發(fā)電廠電氣檢修中SF6斷路器的特點(diǎn)及維護(hù)措施分析

何慶廣

摘 要：文章分析了SF6斷路器的基本情況與其在發(fā)電廠電氣檢修中的優(yōu)勢(shì)，闡述了在發(fā)電廠電氣中SF6斷路器的應(yīng)用、檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)的故障，對(duì)發(fā)電廠電氣檢修中SF6斷路器的故障進(jìn)行研究。提出一些發(fā)電廠電氣檢修中SF6斷路器的維護(hù)措施，希望能夠?yàn)镾F6斷路器能安全使用提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，為日常的SF6斷路器維護(hù)工作提供參考依據(jù)，提高發(fā)電廠電氣中SF6斷路器的維護(hù)質(zhì)量，延長(zhǎng)SF6斷路器在發(fā)電廠電氣中的使用壽命。

關(guān)鍵詞：電廠電氣檢修；SF6斷路器；特點(diǎn)；維護(hù)措施

中圖分類號(hào)：TM561 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）26-0082-03

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)取得飛速進(jìn)展，人們?cè)絹?lái)越重視電力系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。油斷路器設(shè)備為適應(yīng)電力系統(tǒng)的革新，使得舊式的油斷路器已不能滿足人們對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行需求，因此，油斷路器也在不斷地改革。

滅弧氣體是SF6斷路器常使用的氣體，這種氣體對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力、開端性能、載流能力都較強(qiáng)，且絕緣性能較好、體積小、分量較輕又有較高的耐電強(qiáng)度，自身的滅弧能力與其它的油斷路器設(shè)備相比，優(yōu)勢(shì)顯著。因此，SF6斷路器以其特有的優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，成為了目前電力系統(tǒng)中的中心設(shè)備。

SF6斷路器的優(yōu)點(diǎn)顯著，但是由于其生產(chǎn)廠家過(guò)多，使其基本的構(gòu)造有較大的差異。廠家、型號(hào)、電壓不同的SF6斷路器其使用的標(biāo)準(zhǔn)也各不相同，使其在安裝、運(yùn)行極其檢修工作也有所不同，這無(wú)疑是加大了SF6斷路器檢測(cè)工作的難度和工作量，使SF6斷路器在施工安裝和日常的檢修中有嚴(yán)重的影響，如檢修人員無(wú)法對(duì)故障的SF6斷路器中的問(wèn)題做出正確的判定。

因此，想要正確的判定故障SF6斷路器中出現(xiàn)的問(wèn)題，保證其能在發(fā)電廠電氣系統(tǒng)中正常、安全的運(yùn)行，需加強(qiáng)日常的維護(hù)與檢測(cè)工作。

1 SF6斷路器概論

1.1 SF6斷路器的簡(jiǎn)介

斷路器是發(fā)電站中較為重要的電氣設(shè)備，它能開斷正常的負(fù)荷電流與短路的電流，只有快速地對(duì)這些電流進(jìn)行滅弧，才能保障發(fā)電廠內(nèi)的電力系統(tǒng)安全、正常的運(yùn)行。管理斷路器成為了電力系統(tǒng)管理中較為重要的工作之一，需嚴(yán)格對(duì)其進(jìn)行日常維護(hù)與檢修。隨著時(shí)代的進(jìn)步，空氣斷路器和SF6斷路器逐漸的替代了有斷路器的位置，在發(fā)電廠的110 kV與以上電力系統(tǒng)中SF6斷路器被廣泛使用。

SF6斷路器的氣體是以絕緣滅弧為載體的氣體，與空氣斷路器一樣，歸屬于氣吹斷路器，但是與空氣斷路器不同的是，SF6斷路器工作時(shí)的氣壓較低、在進(jìn)行吹弧時(shí)產(chǎn)生的氣體不會(huì)排向大氣，而是在封閉的系統(tǒng)之下被循環(huán)利用。

SF6斷路器系統(tǒng)中的氣體無(wú)色、無(wú)味也無(wú)毒，且分子量是空氣的五倍，在45.6 ℃上SF6氣體才會(huì)被完全氣化。因此，SF6斷路器并不適合在低溫或是高壓力的環(huán)境中使用。

1.2 SF6斷路器的優(yōu)點(diǎn)

1.2.1 滅弧氣體的散熱性能較強(qiáng)

