110kV高压六氟化硫断路器基础设计方案
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摘要：目前，高压六氟化硫断路器在变电站工程中得到了较为普及的应用。 文中针对六氟化硫断路器的基本工作原理入手，对六氟化硫断路器的性能优势进行了分析，并进一步对六氟化硫断路器运行中的故障、处理及维护进行了具体的阐述。
中图分类号：S611文献标识码： A
引言
随着电网建设速度的不断加快，变电站的数量得以不断增加，特别是110kV变电站在近几年更得以快速的速度发展起来。110kV变电站的安全运行具有非常重要的意义，所以为了有效的提升110kV变电站运行的可靠性和安全性，近年来六氟化硫断路器以其较高的可靠性、较长的使用寿命及易于维护等诸多优点在110kV变电站中得到广泛的应用。
一、六氟化硫断路器的基本工作原理
六氟化硫断路器其介质是以六氟化硫气体为主，利用该气体来作为灭弧和绝缘的介质，也可将其称为六氟一化硫断路器。其是利用六氟化硫断路器的六氟化硫气体的压力来使继电器发生报警及动作，处于六氟化硫断路器中的气体一旦压力出现下降，则断路器会发生报警，从而使断路器做出动作，在动作同时也会发生补气压力信号，一旦其气压继续下降，则会导致继电器再次动作，并发生闭锁压力的信号，从而导致断路器的分合闸会断开，对分合闸实现闭锁。
二、基础设计计算分析
1、110kV六氟化硫断路器技术要点。
（1）断路器的静态总负荷为20kN,向上的负荷为50kN,向下的负荷为80kN。
（2）断路器的底脚固定需要采用8个M24地角螺栓,需要垂直的锚固。
（3）使用加垫片方法,使断路器的三级安装法兰面可以保持水平。变电所区域地质概况:新疆某地区一座110kV变电所工程,地质情况为地面上覆亚沙土0.8m,下层粉沙,设计时按含沙粘土考虑;地下水位春季3～4月份最高0.8m,一般情况1.2m以下;最大冻土层深度0.71m;地基承载力80kPa。
2、断路器基础设计方案
(1)地脚螺栓锚固定于基础上共8个,横向间距从左至右为1.45,0.50,1.45m,纵向间距中间部分为0.524m,左右两侧为0.32m。
(2)依据地脚螺栓孔分布的位置,确定采用柱状支墩整体底板结构。共设计1个中墩,2个边墩,中墩宽1.1m,长1.1m,高1.3m,边墩宽0.5m,长0.82m,高1.3m,基础露出地平面0.3m,埋入地下1.0m。预埋孔边缘至墩边缘按不小于0.15m控制。
(3)支墩下部设钢筋混凝土整体板,以加强基础结构的整体性、稳定性和抗变形能力,板厚按大于0.20m控制,基础底面设在最大冻土深度以下0.2m以上。
(4)设备基础混凝土标号采用不小于C15,二次灌孔混凝土采用C20。
(5)断路器基础设计。图1为断路器总体外型图,图2为断路器预埋螺栓和基础平面图。
图1断路器总体外型图(单位:mm)
图2断路器预埋螺栓和基础平面图
基础设计自重计算:中墩W1=30.5kN,边墩W2=22.7kN,底板W3=31.7kN,设备自重W4=20kN;W总=104.9kN。
由计算可知:支墩自重等于73.2kN。大于断路器设备的向上运动荷载50kN,安全系数为1.46,由此可知增加支墩下的底板为加强稳定的结构措施。设计需要基础底板面积S=3.54m2,实际基础底板面积S′=5.25m2大于3.54m2。安全系数为1.49,满足要求。由计算分析可以看出设备基础设计是合适的。
(6)在支墩下增加整体底板的结构有利于抗地基变形和设备基础的稳定。
(7)底板结构采用混凝土标号不低于C15,底厚取0.25m,板底受力钢筋不宜小于H8,间距不宜大于20cm,分布筋可用H6@200或H8@250。
3、基础设计中应注意的事项
(1)在满足地基稳定和变形要求的前提下,基础应尽量浅埋。当上层地基的承载力大于下层土时,宜利用上层土作持力层。
(2)基础宜埋置在地下水位以上,当必须埋在地下水位以下时,应采取地基土在施工时不受扰动的措施。
(3)利用软弱土层作为持力土层时,宜在其上覆盖较好的土层,当上覆土层较薄时,应注意避免施工对松软土质的扰动。
