免拆卸SF6斷路器檢測、充補氣裝置的研究

孟慶周 張媛媛 袁玉龍

摘 要：隨著電力技術的飛速發展，少油斷路器正逐步淘汰，SF6斷路器得到了廣泛的應用。基于SF6斷路器的發展，針對使用中經常對斷路器裝置進行補氣操作，介紹一款免拆卸SF6斷路器檢測、充補氣裝置，集成了在不停電的情況下通過儀器進行測微水作業、密度繼電器的校核作業與斷路器的充補氣作業。在充補氣作業前，能夠自動排出補氣系統內的空氣、水分和雜質，并能在斷路器充補氣作業過程中實現壓力檢測與泄壓報警，適用范圍廣，安全可靠。

關鍵詞：SF6斷路器； 免拆卸； 檢測； 充補氣

中圖分類號：TM595 文獻標識碼：A doi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.06.005

0 前言

高壓斷路器在正常運行時用它接通或切斷負荷電流；在電氣設備或線路發生短路故障或嚴重超負荷時，有繼電保護裝置控制其自動迅速地切斷故障電流，切斷發生短路故障的設備或線路，以防止擴大事故范圍。在高壓斷路器的發展歷程中，從油斷路器、壓縮空氣斷路器到SF6斷路器及真空斷路器，每次都是滅弧原理的重大革新。其中SF6斷路器具有開斷能力強、電氣壽命長、絕緣水平高、密封性能好等優點，在目前高壓環境的應用最為廣泛。

SF6斷路器（以下簡稱斷路器）是高壓輸送電過程中重要設備，絕緣性能和開斷性能是衡量斷路器的主要技術指標，SF6斷路器屬于絕緣介質的斷路器，它與空氣斷路器同屬于氣吹斷路器內依靠SF6氣體進行絕緣，SF6氣體導熱率高，分解后可復合，不含碳等有害絕緣物質，在嚴格控制含水量的情況下，生成物無腐蝕性。SF6氣體絕緣性能不隨使用而下降，所以，多次開斷，絕緣效果均好。純凈的SF6氣體是良好的滅弧介質，因具有優異的滅弧絕緣性能，20世紀被成功地應用于高壓及特高壓電器設備。目前SF6為最優的氣體絕緣介質特別是高壓和特高壓范圍，SF6氣體是唯一的絕緣和滅弧介質。為保證斷路器穩定的開斷性，斷路器內部SF6氣體要求純度達到99.99%。由于SF6斷路器氣室空間較大，連接管道多，再加之斷路器內部眾多的密封面，斷路器在工作過程中會由于密封問題或溫度等原因造成SF6壓力不夠，實際應用中，由于動作震動、密封不良等原因，斷路器出現的漏氣問題，會超過出廠設置的年漏氣率1%的概率，所以要經常對斷路器進行補氣。

本文介紹一款新型免拆卸SF6斷路器檢測、充補氣裝置，能在不停電的情況下通過儀器進行斷路器的微水檢測和密度繼電器的校核工作，還能在充補氣過程中排出充氣管內的空氣、水分和雜質，同時在充氣過程中當氣體壓力超過額定值時自動泄壓并報警。

1 國內現狀

目前國內的斷路器補氣裝置，通常在斷路器上加裝一種能夠連接微水儀和密度繼電器校驗儀的組合閥，組合閥由一個閥體和補氣接口、斷路器接口、密度繼電器接口組成。很好地解決了斷路器測微水和校核密度繼電器時必須停電的問題，提高了工作效率，降低了拆卸過程中對斷路器的損害。但是沒有解決斷路器充、補氣過程中充氣管內空氣、水分及雜質進入斷路器的問題。

現有斷路器在對斷路器進行充補氣的過程中，SF6充氣瓶直接通過減壓閥、補氣軟管與斷路器相接，SF6氣體夾帶軟管中的空氣、水分和雜質進入斷路器中，從而降低SF6氣體的純度使絕緣性能下降，對斷路器造成損害，降低了斷路器的使用壽命。

作為電力系統的保護裝置，對應用于高壓電氣設備中的SF6氣體也作出了嚴格的規定和要求，當SF6斷路器中的氣體含水量達到一定程度后，會引起嚴重的不良后果，水分引起SF6氣體分解物化合反應產生毒性化合物；水分引起設備的化學腐蝕；水分對設備的絕緣危害；水分影響開關的開斷性能；水分降低開關的機械性能。目前，在對斷路器進行微水檢測和密度繼電器校驗時，必須停電后拆下斷路器進行，既影響生產又對斷路器的密封性能造成影響，經常拆卸對繼電器也影響精度。