SF6斷路器中滅弧氣體的比熱容量是空氣的3.4倍，由于SF6斷路器的氣體是以絕緣滅弧為載體的氣體，其滅弧的能力約為空氣的二倍，SF6斷路器電弧的弧芯部位溫度有較強(qiáng)的高導(dǎo)電性能，且外圍的溫度較低，有較好的散熱能力，更利于滅弧。因此，其滅弧氣體有較強(qiáng)的對(duì)流散熱能力，SF6斷路器的溫度上升的速度比空氣斷路器的溫度上升的較為緩慢，且不會(huì)出現(xiàn)高截的流過(guò)電壓，只要電流值為零，滅弧氣體將會(huì)很快被恢復(fù)，比有斷路器和空氣斷路器都要快。

1.2.2 滅弧氣體的絕緣性能較強(qiáng)。

SF6斷路器有良好的絕緣性能，因?yàn)樵诰鶆虻碾妶?chǎng)中，SF6斷路器的滅弧氣體是空氣絕緣強(qiáng)度的兩至三倍，絕緣的強(qiáng)度是油斷路器的三倍；SF6斷路器的滅弧氣體是一種較為穩(wěn)定的惰性氣體，當(dāng)該氣體與電弧接觸后，將會(huì)被分解成三氧化物、氟化銅、氧化氟與粉末狀的絕緣物質(zhì)，但在滅弧后會(huì)快速結(jié)合，還原成為穩(wěn)定的SF6滅弧氣體。一旦SF6斷路器中的滅弧氣體與中帶有雜質(zhì)或是水分，將會(huì)降低其絕緣強(qiáng)度，其SF6斷路器分解后的氟化銅、氧化氟是有毒性的物質(zhì)，含水量越多毒性越大。因此，在安裝SF6斷路器時(shí)需在其內(nèi)部放置能夠吸附水分與氟化銅、氧化氟的吸附劑。

1.2.3 滅弧氣體的斷開性能較強(qiáng)

由于SF6是單斷口與變開距為一體的斷路器，因此其滅弧室不僅能夠承受近距離的電力系統(tǒng)故障條件較為苛刻的電壓恢復(fù)時(shí)的上升率，還能承受住失步開斷系統(tǒng)較高的恢復(fù)電壓峰值。切合勵(lì)磁電流的過(guò)程中，由于電壓小于正常運(yùn)行電壓的兩倍，因此，不會(huì)使SF6斷電器產(chǎn)生嚴(yán)重的擊穿與重燃現(xiàn)象。

1.2.4 SF6斷電器的檢修量較小

SF6斷電器的檢修周期一般為10 a，檢修時(shí)只需2～3人即可，較長(zhǎng)的周期，可對(duì)SF6斷電器進(jìn)行對(duì)此斷電；SF6斷電器是單斷口的斷電器，絕緣所需的支柱少，使用的零件較少減輕了斷電器重量；其操作構(gòu)造是彈簧機(jī)構(gòu)，運(yùn)行速度快，電源需要的電容較小，更方便日常的維護(hù)工作。

2 SF6斷路器檢測(cè)與維護(hù)

2.1 SF6斷路器裝置檢測(cè)

對(duì)SF6斷路器進(jìn)行檢測(cè)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)SF6斷路器在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題，及時(shí)采取有效措施進(jìn)行處理，預(yù)防由SF6斷路器發(fā)生的安全事故。主要的檢測(cè)項(xiàng)目有：

①SF6斷路器的基本桿件沒(méi)有出現(xiàn)移位或是下沉的現(xiàn)象，桿件沒(méi)有出現(xiàn)被腐蝕或是焊接部位脫落的現(xiàn)象，接地設(shè)備的裝置連接牢固。

②SF6斷路器的外殼和操作的彈簧機(jī)構(gòu)箱的完整性，沒(méi)有出現(xiàn)銹蝕、破損或變形等現(xiàn)象。

③SF6斷路器的絕緣部分只有瓷套是干凈的，沒(méi)有發(fā)生變形、破損或是出現(xiàn)放過(guò)電的印記。

④SF6斷路器的外部沒(méi)有發(fā)出異味，內(nèi)部沒(méi)有發(fā)出異樣的聲音。

⑤SF6斷路器分合匣的線圈完好無(wú)損，沒(méi)有散發(fā)焦味、冒煙或是被燒傷的印記，分合匣三相交流的指示一致。

⑥SF6斷路器的的引線被牢固的固定，并沒(méi)有出現(xiàn)松動(dòng)和發(fā)電、發(fā)熱的跡象。

⑦由于SF6斷路器的機(jī)構(gòu)為彈簧機(jī)構(gòu)，因此，需要確認(rèn)彈簧的位置正常，檢測(cè)彈簧的儲(chǔ)能情況。

⑧SF6斷路器是否出現(xiàn)氣體泄漏現(xiàn)象，檢測(cè)氣體泄漏的報(bào)警儀器能否正常使用，SF6斷路器構(gòu)造或是SF6斷路器的管道及其閥門是否出現(xiàn)變形、SF6氣體的壓力表是否出現(xiàn)破損、有無(wú)發(fā)熱或是發(fā)熱出現(xiàn)異常、導(dǎo)線是否出現(xiàn)破損等現(xiàn)象。

