一起35 kV SF6斷路器氣壓低頻繁告警的故障分析

曹志杰 ，胡志京

（1. 仙居縣恒信電力有限公司，浙江 仙居 317300; 2. 國網(wǎng)浙江省電力有限公司仙居縣供電公司，浙江 仙居 317300）

0 引言

SF6氣體是目前電氣設(shè)備優(yōu)良的絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)。純凈的SF6氣體是無色、無味、無毒、不易燃燒的惰性氣體[1]。但是SF6氣體本體具有臨界溫度和臨界壓力特性，當(dāng)溫度超過其臨界溫度，SF6氣體被液化，當(dāng)氣壓超過臨界壓力，SF6氣體也會被液化，此時氣體的絕緣性能將大大降低。過高的氣體壓力，會加重斷路器各密封處的負(fù)擔(dān)，致使斷路器密封損壞，發(fā)生漏氣現(xiàn)象；因此為了保證SF6氣體的絕緣性能和斷路器的安全，其壓力值應(yīng)嚴(yán)格控制在標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)。

SF6氣體絕緣斷路器主要通過SF6密度繼電器進行壓力監(jiān)視，通常情況下密度繼電器具有溫度自動補償功能，使指示的壓力值始終折算到氣體在20 ℃狀態(tài)下的壓力值，當(dāng)環(huán)境溫度升高，壓力隨著升高，給予負(fù)的壓力補償，溫度降低，壓力隨著下降，給予正的壓力補償[2]。

1 現(xiàn)場檢查情況

2022年1月20日，35 kV ZX變朱上3758斷路器氣壓低告警。該斷路器為瓷柱式斷路器，型號為LW8-40.5，生產(chǎn)日期為2015年4月，SF6密度繼電器額定氣壓為0.45 MPa，報警氣壓為0.42 MPa，閉鎖氣壓為0.40 MPa。

檢修人員到現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)其氣壓剛好接近0.42 MPa，擔(dān)心斷路器存在滲漏而造成氣壓進一步下降，故緊急申請對朱上3758斷路器改冷備用操作。在做好相關(guān)安全措施的情況下，現(xiàn)場人員對斷路器本體、管道、連接部位、焊接點及SF6密度繼電器周圍進行了細(xì)致的檢漏工作，并未發(fā)現(xiàn)有滲漏點存在；因此決定對斷路器補氣，補氣后重新檢測未發(fā)現(xiàn)有滲漏情況?？紤]該斷路器運行年限已6年多，初步判斷這是一起因長期運行造成的正常的氣體氣壓下降現(xiàn)象，但是在補氣初期發(fā)現(xiàn)其SF6密度繼電器的指針有劇烈擺動的現(xiàn)象。

2022年4月8日，朱上3758斷路器再次氣壓低報警，此次檢修人員在檢漏的同時結(jié)合紅外熱像儀對斷路器進行了紅外診斷，未發(fā)現(xiàn)可見的滲漏點；同樣在補氣中發(fā)現(xiàn)密度繼電器的指針有劇烈擺動的情況，檢修人員判斷可能是由SF6密度繼電器本身故障造成，因此在采取臨時補氣的措施下積極聯(lián)系廠家采購SF6密度繼電器備品。同年10月25日，朱上3758斷路器第3次氣壓低報警，檢修人員對SF6密度繼電器進行更換同時進行補氣操作。

但是在2022年12月18日，朱上3758斷路器再次出現(xiàn)氣壓低報警，檢修人員一致認(rèn)為斷路器存在滲漏點，于是使用SF6定量檢漏儀對斷路器相關(guān)部件進行檢測（如圖1所示），發(fā)現(xiàn)A相上瓷瓶下法蘭連接處確實有氣體泄漏告警提示。檢修人員在做好自身防護措施以后，對斷路器內(nèi)的SF6氣體進行回收處理，打開法蘭連接處固定螺栓，發(fā)現(xiàn)其接觸面銹蝕嚴(yán)重，密封墊圈老化脫落，如圖2所示。在更換密封墊圈的同時，對其法蘭密封處填充密封膠，重新注氣后復(fù)測，未發(fā)現(xiàn)漏氣。

圖1 現(xiàn)場SF6定量檢測

圖2 法蘭連接面銹蝕情況

2 故障原因分析

一般情況下，造成SF6斷路器氣體壓力異常的原因主要有以下幾點。

氣體泄漏是導(dǎo)致氣體壓力異常的主要原因之一，而造成氣體泄漏主要有2個方面：（1）設(shè)備自身問題，如設(shè)備密封性不好，氣體管道老化等，特別是支持瓷套和法蘭聯(lián)接位置，因為該部位壓強很大，如果密封不密實，結(jié)合面不密實，密封圈凹凸、粘連不穩(wěn)固很容易造成泄漏[3]。（2）操作人員的問題，如操作不當(dāng)，維護不當(dāng)?shù)取?/p>

溫度的變化，SF6氣體的壓力隨著溫度的變化而變化，當(dāng)環(huán)境溫度變化較大時，SF6氣體的壓力也會相應(yīng)地變化，從而導(dǎo)致氣體壓力異常。溫度變化的原因可能是環(huán)境因素，如氣溫變化，季節(jié)變化等，也可能是設(shè)備本身的問題造成，如設(shè)備散熱不良，加熱器故障等。

