试析SF6开关SF6泄露、水分超标问题及解决对策

林瑞强

摘要：随着电网规模及电力技术的不断发展，SF6开关因其优良的绝缘及灭弧性能，越来越被广泛的使用与输配电系统中，SF6开关运行的稳定与否关系着输配电网的安全稳定运行。其中，SF6开关气体的压力及水分含量是影响开关绝缘及灭弧的重要因素。为了保证SF6开关的质量及性能，应从开关全生命周期的各个环节来进行监督、巡视、检查、维护、检修，从生产活动中总结开关常出现的各类问题，分析原因，找到有效解决设备问题的措施。

关键词：SF6开关；变电检修；问题；解决对策

1、SF6开关概述以及类型与特性分析

1.1概述

断路器俗称开关，SF6开关利用SF6气体作为绝缘和灭弧介质，在输配电系统中被广泛使用。SF6气体中水分含量超标将危害开关绝缘，影响灭弧，严重时甚至会发生爆炸，为了保证开关绝缘和灭弧性能，SF6气体水分含量必须满足要求。在变电检修中，除了开关电气及机械故障外，更要注意SF6开关气体泄露及水分含量超标问题。下面将针对SF6开关在运行过程发生漏气及水分超标问题和解决对策做具体的探讨研究。

1.2类型与特性

SF6开关在外形分类上可分为三大类：绝缘支柱式、落地金属罐式和封闭组合式。SF6开关基本机构是由导电回路、灭弧装置、绝缘部件、操作机构和相关附件组成，其中，按灭弧装置及灭弧方式的不同，可分为单压式灭弧、自能式灭弧。单压式灭弧是开关内部只有0.3至0.5MPa的SF6气体压力，随开关分合可动部分带有由固定活塞和气缸组成的压气装置，分闸过程中固定活塞不动，气缸随分闸可动部分一起向下运动，与活塞形成相对运动，使气缸内气压迅速升高，当动触头运动到气室打开，高压气体向喷口行成气流，气流向静触头对电弧进行纵吹，熄灭电弧。自能式灭弧又包括旋弧式和热膨胀式。旋弧灭弧是由安装在静触头旁边的线圈产生磁场，当分闸时，线圈自动被电弧串联进回路，在动静触头间形成横向或纵向的磁场，电弧电流与磁场存在正交分量，产出旋转力，使电弧在磁场中旋转运动而冷却熄灭。热膨胀式灭弧所需能量是由电弧本身获取，灭弧室分隔成两个气室，均充有SF6气体，一个为小密闭气室，另一个为大得多的排气密闭气室，当分闸时产生电弧，释放热能，将小密闭气室的SF6气体加热，气压迅速升高，与排气气室形成气压差，当触头分开时，大小密闭气室连通，高气压的小密闭气室气体向大排气气室快速流动，气流对喷嘴形成纵向吹弧，电流过零时，熄灭电弧。在开断大电流回路中，SF6开关灭弧室多采用自能式灭弧原理。

2、SF6开关在运行中出现的渗漏问题

SF6开关在运行过程中，操作机构及本体均会出现异常，本次主要从本体的SF6开关气体泄露及水分含量超标问题进行研究。对于SF6设备，气体的年泄漏率是一个非常重要的指标，要求SF6气体年泄漏率应小于1%。SF6开关发生气体泄漏，主要由密封不严密造成，其中，密封面加工大不合适、密封面落有杂物、密封圈老化、安装质量不良、或震动使密封面固定螺杆松动等原因均可导致密封不严而发生漏气。其次，产品质量不良，或焊缝焊接不良，存在使气体泄漏的沙眼，压力表渗漏、运输和安装过程中，瓷套损坏有微小裂缝，或法兰与瓷瓶胶合处胶合不良均会导致漏气。SF6开关在运行中，常采用SF6密度继电器对开关气体进行监视，包括报警及闭锁功能。当开关发生渗漏，气压下降到报警值，密度继电器报警接点接通，发出SF6气压低补气信号；当气压下降到闭锁值时，密度继电器闭锁接点接通，闭锁继电器动作，使分合闸回路断线，实现闭锁分合闸功能，同时发出闭锁信号。当密度继电器发出报警信号时，应及时检查压力表压力显示是否正常，若压力正常，则检查报警接点或报警回路是否存在异常而误发信号；若压力表压力确已下降到报警值，应及时对开关进行补气，使开关气压恢复正常，并查询开关的运行维护记录，是否存在频繁报警补气的问题，根据补气频率判断开关是属于长时间运行中气压正常下降还是发生漏气现象，若有漏气现象，应及时停电进行检修处理。当密度继电器发出闭锁信号时，若检查不是误报，开关压力下降较多，则开关有漏气现象，应迅速处理。一般情况下，在开关发出闭锁信号前，就已报出报警信号，若有漏气，应及时处理，避免压力下降至闭锁值。

3、SF6开关气体检漏方法

SF6开关气体检漏方法分为定性检漏和定量检漏两类。定性检漏常用有两种方法：（1）抽真空检漏，将开关抽真空，当真空度达到133.32Pa以下起计时，并维持真空泵运转至少30分钟以上，停泵并与泵隔离，静止30min后读取真空度A值，再静止5h，读取真空度B值，要求B-A＜66.66Pa，认为密封良好。否则，就是存在漏气点。这种方法多用于组装或解体大修后采用的检漏方法。（2）检漏仪检漏，使用检漏仪在密封法兰面、管路连接处，测试口离检漏部位1至2毫米均匀缓慢移动检漏，若发现漏气，检漏仪发出报警信号。此类方法操作简单，用于查找比较明显的漏气缺陷，但由于受检漏人员和仪器灵敏度的影响，会存在漏检的问题。定量检漏常采用的方法有：扣罩法、挂瓶法、局部包扎法及压力降法。在变电检修中，常采用局部包扎法进行定量检漏，使用塑料薄膜对开关局部进行封闭，封闭口应在上部，收集泄漏的SF6气体，再使用SF6气体检测仪测定罩内SF6气体浓度。由于受技术、设备、环境等多方面因素的制约，比较稳妥的方法还是采用多种方法进行综合检漏，才能有效保证检漏的实际效果。