⑨SF6斷路器控制箱內(nèi)部的端子與二次排線的絕緣性能優(yōu)良，沒(méi)有出現(xiàn)脫落、松動(dòng)或是受潮、發(fā)霉的現(xiàn)象；各個(gè)輔助的開關(guān)都處在正常的位置上；每月檢查一次控制箱，查看其是否處于密封狀態(tài)，是否有小動(dòng)物的存在，并對(duì)蜘蛛網(wǎng)進(jìn)行清理。

⑩對(duì)SF6斷路器進(jìn)行解體后發(fā)現(xiàn)其容器內(nèi)有SF6氣體分解粉末時(shí)，需用柔軟的紙巾或?qū)Ｓ玫奈鼔m紙巾，將粉末搽拭干凈，并將微末封存在密封的容器中，進(jìn)行深埋，防止粉末的擴(kuò)散。不可對(duì)粉末進(jìn)行壓縮或是吹向空中，或是采取不科學(xué)的方式對(duì)其粉末進(jìn)行清理。

{11}對(duì)SF6斷路器的加熱器進(jìn)行檢測(cè)，在陰雨季節(jié)或是冬天，及時(shí)把加熱器投入到斷路器中使用。

2.2 SF6斷路器環(huán)境的檢測(cè)

維護(hù)是需保證SF6斷路器周圍的環(huán)境濕度與空氣相比不可大于80%，溫度曲線顯示的溫度不可超過(guò)20℃，保持周邊環(huán)境的干燥度、清潔，并且放置SF6斷路器的空間需要通風(fēng)，檢測(cè)人員在檢測(cè)室需要穿戴專業(yè)的防護(hù)衣物，檢測(cè)人員需帶有防毒面具，注重個(gè)人的衛(wèi)生情況。

2.3 SF6斷路器的維護(hù)

①對(duì)每一臺(tái)SF6斷路器裝置一年的運(yùn)行次數(shù)作詳細(xì)記錄，將正常的操作次數(shù)和因短路故障而斷開的次數(shù)分別記錄在案。

②每年至少對(duì)SF6斷路器的外殼進(jìn)行一次維護(hù)，將SF6斷路器銹蝕的外殼進(jìn)行處理，主要是對(duì)其外殼進(jìn)行清洗與防腐。

③在停電的空擋里對(duì)SF6斷路器的所有設(shè)備進(jìn)行清理，并按照規(guī)定，為SF6斷路器按照規(guī)范加入潤(rùn)滑油。

2.4 預(yù)防性SF6斷路器試測(cè)檢查工作

SF6斷路器制造采用的材料質(zhì)量與安裝時(shí)的規(guī)范程度，常規(guī)的日常維護(hù)與檢測(cè)工作的力度，都與SF6斷路器日后是否能夠安全、正常的運(yùn)行有關(guān)。通常SF6斷路器的檢測(cè)工作是從其絕緣性能、彈簧機(jī)構(gòu)的動(dòng)作、導(dǎo)電時(shí)的回路等多個(gè)方面進(jìn)行檢測(cè)的。

由于SF6斷路器使用的氣體是以絕緣滅弧為載體的氣體，這是它的一大特點(diǎn)，SF6斷路器氣體質(zhì)量的優(yōu)良程度直接決定了SF6斷路器滅弧的性能與絕緣的程度。因此，需要對(duì)SF6斷路器導(dǎo)電回路與彈簧機(jī)構(gòu)動(dòng)作的穩(wěn)定性能做嚴(yán)格的要求。

和其他斷路器的預(yù)防性檢測(cè)工作一樣，主要有以下幾個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目：

①判定SF6斷路器內(nèi)部的絕緣性能，主要是對(duì)SF6分解氣體中的含水量，溫度等進(jìn)行檢測(cè)，并未發(fā)現(xiàn)SF6斷路器出現(xiàn)大量的漏氣現(xiàn)象時(shí)，只需每年對(duì)其進(jìn)行一次檢測(cè)即可。