2 工作原理及結構設計

SF6斷路器檢測、充補氣裝置包括閥體、自封閥、自控背壓閥和控制開關，結構如圖所示。該裝置采用閥體與自封閥、自控背壓閥及控制開關有機組成一體，閥體的一端固定設置斷路器連接盤，另一端固定設置控制開關，閥體上還固定設置自封閥，自控背壓閥和密度繼電器接口，控制開關控制上述閥之間的打開與關閉。

本文介紹的SF6斷路器檢測、充補氣裝置由于采用閥體與自封閥、自控背壓閥及控制開關有機組成一體，集成了在不停電的情況下通過儀器進行測微水作業、密度繼電器的校核作業與斷路器的充補氣作業，在充補氣作業前，能夠自動排出補氣系統內的空氣、水分和雜質，并能在斷路器充補氣作業過程中實現壓力檢測與泄壓報警，適用于110 kV以上電壓SF6進口斷路器、法國阿爾斯通FXT11型斷路器、國產110 kV以上電壓SF6斷路器，承載壓力高，可以承載0.5～16 MPa，安全可靠。

SF6斷路器檢測、充補氣裝置主要工作步驟：

排出雜質氣體——充氣補壓——自動報警控壓——補氣測壓。

進行補氣作業時，將SF6氣瓶通過減壓閥、補氣軟管、接頭與本裝置自封閥連接。關閉控制開關，打開SF6氣瓶閥，SF6氣體通過補氣軟管進入裝置內，此時，管內的空氣等雜質一同隨SF6進入到斷路器中，裝置內氣體為SF6氣體和空氣雜質的混合氣體，當裝置內壓力超過自控背壓閥的設定壓力時，自控背壓閥自動打開并排出氣體，進行8到10 s的排氣，在此排氣過程中整個系統內的空氣及雜質全部排出；此時關閉SF6氣瓶閥，系統內壓力與設定壓力一致時自控背壓閥自動關閉，完成空氣及雜質排空作業。此時系統內的SF6氣體純度與氣瓶內的SF6氣體純度一致是合格氣體。完成排雜過程的整個系統，均為純凈的SF6氣體，打開此裝置的控制開關，再打開SF6氣瓶閥對斷路器進行補氣，當斷路器內壓力超過自控背壓閥設定的壓力時，自控背壓閥自動打開并報警排氣，此時關閉SF6氣瓶閥，壓力達到設定值時自控背壓閥自動關閉，完成補氣作業。作業完成后將連接氣瓶的接頭從本裝置自封閥上拆下。

在進行測微水作業時，將微水測量儀連接在自封閥上，打開微水測量儀開關，使系統內的氣體進入微水測量儀后關閉測量儀開關，進行檢測。檢測后拆下微水測量儀即完成測微水作業，在檢測過程中不需要關閉電源。

在進行密度繼電器校核作業時，關閉裝置的控制開關后，將密度校驗儀與自封閥連接就可以進行校驗工作，完成工作后卸下密度校驗儀打開控制開關即可，在檢測過程中不需要關閉電源。

免拆卸SF6斷路器進行檢測、充補氣裝置集成了在不停電的情況下通過儀器進行測微水作業、密度繼電器的校核作業與斷路器的充補氣作業，在充補氣作業前，能夠自動排出補氣系統內的空氣、水分和雜質，并能在斷路器充補氣作業過程中實現壓力檢測與泄壓報警，操作方便、快捷。不影響斷路器的正常工作。

3 結論

免拆卸SF6斷路器進行檢測、充補氣裝置能夠實現斷路器補氣前徹底排出補氣管內及系統內的空氣、水分及雜質；并且在充氣過程中系統氣體壓力達到額定值時能夠自動排氣報警。本裝置設有系統控制開關，可以在不停電的情況下進行測微水作業和密度繼電器校核作業。操作方便、快捷，不影響斷路器的正常工作。適用于110 kV以上電壓SF6進口斷路器、法國阿爾斯通FXT11型斷路器、國產110 kV以上電壓SF6斷路器，承載壓力高，可以承載0.5～16 MPa，安全可靠。

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