分析LW8-35型SF6斷路器微水超標原因

作者/任軍霞、石國強、王坤、梁康，國網山東省電力公司冠縣供電公司

分析LW8-35型SF6斷路器微水超標原因

作者/任軍霞、石國強、王坤、梁康，國網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，微水超標為器械的常見故障。本文在介紹了LW8-35型SF6斷路器結構的基礎上，從吸附劑以及絕緣件等方面，分析了導致微水超標故障發(fā)生的原因。在此基礎上，提出了具體的解決方案，并設計了相應微水在線監(jiān)測系統(tǒng)，目的在于進一步降低斷路器的微水超標故障發(fā)生的幾率，提高其運行的可靠性。

LW8-35型SF6斷路器；微水超標；在線監(jiān)測系統(tǒng)

前言

LW8–35型SF6斷路器新氣中，通常含有一定的水分，多來源于生產過程。另外，如斷路器氣瓶密封不嚴，同樣容易導致水分進入其中。由上述原因所導致的斷路器中水分含量超標的現(xiàn)象，即微水超標。微水超標容易加劇低氟化物分解，致使亞硫酸等物質生成。長此以往，容易腐蝕電氣設備，影響生產效率。因此，解決微水超標問題十分必要。

1. LW8-35型SF6斷路器結構

LW8–35型SF6斷路器結構以落地罐式為主，由電流互感器、外科、吸附器、連桿以及底架等構成。三相氣體可通過通管相互連接，以確保斷路器功能能夠有效實現(xiàn)。斷路器部分參數(shù)見表1。斷路器中，SF6氣體為電力領域常用的絕緣介質，分閘時在氣體的作用下，電弧熄滅后的熱擊穿問題能夠被有效規(guī)避，進而確保電氣系統(tǒng)能夠安全運行。斷路器內，電流互感器以雙鐵芯式為主，運行時，借助SF6氣體絕緣，穩(wěn)定性強。但受多因素影響，一旦斷路器微水超標，其功能極容易收到限制，對電力系統(tǒng)的運行會產生較大的阻礙。解決上述問題，是提高電氣設備運行效率的關鍵。

表 1 LW8-35型SF6斷路器參數(shù)

2. LW8-35型SF6斷路器微水超標的原因

LW8–35型SF6斷路器微水超標的原因如下：（1）SF6氣體需由人工合成，生產過程中，如含水量控制不佳，導致氣體含水量超標，在將氣體應用于斷路器中時，斷路器即可出現(xiàn)微水超標問題。（2）斷路器裝配過程中，空氣濕度過大，致使水分進入其中，容易導致微水超標。（3）絕緣材料本身含水，在長期使用過程中，其中的水分容易進入到斷路器當中，致使微水超標的問題發(fā)生。（4）為延長斷路器的使用壽命，有關領域通常會將吸附劑置入其中，以吸附水分，確保斷路器內部保持干燥。如吸附劑未及時更換，導致其中的水分釋放，同樣容易引發(fā)微水超標。（5）斷路器破裂，外界水分自滲漏點進入斷路器內部，容易導致微水超標。

3. LW8-35型SF6斷路器微水超標的處理方案

■3.1 微水檢測方法

可采用電解法、露點法、重量法以及阻容法檢測SF6氣體的含水量，視檢測結果，判斷是否存在微水超標問題：

3.1.1 電解法

（1）準備電解池，使SF6氣體在其中通過。（2）待SF6氣體分解成為氧氣及氫氣后，通過對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。如未見氧氣與氫氣生成，則表明無微水超標現(xiàn)象。（3測量前，需對電解池的氣路進行干燥處理，以免對實驗結果的準確度造成影響。電解法的優(yōu)勢在于費用低，但前期處理較為繁瑣。

3.1.2 露點法

（1）采用鏡面冷卻技術，使鏡面冷卻。（2）觀察鏡面是否存在凝露。（3）通過對露點溫度的觀察，判斷斷路器是否存在微水超標問題。（4）采用上述方法測量，優(yōu)勢在于簡單方便，但同樣存在一定的缺陷，主要體現(xiàn)在對低溫低濕氣體測量不準確方面。