②在檢測(cè)SF6斷路器主回路直流電阻的過(guò)程中，盡量保證實(shí)際測(cè)量的值小于初始值的1.2倍。曾經(jīng)某發(fā)電廠就有發(fā)生因緊固螺釘沒(méi)有擰緊，使電桿被燒蝕的情況發(fā)生，因此，必須引起重視。

③在對(duì)均壓電容器和分閘電阻的性能進(jìn)行判定時(shí)，需要對(duì)對(duì)老化的元件進(jìn)行考核，并考核的情況記錄在案。

④在對(duì)機(jī)構(gòu)油、SF6斷路器氣壓泄露情況以及補(bǔ)氣的時(shí)間進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，首先需判斷油氣壓系統(tǒng)的完整性與油氣泵的運(yùn)轉(zhuǎn)性能，某發(fā)電站曾經(jīng)發(fā)生過(guò)因空壓機(jī)的磨損情況較為嚴(yán)重，而使打壓時(shí)間增加，造成油氣泵運(yùn)轉(zhuǎn)異常現(xiàn)象。

⑤在對(duì)分合閘的電磁鐵動(dòng)作電壓進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，必須使其可靠動(dòng)作電壓的額定電壓保持在30%～65%之間。

3 發(fā)電廠中SF6斷路器的故障處理

3.1 SF6斷路器的氣體檢測(cè)

在對(duì)SF6斷路器進(jìn)行焊接時(shí)，焊接縫隙、密封面及接頭的地方發(fā)生了裂縫或是因?yàn)槊芊獠坏轿唬虼?，SF6斷路器氣體現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，SF6斷路器的氣體檢測(cè)需采用專業(yè)的檢漏儀器。當(dāng)SF6斷路器氣體大量泄漏時(shí)，檢測(cè)人員需遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)，至少在10 m以上，直至氣體泄漏停止，才可進(jìn)入泄漏區(qū)域。造成SF6斷路器氣體泄漏是因其內(nèi)部原因引起的，SF6斷路器內(nèi)部必然會(huì)存在SF6滅弧分解物質(zhì)，由于其分解物氟化銅、氧化氟帶有毒性，因此在拆除外殼前，檢測(cè)人員需帶有防毒面具，穿戴專業(yè)的防護(hù)衣物，避免因觸碰到有毒物質(zhì)而引起中毒事故。

為了檢測(cè)人員的安全，相關(guān)檢測(cè)規(guī)范規(guī)定，檢修室內(nèi)O的含量低于18%時(shí)，檢測(cè)人員方可進(jìn)入。在檢測(cè)SF6斷路器是否出現(xiàn)泄漏時(shí)，檢測(cè)人員需嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定，不得使檢漏儀器長(zhǎng)期處于高濃度的SF6滅弧分解氣體中。當(dāng)探頭接觸到高濃度的SF6滅弧分解氣體中，表針會(huì)快速地達(dá)到滿刻度，產(chǎn)生劇烈的報(bào)警現(xiàn)象，需立即將探頭移動(dòng)到空氣潔凈的區(qū)域。

檢測(cè)人員需及時(shí)發(fā)現(xiàn)SF6斷路器出現(xiàn)氣體泄漏現(xiàn)象和泄漏的部位，并采取有效措施對(duì)泄漏的氣體進(jìn)行處理；計(jì)算出泄漏的氣體量能夠?qū)F6斷路器運(yùn)行時(shí)受到的SF6分解氣體的影響程度；在對(duì)SF6斷路器進(jìn)行定期檢測(cè)時(shí)，可夠發(fā)覺(jué)SF6斷路器瓷套是否出現(xiàn)損壞現(xiàn)象、SF6斷路器構(gòu)造或是SF6斷路器的管道及其閥門是否出現(xiàn)變形、SF6氣體的壓力表是否出現(xiàn)破損、有無(wú)發(fā)熱現(xiàn)象或是發(fā)熱出現(xiàn)異常、導(dǎo)線是否出現(xiàn)破損等。

檢測(cè)人員需及時(shí)發(fā)現(xiàn)SF6斷路器出現(xiàn)氣體泄漏現(xiàn)象和泄漏的部位，并采取有效措施對(duì)泄漏的氣體進(jìn)行處理；計(jì)算出泄漏的氣體量能夠?qū)F6斷路器運(yùn)行時(shí)受到的SF6分解氣體的影響程度。

