SF6高壓斷路器加熱裝置故障的處理

賀 政

(慶陽電力局，甘肅 慶陽 745000)

開關的加熱裝置作為開關設備的重要部件，是開關能否正常運行的重要保證。其作用有以下3個方面。

(1) 防止SF6斷路器內的SF6氣體由于低溫而發生液化，造成在開關分閘過程中，滅弧室的吹弧壓力不夠，引起開關不能正常滅弧。同時，由于開關內部SF6氣體溫度和密度繼電器的環境溫度存在差異，可能引起密度繼電器補償過大或過小，引起壓力接點動作，嚴重時有可能閉鎖開關的正常電氣操作，帶來安全隱患。

(2) 防止冬季開關操作機構內傳動，分、合閘動作和儲能電機齒輪等部件加注的潤滑油凝固，造成摩擦力增大，影響開關的正確動作。

(3) 防止開關設備內部發生凝露引起放電、閃絡事故，以及二次端子銹蝕現象的發生。

由此可見，開關加熱回路的正常運行極為重要，作為開關檢修的重點和運行過程中檢查的一項重要環節，已不容忽視。同時，加熱裝置故障還會帶來開關故障，因此也要求開關加熱裝置運行可靠，投退正確。

1 加熱裝置的運行現狀

(1) 目前，SF6開關的加熱裝置大都通過一個溫濕度控制儀，檢測環境(操作機構箱、傳動箱)溫度、濕度，并自動控制其輸出電源，啟動操作機構箱、傳動箱內加熱板加熱。其加熱、停止溫度由溫濕度控制儀(以下簡稱溫控儀)內部電路設定值控制。

(2) 由于SF6開關技術的普及，生產廠家繁多，不同生產廠家的產品設定的啟動、停止溫度各不相同，有0～15 ℃，-5～15 ℃，0～10 ℃等多種，少部分溫控儀可自行設定溫度。同時，不同溫控儀限定負載功率也不同，有100～250 W不等。

(3) 不同廠家的SF6開關所配用的加熱板也有不同，大部分為機構箱內裝配加熱板，少部分開關在傳動箱內也裝配有加熱板；不同開關的加熱功率也有不同，有75～200 W不等。

(4) 溫控儀電源控制方式不一，部分采用帶過流保護的空氣開關，部分采用低壓刀閘。對加熱裝置的保護、控制靈敏度不一，給交流系統的穩定帶來一定的隱患。

綜上所述，目前由于開關加熱裝置型號比較繁雜，接線也各不相同，不同廠家的產品質量良莠不齊，給檢修人員的維護工作和備件的儲備造成一定的困難。

2 加熱裝置常見的典型故障

2.1 溫控儀內部控制電路損壞

我國西北地區，冬季氣溫較低，自11月中旬起至次年3月初每日晚間氣溫通常會降至0 ℃以下，在最寒冷的1月份，大部分時間溫度在0 ℃以下，達到溫控儀的啟動條件。但因部分溫控儀設定停止溫度過高(15 ℃或20 ℃)，而外部環境溫度過低，達不到停止條件，造成溫控儀不能切斷，長期處于工作狀態，易造成內部電路損壞，加熱裝置故障。同時，對配用加熱板功率較大的系統，由于負載電流過大，超過溫控儀的承受極限，則在短時間(10～20天)運行后也會造成溫控儀燒損，加熱裝置故障。

2.2 溫控儀短路引起交流系統故障

少部分溫控儀在長期運行后內部電路首先損壞；但由于其損壞部位不同，造成輸出接點不能斷開或輸出接點短路，直接造成跳開交流空開。當配用保險絲不合適時，會造成跳開上一級交流電源。部分嚴重損壞的溫控儀還會導致溫控儀二次接線短路、起火等故障。

2.3 密度繼電器過補償誤發信號

目前SF6開關使用的密度繼電器均有溫度補償功能，可將壓力顯示補償至20 ℃時指示。當環境溫度高時，其密度繼電器顯示SF6氣體壓力較實際壓力低；溫度低時，顯示壓力較實際壓力高，則通過內部金屬片熱膨脹實現補償功能。

但是，當開關只有1塊加熱板與溫控儀同時裝設于機構箱內時，如果環境溫度較低，開關本體溫度低，SF6氣體實際壓力較平常低；而機構箱內由于加熱原因，溫度較高，密度繼電器感應到的溫度高，其補償功能使顯示壓力繼續下降，導致繼電器接點閉合，誤發“SF6壓力低”信號，嚴重時甚至會閉鎖開關動作。

2.4 溫控儀溫度、濕度感應探頭損壞

不同溫控儀的感應探頭設計完全不同，常見的有感應探頭與溫控儀集成一體式，單獨裝設溫度感應探頭，裝設溫度、濕度2個探頭這3種形式。當感應條件符合時，即開始啟動加熱裝置，如果溫控儀溫度、濕度探頭接點損壞，則不能及時啟動加熱或加熱不能切斷。