3.1.3 重量法

（1）無水五氧化二磷可吸水，可利用其特點，將其應用到微水檢測過程中，判斷斷路器是否存在微水超標問題。

（2）將無水五氧化二磷置入待檢測的斷路器中，一段時間后取出。通過高精度秤，稱量五氧化二磷的重量。（3）將稱量得到的重量，與無水五氧化二磷的重量對比，判斷斷路器是否存在微水超標的問題。采用上述方法檢測，優(yōu)勢在于簡單方便，缺陷在于對SF6氣體流量及數(shù)量的要求高。如微水超標量較少，測量則很難獲得準確結果[1]。

3.1.4 阻容法

（1）將高純度的鋁棒表面鍍上多孔網狀金膜，使鋁棒與金膜之間形成電容。（2）通過對電容值大小的觀察，判斷斷路器中SF6氣體是否存在微水超標問題。（3）采用上述方法測量，優(yōu)勢在于響應速度快，對測量場合的適應性強缺陷在于精度差。

有關人員可視自身需求，選擇不同的方法測量斷路器SF6氣體的含水量。

■3.2 LW8-35型SF6斷路器微水超標的預防及維修

3.2.1 控制材料質量

（1）生產過程中，嚴格控制SF6氣體含水量，確保含水量達標后，方可將其用于斷路器的設計中[2]。（2）嚴格控制斷路器裝配環(huán)境的濕度，避免水分進入量過大，降低微水超標率。（3）及時更換絕緣材料，在絕緣材料老化、釋放水分之前，采用新材料將其替換，保持斷路器內部干燥。（4）及時更換吸附劑，避免吸附劑釋放水分，對斷路器內SF6氣體質量造成影響。（5）及時對斷路器進行檢修，發(fā)現(xiàn)破裂等問題，及時維修。

3.2.2 提高維修水平當微水超標問題發(fā)生后，需采用以下方法對其加以維修：（1）將斷路器SF6氣體擋板打開，拆卸螺帽。觀察密封圈及閥芯等是否存在密封不嚴的問題。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)，采用氮氣沖洗。按照國家標準要求，凈化SF6氣體，待含水量達標后，可將氣體重復使用，以降低成本。（3）處理分子篩：在做好防護措施的基礎上，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，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：準備斷路器自封頭及密封圈等材料。準備組合扳手、濕度測試儀及微水儀等設備，進行微水試驗。參考實驗結果，將故障解決。

■3.3 微水在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計

3.3.1 系統(tǒng)構成及原理

系統(tǒng)由壓力變送器、A/D轉換器、溫度變送器、上位機以及露點變送器等構成。同時包括壓力傳感器、溫度以及露點傳感器等設備。斷路器運行過程中，系統(tǒng)可實時監(jiān)測壓力、溫度以及露點等信息。通過A/D轉換器，完成從數(shù)字信號到電信號的轉換，繼而將其輸入到微處理器中。微處理器經計算，即可判斷出斷路器是否存在微水超標問題。

3.3.2 單片機的選擇

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

3.3.3 硬件設計

（1）壓力傳感器結構以不銹鋼隔離小型結構為主，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。傳感器具有較強的環(huán)境適應性，及時在惡劣的環(huán)境下，仍能夠保持較高的精度。用于斷路器微水超標的在線監(jiān)測中，較為適宜。（2）露點傳感器采用自動校準技術設計，可在低溫下自動校準。校準周期常，調試方法簡單，維修便利，可有效降低維修費用。（3）溫度傳感器檢測溫度范圍為 –55℃～+125℃。工作電壓 3～5.5V。

3.3.4 設備設計

（1）設備需使用三通，三通設計應滿足無泄漏標準要求。（2）監(jiān)測器接口、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計。壓縮量18––20%，采用冷凍修邊法提高其光潔度。

3.3.5 設計結果

將微水監(jiān)測系統(tǒng)應用到斷路器的微水監(jiān)測過程中后的1年內，斷路器未發(fā)生過微水超標的問題。系統(tǒng)應用效果較好。

4.結論

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

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

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

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