3.2 SF6斷路器的含水量檢測(cè)

SF6斷路器中的滅弧氣體對(duì)空氣中的含水量要求較為嚴(yán)格，當(dāng)其分解的三氧化物含水量較大時(shí)，會(huì)使SF6斷路器內(nèi)部出現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象。一旦SF6斷路器中的滅弧氣體與中帶有雜質(zhì)或是水分，將會(huì)降低其絕緣強(qiáng)度，其SF6斷路器分解后的氟化銅、氧化氟是有毒性的物質(zhì)，含水量越多毒性越大。因此，在安裝SF6斷路器時(shí)需在其內(nèi)部放置能夠吸附水分與氟化銅、氧化氟的吸附劑。因此，需保證注入到SF6斷路器內(nèi)部的含水量符合規(guī)定（通常在8×10以下），做好防水措施。

在對(duì)SF6斷路器進(jìn)行檢修與安裝時(shí)，要保證SF6的氣壓為正壓，防止潮氣進(jìn)入在SF6斷路器的內(nèi)部，保持其內(nèi)部空氣的干燥有兩種方式，一種是對(duì)在SF6斷路器氣室進(jìn)行清理，可以對(duì)滅弧氣體、絕緣氣體、SF6金屬外殼及其導(dǎo)體進(jìn)行清理。對(duì)高壓與超高壓電氣的氣室進(jìn)行干燥處理可采取抽真空和充入高純氮的方式，在進(jìn)行真空處理時(shí)，收尾步驟因是干燥處理，定要使氣室內(nèi)的干燥度達(dá)到規(guī)定。在采用SF6斷路器觀察其壓力表或是采用SF6檢測(cè)儀器對(duì)空氣中的SF6氣體與空氣中水分的含量進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可以使用SF6斷路器空氣、壓力的曲線對(duì)其氣體及水含量進(jìn)行檢測(cè)，SF6氣壓邊能夠使SF6氣體的氣壓降至閉鎖壓力前面。

3.3 SF6斷路器彈簧機(jī)構(gòu)不能儲(chǔ)存能量

這是因電機(jī)在運(yùn)行，彈簧不能進(jìn)行儲(chǔ)能造成的。SF6斷路器出現(xiàn)這中故障通常是由于棘爪的壓緊彈簧被折斷、脫離了原來(lái)的位置或是棘爪的壓緊彈簧運(yùn)作疲勞等因素造成的，也可能是棘爪的端部有較為嚴(yán)重的磨損造成的。當(dāng)電機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中，凸輪的缺口和棘爪碰撞的地方因出現(xiàn)上述的各種因素，使棘爪出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，造成電機(jī)在運(yùn)行彈簧卻不能進(jìn)行儲(chǔ)能的現(xiàn)象，并且行程的開關(guān)一直是閉合狀態(tài)，使得電機(jī)一直在運(yùn)行。發(fā)生這類故障時(shí)，需對(duì)棘爪的壓緊彈簧進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)彈簧遭到損傷時(shí)，需及時(shí)更換棘爪的彈簧；倘若棘爪的彈簧處于正常狀態(tài)，可采用手動(dòng)機(jī)械對(duì)彈簧機(jī)構(gòu)進(jìn)行手動(dòng)儲(chǔ)能，而后查看軸套的運(yùn)行情況是否正常，如發(fā)現(xiàn)軸套不能正常運(yùn)行，應(yīng)是減速箱內(nèi)部的蝸輪與蝸桿等物件發(fā)生故障，需及時(shí)地更換減速箱。要是軸套能正常運(yùn)行，就需對(duì)凸輪缺口與棘爪間接觸情況進(jìn)行檢測(cè)，出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)更換棘爪。

4 結(jié) 語(yǔ)

SF6斷路器出現(xiàn)故障會(huì)對(duì)發(fā)電廠的電力系統(tǒng)造成重大影響，引發(fā)SF6斷路器故障的因素有很多，大部分因素度較為隱蔽，不過(guò)掌握了SF6斷路器發(fā)生故障的規(guī)律，根據(jù)發(fā)電廠當(dāng)?shù)氐募竟?jié)與氣候特點(diǎn)，有針對(duì)性地對(duì)SF6斷路器進(jìn)行巡視和檢查工作，做好日常的維護(hù)工作，認(rèn)真地分析出現(xiàn)故障的原因，在日常的工作中檢測(cè)人員只有不斷地積累經(jīng)驗(yàn)，才能有效地降低發(fā)電廠SF6斷路器發(fā)生事故的記幾率，及時(shí)發(fā)現(xiàn)SF6斷路器存在的問(wèn)題，采取有效措施對(duì)其進(jìn)行維護(hù)，再能保障發(fā)電廠電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，最終達(dá)到和諧用電的目的，延長(zhǎng)SF6斷路器在發(fā)電廠電力系統(tǒng)中的使用壽命。

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