3 加熱裝置故障引起的開關故障實例

(1) 2011年1月，某供電公司在1個月內出現2起35 kV開關拒動故障，燒毀線圈。現場檢查后發現，開關機構各部件、機構傳動位置均完好，但加熱裝置不能啟動。檢查加熱裝置發現，其機構潤滑脂已完全凝固，同時手動試驗分、合閘操作均能正確完成，判斷為傳動部件卡澀造成拒動并燒毀線圈。隨即更換溫控儀，恢復加熱1 h后，電動操作開關，動作正常，故障處理結束。

(2) 110 kV某變電站運行35 kV LW8-40.5型開關6臺，采用YXL-100 SF6型SF6氣體壓力密度繼電器，額定SF6氣體壓力0.45 MPa，報警氣體壓力0.42 MPa，閉鎖氣體壓力0.40 MPa。自投運以來，每年冬季均會發出“開關SF6壓力低”信號。首次進行設備檢漏后，未發現漏氣點，判定為密度繼電器過補償造成誤發信號。同樣現象在公司所轄其他110 kV變電站中也有出現。

(3) 某110 kV變電站，2009年冬季發生一起交流電源分段開關跳開，導致一段母線上8臺開關加熱裝置停運的事故。經查找，故障原因為該段母線的一臺開關溫控儀嚴重損壞、內部短路；同時，其交流電源為低壓刀閘控制，保險絲配用過大，未及時熔斷，導致跳開上一級空氣開關，使整段母線的開關加熱電源被切斷。

(4) 部分開關機構箱密封不嚴時，若加熱裝置不能及時投入驅潮，則內部二次端子、螺絲會出現銹蝕、接地現象，嚴重時甚至會出現短路現象。

4 加熱裝置改造思路

要解決密度繼電器過補償、誤發信號的問題，應對加熱裝置進行改造。

(1) 要求加熱裝置能及時、穩定啟動，又要保持開關機構箱與本體溫差不是太大，或使機構箱、本體同時被加熱。

(2) 要求加熱裝置不但能及時啟動，還能在規定條件下切斷。溫控儀停止溫度不能太高，加熱裝置可以頻繁啟動，盡量避免長時間持續加熱的狀況。

(3) 考慮到冬季極端天氣時(氣溫長期處于0 ℃以下)，加熱裝置需長期運行，要求溫控儀、加熱板等裝置部件能夠滿足長期投入、運行穩定的條件，產品質量應合格。

(4) 溫控儀作為易損部件，經常會出現故障，要求其價格較低，在更換時不需設備停電，且操作簡單、方便。

5 改造方法

(1) 只在機構箱內裝設有加熱板的情況。由于機構箱內密度繼電器感應溫度與本體溫度相差較大，會出現過補償誤發信號的現象。可采用在其傳動箱內增加加熱板，使開關機構、本體內外溫度在加熱時基本平衡的方法加以解決。

(2) 根據改造思路及實際需要，進行溫控儀設備選型。溫控儀要達到以下要求：

①溫度設定為0～10 ℃；

②長期加熱負載功率為75～150 W；

③結構簡單，采用控制、感應一體化設計；

④采用拔插式安裝方式，更換方便。

通過比較，確定TSAC-I型溫控儀為選定改造設備。該溫控儀同時具備溫度、濕度2種感應方式，能根據不同需要啟動。且接線簡單，安裝、更換方便。

(3) 選定設備后，隨即進行加熱裝置改造。

① 對不需停電即可改造的開關，更換溫控儀，改接接線。

② 對部分開關，如LW16-40.5型等，其安裝位置在機構箱頂部，打開機構箱頂蓋時，安全距離不夠，則應結合設備停電，逐步進行。

③ 將控制交流電源的刀閘，統一更換為帶過流保護(5 A)的空氣開關。

④ 限定加熱板功率為2×100 W，以保證長期投入加熱時溫控儀不至過負荷損壞。

(4) 制定加熱裝置管理制度。

① 定期檢查。要求每星期檢查溫控儀電源是否正常，驅潮、加熱是否正確投入。

② 定期切換。要求冬季長期投入，其他季節只在凝露、結霜、雨后等空氣濕度大時投入，平常氣溫高、天氣晴好時斷開。

③ 冬季密度繼電器發低氣壓信號時，首先檢查加熱裝置是否完好，確定投退后再做處理。

④ 冬季加熱裝置長期投入時，提高檢查頻率，及時發現故障。

6 改造效果

(1) 對曾規律性誤發“SF6氣壓低”信號的開關，在傳動箱加裝加熱板后，未出現誤發信號現象。

(2) 改造完成后，加熱裝置投入率達到100 %，開關動作未出現卡澀、卡滯現象。

(3) 加熱裝置出現故障時能夠及時發現，更換溫控儀時不需要一次設備停電，更換步驟由以前的查找接線—變更接線—更換，轉變為簡單的拔、插方式，在5 min內即可完成，大大減少了工作量。

(4) 執行定期切換制度后，機構箱內的接線端子、螺絲表面干燥，設備各部位無凝露、結霜現象，有效地避免了二次接線的外部故障。

綜上所述，通過對SF6斷路器加熱裝置的改造，處理了長期存在的設備隱患，提高了設備可用率及可靠率，取得了良好的效果；同時，減少了檢修人員的工作量，改造效果令人滿意。