(4)在地下水位较高(埋深小于2.3m时),基础处于中湿状况时,应对基础采取防腐措施,即在与土体接触面上,热涂沥青2道。如土壤对混凝土有中等以上腐蚀破坏,应将基础混凝土标准提高到C25,并控制水灰比小于0.5,再采取涂2道热沥青的防腐措施。
三、六氟化硫断路器的性能优势
目前在电力系统中，六氟化硫断路器的应用十分广泛，与其他断路器相比，其在性能上具有较明显的优势，断路器中所含有的六氟化硫气体不仅具有较好的绝缘性能，而且可以实现优化灭弧室结构的作用，再加之六氟化硫断路器不仅具有结构简单、易维护及体积小的特点，而且在重量上也较轻，能够稳定的运行，可靠性较高，具有较强的灭弧能力，能够快速冷却和迅速恢复，且具有稳定可靠的运行能力，设备不需要在短时间内进行检修。
四、六氟化硫断路器运行中的故障及处理
1、断路器中的六氟化硫气体压力故障
断路器的灭弧性能和六氟化硫气体是息息相关的，所以需要控制好断路器内六氟化硫气体的压力。断路器内六氟化硫气体会随着气体压力的下降发出警报、闭锁断路器操作功能、合闸等动作，而当气体压力降至一定程度时，则会导致安全事故发生，所以为了确保断路器安全的运行，则需要在断路器三相安装系统控制也是导致气体压力下降的另一个重要因素。所以需要在断路器安装和运行过程中，加强质量检测和管理，确保断路器运行的可靠性能够得到有效保障。
2、断路器中的液压操作机构故障
目前在110kV变电站所使用的六氟化硫断路器其多以液压操作机构体系为主，这种液压操作机构本身就存在较多的不足之处，特别是在温度变化下，其操作机构的缺陷则更加显著。在实际工作中液压操作机构存在的缺陷表现的较为明显，如由于密封不严而导致的高压油路渗油现象，这样就会导致油泵在运行过程中会出现频繁启动打压的现象，而一旦油压过高，也会导致断路器出现闭锁拒动。而一旦液压系统油品质量存在问题时，油中的杂质则会导致密封圈卡死，密封不严致使液压油出现泄露。同时外界环境发生较大变化时，液压油的体系也会相应的发生变化，从而导致密封不严出现；密封圈如果与其他设备达不到较好的符合性时，其也会导致不严现象发生；由于密封圈是由三元乙炳烯材料制成的，这种材料在高温下会无法满足运行的要求，极易发生渗油问题。所以在断路器运行过程中，需要对其所使用的液压油进行过滤，去除杂质，确保液压油的质量。同时确保断路器运行的外部环境条件的稳定性，尽量使用丁氰橡胶材料制成的密封圈，确保断路器能够稳定、可靠的运行。因此近几年高压的六氟化硫断路器朝着弹簧操作机构和液压弹簧操作机构在发展。
五、六氟化硫断路器的运行维护措施
1、建立定期检查的运行机制
六氟化硫断路器具有稳定的结构，但是要保持断路器稳定运行，确保电力供应的安全，就必须要建立良好的检查机制及事故预警对策，以实现对设备运行情况的控制及掌握。通过对相应设备的有效管理建立了完善的设备运行管理机制。
2、六氟化硫断路器运行中温度控制
断路器内的六氟化硫不仅具有较大的密度， 而且其压力也相对较大， 而且压力的大小直接决定着断路器内气体的绝缘强度。在断路器运行过程中， 一旦外界的环境温度较低， 则会导致六氟化硫由气态转化为液态， 当六氟化硫气体处于液态状态下时， 其灭弧能力则处于较低水平， 从而引发断路器运行事故的发生。所以在我国北方温度变化较大的地区， 为了确保断路器能够稳定的运行， 则需要其断路器机箱内进行加热装置的设置， 确保断路器运行过程中能够有一个稳定的温度。这样当外界温度处于较低水平时， 则加热装置则会自动实现对温度的调节， 并通过断路器的金属外壳传送给断路器内的气体， 确保气体状态不会发生改变。对于加热装置也可以采用保温密封材料来进行设置， 内部温度达到需求的标准后， 则自动装置则会停止加热， 确保断路器处于稳定的温度下进行运行。
结束语
目前在电力系统中，六氟化硫断路器的应用十分普遍，这就需要做好六氟化硫断路器的运行维护和故障处理工作，从而确保运行过程中的六氟化硫断路器的稳定性和可靠性，确保电力系统的正常运行，保证了供电的连续性和安全。
参考文献
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