手、濕度測(cè)試儀及微水儀等設(shè)備，進(jìn)行微水試驗(yàn)。參考實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將故障解決。

■3.3 微水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.3.1 系統(tǒng)構(gòu)成及原理

系統(tǒng)由壓力變送器、A/D轉(zhuǎn)換器、溫度變送器、上位機(jī)以及露點(diǎn)變送器等構(gòu)成。同時(shí)包括壓力傳感器、溫度以及露點(diǎn)傳感器等設(shè)備。斷路器運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓力、溫度以及露點(diǎn)等信息。通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器，完成從數(shù)字信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，繼而將其輸入到微處理器中。微處理器經(jīng)計(jì)算，即可判斷出斷路器是否存在微水超標(biāo)問(wèn)題。

3.3.2 單片機(jī)的選擇

（1）單片機(jī)以C8051F410為主，線性度強(qiáng)，可有效矯正電路誤差。（2）單片機(jī)ADC以12位為主，電壓基準(zhǔn)1.5V、供電電壓2.0～5.25V、LDO穩(wěn)壓器2.1～2.5V。

3.3.3 硬件設(shè)計(jì)

（1）壓力傳感器結(jié)構(gòu)以不銹鋼隔離小型結(jié)構(gòu)為主，量程范圍大。工作電壓1～5V，環(huán)路輸出4～20mA、比例輸出0.5～4.5V。傳感器具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，及時(shí)在惡劣的環(huán)境下，仍能夠保持較高的精度。用于斷路器微水超標(biāo)的在線監(jiān)測(cè)中，較為適宜。（2）露點(diǎn)傳感器采用自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)設(shè)計(jì)，可在低溫下自動(dòng)校準(zhǔn)。校準(zhǔn)周期常，調(diào)試方法簡(jiǎn)單，維修便利，可有效降低維修費(fèi)用。（3）溫度傳感器檢測(cè)溫度范圍為 –55℃～+125℃。工作電壓 3～5.5V。

3.3.4 設(shè)備設(shè)計(jì)

（1）設(shè)備需使用三通，三通設(shè)計(jì)應(yīng)滿足無(wú)泄漏標(biāo)準(zhǔn)要求。（2）監(jiān)測(cè)器接口、氣室以及三通的連接部位材料以金屬為主。（3）密封圈采用三元乙丙膠材料設(shè)計(jì)。壓縮量18––20%，采用冷凍修邊法提高其光潔度。

3.3.5 設(shè)計(jì)結(jié)果

將微水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用到斷路器的微水監(jiān)測(cè)過(guò)程中后的1年內(nèi)，斷路器未發(fā)生過(guò)微水超標(biāo)的問(wèn)題。系統(tǒng)應(yīng)用效果較好。

4.結(jié)論

研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致LW8–35型SF6斷路器微水超標(biāo)的原因，與設(shè)計(jì)水平低及維護(hù)效果差有關(guān)。控制斷路器裝配環(huán)境的濕度、降低SF6氣體含水量，是預(yù)防微水超標(biāo)的主要途徑。另外，還可采用信息系統(tǒng)，對(duì)微水含量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。采用重量法等方法，人工檢測(cè)微水量。以判斷是否存在微水超標(biāo)。如發(fā)現(xiàn)微水超標(biāo)，需立即對(duì)其進(jìn)行處理，以提高斷路器的使用性能。

＊ [1]蔣伯付. SF_6斷路器SF_6氣體微水超標(biāo)原因分析及改進(jìn)措施[J/OL]. 中國(guó)高新技術(shù)企業(yè),2016,(01):25-26.

＊ [2]馬學(xué)華,邢文超. LW8-35型SF_6斷路器微水超標(biāo)的處理[J].農(nóng)村電工,2014,22(01):36-38.

＊ [3]李波. 六氟化硫斷路器微水超標(biāo)原因分析及降低含水量控制措施[J]. 電氣開(kāi)關(guān),2013,51(02):80-81+85.