氣體質(zhì)量問題，SF6氣體本身質(zhì)量不合格或含有雜質(zhì)，例如SF6氣體中含有水分或其他雜質(zhì)，會導(dǎo)致氣體壓力下降或不穩(wěn)定。

氣體的充填問題，氣體充填不足或充填過多，也可能導(dǎo)致氣體壓力異常，充填不足會導(dǎo)致氣體壓力過低，而充填過多則會導(dǎo)致氣體壓力過高。

在此次SF6斷路器氣壓低頻繁告警的故障處理過程中，檢修人員在前2次出現(xiàn)氣壓低告警又未發(fā)現(xiàn)滲漏點的情況下認(rèn)為是SF6密度繼電器造成，而SF6斷路器因密度繼電器本身原因而造成的氣壓低報警故障頻次相對來說比例不算太高，一般在氣體繼電器數(shù)據(jù)顯示異?；蜻_到制造商推薦的檢驗周期下才開展本項目[4]，并且一般基層班組都未配置相關(guān)的檢測儀器，從而導(dǎo)致SF6密度繼電器的校驗工作未能有效地開展。

檢修人員拆解上瓷瓶下法蘭的連接處，發(fā)現(xiàn)金屬法蘭表面銹蝕嚴(yán)重，并且有進水痕跡，法蘭連接處填充使用的是普通玻璃膠，膠水材質(zhì)不良，導(dǎo)致膠水在水汽環(huán)境中水解、老化、開裂，外部鹽分、雜質(zhì)、空氣隨水汽沿裂縫滲入內(nèi)部，腐蝕了內(nèi)部密封圈，致使密封圈老化破損，最終導(dǎo)致漏氣。

3 防范措施

SF6氣壓低告警一般發(fā)生在氣溫低的天氣，溫度對于SF6氣體壓力的影響較大，而日常運維，如何做好SF6斷路器的維護與檢修，提出以下幾點措施：

規(guī)范SF6斷路器的充氣作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化。嚴(yán)禁通過氣瓶直接對SF6斷路器進行充氣，必須使用SF6減壓閥充氣裝置，進行降壓后再充氣，以免氣瓶中過高的氣壓對SF6密度繼電器造成損壞。充氣前，應(yīng)對設(shè)備進行泄漏檢測，確保斷路器無泄漏，同時查閱SF6氣體溫度壓力曲線，找出當(dāng)前溫度對應(yīng)的壓力值，嚴(yán)格控制壓力值在標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)；確保SF6氣瓶氣壓和微水試驗合格，充氣裝置清潔干燥，減壓閥與設(shè)備充氣接頭的管路長度符合要求，管道空氣已排盡；安裝充氣接頭和SF6氣瓶，打開閥門，調(diào)節(jié)減壓閥對斷路器進行充氣；充氣完成后應(yīng)記錄充氣后的壓力值，再次檢測閥門等地方有無氣體泄漏；清理現(xiàn)場，結(jié)束工作。

加強變電站SF6斷路器的運維管理。（1）加強SF6斷路器的進網(wǎng)驗收管理，檢查密封試驗合格，SF6氣體水分含量檢測符合規(guī)程規(guī)定；（2）定期檢查SF6氣體壓力，確保氣體壓力處于正常范圍內(nèi)，重點做好低溫環(huán)境下的SF6壓力抄錄對比，檢查機構(gòu)箱中的加熱器和傳感器運行是否正常；（3）SF6斷路器氣壓異常導(dǎo)致斷路器閉鎖時，不可擅自解除閉鎖進行操作。

加強維護和保養(yǎng)。SF6斷路器需要定期進行維護保養(yǎng)，如清洗機械部件，檢查電氣部件等，確保設(shè)備處于正常工作狀態(tài)。

保證密度繼電器的安裝位置符合要求。（1）密度繼電器與開關(guān)設(shè)備本體之間的連接方式應(yīng)滿足不拆卸校驗密度繼電器的要求；（2）密度繼電器應(yīng)與被監(jiān)測氣室處于同一運行環(huán)境溫度[5]；（3）戶外SF6斷路器密度繼電器應(yīng)采取防止二次接頭受潮的防雨措施。

開展相關(guān)檢測工作。（1）結(jié)合巡視利用紅外成像技術(shù)和激光技術(shù)帶電檢測SF6斷路器有無氣體泄漏現(xiàn)象；（2）在SF6斷路器停電檢修時，同時開展密度繼電器的校驗，對于不滿足校驗條件的密度繼電器進行三通閥改造。

對于因漏氣率小而造成的SF6斷路器氣壓低告警，通常時間間隔較長。使用SF6定性檢測和紅外檢測，受陽光、風(fēng)等環(huán)境影響，其發(fā)現(xiàn)的難度較大，可以選擇靈敏度和準(zhǔn)確度更高的SF6定量檢測儀，其精準(zhǔn)度一般可達到0.01 μL/L。

4 結(jié)束語

SF6斷路器當(dāng)氣體壓力下降時，會使開關(guān)閉鎖或告警，直接導(dǎo)致設(shè)備的絕緣和滅弧性能下降，甚至致使SF6斷路器產(chǎn)生有毒物質(zhì)，腐蝕設(shè)備，有害健康。本文針對一起35 kV SF6斷路器氣壓低頻繁告警故障，分析了頻繁告警的原因，提出了SF6斷路器在日常運維和檢修過程中的防范措施，為SF6

斷路器充氣工作提供了參考，以確保充氣過程、人員和設(shè)備的安全。