4、SF6开关水分超标的原因及危害

SF6开关SF6气体微量水分主要来源于：（1）在装配过程中未采取有效措施防止部件吸附水分，或一些绝缘件本身附着水分，烘干不彻底，在设备运行后随温度升高逐渐释放出来。（2)补气时补充的SF6含水量不合格或在潮气较重时补气、或充气减压阀及气管未充分干燥、或操作不正确均可能给设备内部带入水分。（3)多年运行后吸附剂失效，未能对增多水分进行吸收，导致水分含量逐渐增大。（4)密封件老化导致密封不严引起水分子渗入。（5）瓷套损坏有微小裂缝，或法兰与瓷瓶胶合处胶合不良、各法兰密封不严均有可能导致水分子渗入。SF6气体中水分含量的多少将直接影响到开关的安全可靠运行，水分含量超标将会危害开关绝缘，使得开关内部绝缘件表面凝露，大大降低沿面闪络电压，严重时发生闪络击穿；水分含量较高时，与电弧作用产生很多化合物，降低SF6的纯度，影响灭弧；水分含量较高时，在电弧作用下与SF6气体发生分解反应，生成腐蚀性强的氟化分解物，腐蚀开关内部绝缘部件，破坏导电部分表面镀层，缩短设备使用寿命。同时这些化合物均为有毒物质，气体泄漏或解体检修时检修人员吸入将直接威胁人身健康。

5、SF6开关水分超标的处理方法

SF6开关水分超标时，要及时进行解体检修：（1）在对SF6开关的解体检修前，要把其分闸，由运行状态转检修状态，断开其控制及储能电源，手动合分一次，将开关机构能量彻底释放，防止在解体检修过程中发生机械伤人事故或损坏设备。解体前确认现场环境湿度小于80%，空气洁净度满足相关解体要求。使用回收装置回收开关内的SF6气体，回收至零压后，使用真空泵对断路器本体抽真空排尽残留的SF6气体，当真空度达到133.32Pa时停止抽真空。（2）开关内部

SF6气体回收完毕后需用99.999%高纯氮气冲洗2遍。（3）解体前，相应法兰部件做好标记，打开封盖后，检修人员应撤离现场30分钟，真空吸尘器清理拆除的部件的粉尘，清理密封面，断路器内部、解体后零件、瓷套或壳体用用无纤维纸和无水酒精进行清洗。更换新的密封圈，新密封圈无裂纹、弹性及尺寸符合要求并用无水乙醇清洗，使用硅脂涂抹在胶圈外层，不与SF6气体接触。密封前检查胶圈没有位移，按照原有标记复装密封面法兰，对角紧固且力矩符合厂家技术要求，清洗法兰面原标记线，螺丝力矩紧固扣应划线标记。更换吸附剂，装吸附剂、封盖应在15~30分钟内完成。新吸附剂经200～300℃干燥12小时以上或使用真空包装的吸附剂。（4）检修后断路器本体抽真空，当真空度达到133.32Pa以下起计时，并维持真空泵运转至少30分钟以上，停泵并与泵隔离，静止30min后读取真空度A值，再静止5h，读取真空度B值，要求B-A＜66.66Pa。否则，进行检漏并重复抽真空。（5）SF6气体充气，检查SF6气瓶标签应在检测有效期内，且SF6气体含水量符合要求，充SF6气体至0.05～0.1Mpa，静止12h测量含水量应小于450ppm（体积比），可认为处理合格，若大于450ppm，应重新抽真空并用高纯度N2（99.999%）充至额定压力，进行内部冲洗、干燥。将SF6气体充至额定压力，静止12h以上，重新测量含水量应不大于150ppm（体积比）。（6）对断路器进行检漏，无漏点，水分测试及耐压试验合格方可投入运行。

6、SF6开关的解体检修防护措施

解体检修时，作业人员应穿戴好个人SF6防护服，橡胶手套，戴上防毒面罩等。在工作场所，应保持干燥清洁通风良好，严禁吸烟和吃食品。在工作空隙时间要经常的洗手，做好个人卫生。解体时检修人员站在“上风口”，若发现开关内部有白色粉末分解物，应使用真空吸尘器或无尘纤维纸擦拭，不能用鼓风等使粉尘扩散的方法清除，真空吸尘器的吸入物、防毒面具的过滤器、全部擦布及无尘纤维纸、开关灭弧室的吸附剂、旧密封圈等SF6废弃物应集中深埋处理。

7、结束语

综上所述，SF6开关气体的压力及水分含量严重影响开关的绝缘及灭弧性能，在运行中要密切关注SF6开关气体压力及定期检测SF6气体水分含量，确保开关SF6气体含水量符合要求，在额定压力运行，使得开关安全可靠运行，才能保证输变电网系统的安全稳定。

参考文献：

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[2]变电检修中SF6开关遇到的问题分析及对策[J].刘帅才.低碳世界.2017（12)

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