六氟化硫断路器的安全运行
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摘要：近年来，六氟化硫断路器以其安全可靠性高、使用寿命长、易于维护等优势，在110kV变电站中得到了广泛的应用。本文首先对六氟化硫断路器的工作原理及其特点进行简要阐述，在此基础上分析了影响110kV变电站六氟化硫断路器安全运行的相关因素，并提出了确保110kV变电站六氟化硫断路器安全运行的具体控制措施。
关键词：六氟化硫断路器 六氟化硫气体 安全运行
一、六氟化硫断路器的工作原理及特点
1、六氟化硫断路器的基本工作原理
六氟化硫断路器也称SF6断路器，它是一种将六氟化硫气体作为灭弧和绝缘介质的断路器。六氟化硫断路器的工作原理是当六氟化硫断路器中六氟化硫气体压力出现下降，达到第一报警值，继电器随之动作并发出补气压力信号；当气体压力继续下降，达到第二报警值时，继电器再次动作并同时发出闭锁压力信号，使断路器的分合闸回路断开，以此实现分合闸闭锁。
2、六氟化硫断路器的主要特点
由于六氟化硫断路器是以六氟化硫气体为主要介质，因此，断路器本身的重量较轻，体积也相对较小，并且结构也比较简单，工作时的噪音也比较低。另外六氟化硫断路器的使用寿命比较长，还便于维护。具体可将六氟化硫断路器的特点归纳为以下两个方面：
（1）安全可靠性高。六氟化硫气体属于惰性气体，本身无毒、无色、无味、不可燃、强电负性，具有优异的灭弧性能。绝缘强度高，在大气压下为空气的3倍。热传导性能好且易复合，介电强度远远超过传统绝缘气体。因此，其用于电气设备中，可以缩小尺寸，消除火灾，改善电力系统的可靠性和安全性。
（2）使用寿命长。由于纯净的六氟化硫断气体，在运行中受电弧放电或高温后，能够分解为单体的氟或硫，当电弧消失后又能够合成稳定的气体，因此，可长期使用。
二、影响变电站六氟化硫断路器安全运行的相关因素分析
1、六氟化硫气体中水分超标
六氟化硫断路器主要是利用六氟化硫气体作为介质进行灭弧和绝缘的，然而只有较为纯净的六氟化硫气体才具备较高的绝缘性能以及良好的灭弧性能，如果气体中有水分侵入，通常会导致电气强度降低，并且水会和电弧产物发生化学反应，生成如硫酸、氢氟酸或是其他的带有毒性的化学物质，一旦产生这样的物质，当检修维护人员靠近时，很有可能危及其生命安全。另外，这些有毒有害的物质还会对断路器中金属材料以及绝缘材料造成严重的腐蚀，从而导致绝缘劣化，情况严重的还可能引起设备爆炸。通常六氟化硫断路器基本都是安装于室外的，当温度突然下降时，六氟化硫气体中过量的水分则会在固体介质表面出现凝结现象，进而引起闪络，若情况严重时也会导致断路器爆炸。
2、压力造成的影响
在六氟化硫断路器常规运行中，六氟化硫气体的压力经常会出现下降的现象，偶尔会降至报警压力之下。另外，六氟化硫气体中通常会存在一定的杂质，如水、空气和CF4等，这些杂质也都会导致六氟化硫气体的灭弧能力和绝缘强度下降，从而给设备的安全运行埋下了隐患。
3、固体杂质对六氟化硫断路器的影响
正常情况下，六氟化硫断路器的灭弧室中或多或少的都会存在一些自由导电杂质，这一现象是无法避免的，由于这些自由导电杂质的影响，通常会使含有杂质的六氟化硫气体的击穿电压降低至只有纯净六氟化硫气体击穿电压的百分之十，并且含杂质气体的击穿电压还和杂质的大小、位置、材质、形状以及运行特性有密切的关系。六氟化硫断路器在操动过程中，在电场和六氟化硫气体气流的双重作用下，其中的杂质相当于带电质点在电场中运动，从而会导致外壳与带电部位的气体间隙的击穿电压降低，严重的甚至会被击穿。另外，这些杂质还会使断路器电弧发生重燃，致使灭弧失败。
三、确保变电站六氟化硫断路器安全运行的具体控制措施
1、对六氟化硫气体中水分的控制措施
首先，要控制好六氟化硫断路器中新气的含水量。当设备完成安装后，需进行充装六氟化硫气体，新气体充装前，要依据相应的质量标准对其进行验收检查。对于新充装的六氟化硫气体的纯度应尽量控制到≥99.8%，充入设备后的六氟化硫气体纯度也要≥97%。另外，与之相关的水分、CF4、游离酸、空气、矿物油以及可水解氟化物等的技术指标均须符合国家规定的标准。
其次，应尽量避免在进行充气操作时，由于操作不正确或是受充气装置所限，从而带入水分。充气之前，要对新气体气瓶的压力进行检查，看其是否符合出厂要求，然后再对所有管路进行清洗，接头处可使用电吹风进行加热驱潮；充气时应先将气瓶的控制阀门拧开，并把连接管用六氟化硫气体冲一下，随后将其与断路器连接，以此来防止连接管中的水进入六氟化硫断路器内。充气后六氟化硫断路器气室中内的气压要尽量高于实际要求值。
最后，对六氟化硫断路器瓷套和线圈进行检查，应确保瓷套完好、线圈密封良好，防止断路器在安装过程中受潮或损坏。另外，还要对密封件进行检查，看其是否严密，防止由于密封件不严导致水分渗入。还有一点应注意，要保证断路器本身没有泄漏点，防止水分由泄漏点渗入。
另外，还需注意的是实际运行中的SF6断路器，应定期测量SF6气体含水量，新安装或大修后应三个月测量一次，待含水量稳定后可每年测量一次，灭弧气室含水量应小于300PPM，其它气室小于500PPM。
2、控制压力降低的具体措施
首先，要定期检查六氟化硫断路器的报警回路，避免六氟化硫断气体压力未补充到额定值，或是由于气体压力降低导致报警回路不能正常报警；其次，巡检人员应加强对断路器易漏位置的巡视检查，如，充气嘴、焊接缝、压力表连接管、法兰连接面以及密封底座等等，防止由于六氟化硫断气体压力泄漏过快，不能及时补充；最后，为了能够更好的保证六氟化硫断路器的绝缘性能和灭弧能力，必须定期对六氟化硫断路器进行检漏。通常六氟化硫断气体都是以比较高的压力装于电器设备内，虽然有关规程中规定六氟化硫断路器的年漏气率应不小于1%，但是在断路器的实际运行中，各个厂家的设备却都很难达到这一规定，同时，若是设备的密封发生损坏或是故障，也会导致六氟化硫断气体在短时间内大量泄漏，并且现场安装及检修测试时，也会有少量的六氟化硫气体排出。因此，必须认真做好六氟化硫断路器的定期检漏工作。另外，SF6额定工作压力应控制在0.5+ -0.015MPa；补气工作压力应控制在0.45+ -0.015MPa；闭锁工作压力应控制在0.43+ -0.015MPa。
3、对六氟化硫断路器中固体杂质的控制措施
由于六氟化硫断路器基本上都是在生产厂家内完成组装的，运至现场只需直接安装即可，所以，对六氟化硫断路器中的固体杂质的控制，应该由具体生产厂家直接负责。因此，在进行六氟化硫断路器选择时，应尽量选择质保体系完善、产品质量合格的厂家生产的断路器，以此来确保断路器中的固体杂质含量能够符合相关标准。