对降低LW6－220H型六氟化硫断路器报警及分合闸压力的探讨

罗壮

(辽宁石化职业技术学院，辽宁 锦州 121001)

1 概述

某电力公司有两台LW6－220H型六氟化硫断路器，一台为电义线5108开关，一台为南母分段5140开关。该断路器为高压三相交流50Hz户外输变电设备，主要用于输电线路的控制和保护，它使用SF6气体作为灭弧和绝缘介质、用以切断额定电流和故障电流、转换线路、实现对高压输电线路和电气设备的控制和保护，并配用液压操动机构进行分、合闸及自动重合闸。

从11月起由于环境温度的降低，气温不断超过历史最低气温，断路器中SF6气体的压力也随着降低，因此多次出现了SF6气体压力低于报警压力的现象，网控发出报警信号，使检修人员忙于补充SF6气体，以消除压力低的设备缺陷。而进入下年度2月由于环境温度的逐渐上升，SF6气体压力升高，这使检修人员又忙于泄压即放掉SF6气体消除设备缺陷。LW6－220H型六氟化硫断路器的部份主要技术参数如表1，SF6压力与环境温度的关系曲线如图1所示(额定压力0.6MPa，环境温度 20℃)。

表1 LW6－220H型六氟化硫断路器的部份主要技术参数

图1 SF6压力与环境温度的关系曲线

2 降低报警及分合闭锁压力的依据

断路器分合闸报警压力是由断路器本体下方SF6密度继电器控制。当进入冬季，环境温度逐渐下降，SF6的压力也随着下降。当温度降至－10℃时，通过密度继电器，网控发出压力低的警报。这时检修人员开始对开关进行补充SF6气体。当环境温度继续下降至－20℃时，由于多次发出压力低的警报，开关已被多次补充SF6气体。这时的SF6气体压力与环境温度变化的曲线关系与如图1所示的曲线已完全不同。图示的曲线为SF6在额定压力0.6MPa，环境温度20℃时的压力与温度变化的曲线。而经过多次补充气体后，开关本体内的压力，将其则算到环境温度为20℃的压力，那么它的压力已远远超过0.6MPa。从曲线变化情况看，这里有一个转折点，该点应该是气体的气态与液态相互转化的分水岭，称之为液态点，即额定压力0.6MPa，环境温度20℃时，SF6气体液态点所对应的压力为0.46MPa，温度为 －27℃。如果温度低于 －27℃，那么曲线的走势非常陡，压力会急剧下降。而温度高于－27℃时，曲线会逐渐上升。由于我们对开关多次补充SF6气体，开关同一温度下的相对压力较高，所以液态点向高处移动，它的温度和压力也会随之升高。这时会出现如下情况:白天气温－18℃，夜间气温－26℃。巡视人员在晚上、夜间、早晨巡视的开关压力为0.58MPa，而在下午一点左右巡视的开关压力突然升至0.67MPa。这是因为在早、晚、夜间由于温度低，一部分SF6气体液化，使SF6处在液、气混合状态，当中午气温上升温差增大时，液态的SF6迅速气化，所以就会出现开关压力突然上升的现象。这时与SF6气体相对应液态点的温度已不是－27℃了。

对开关中SF6气体压力变化的处理方式为:压力超过0.65MPa时泄压，而压力达到报警压力0.53MPa时，开始补充气体。这种频繁的泄压、补气不仅浪费SF6气体，而且还使SF6气体的纯度下降，从而影响了SF6气体的绝缘性能。

该公司SW2－220Ⅱ型少油断路器有22台，其额定开断电流为31.5kA。LW6－220H断路器2台，其额定开断电流为50kA。在SF6压力为0.22MPa时，其短路开断电流为40kA。这年冬季是本地区有史以来最冷的一年，这时该公司SF6断路器其SF6压力最低曾达到过0.48MPa，对该公司来说即使在冬季，SF6断路器的开断电流容量是满足要求的。由于SF6密度继电器分合闸报警压力及闭锁压力设计的较低，使设备安运行中存在不安全因素。因此，向下调整即降低密度继电器报警压力及闭锁压力是必要的。

首先，生产厂家所设的SF6密度继电器报警压力和闭锁压力偏高，其报警压力为:0.53±0.01MPa，闭锁压力为:0.5±0.01MPa。在冬季由于气温的原因使SF6设备经常出现报警直至闭锁的情况。由于闭锁原因，断路器不能正常操作，而在这种压力下其短路电流开断电流的能力仍然满足工作需要。所以降低SF6报警压力和闭锁压力，对开关的电气性能无多大影响。综合各项技术参数和我地区历史最低气温，其报警压力设计为:0.43±0.01MPa，闭锁压力设计为:0.4±0.01MPa较为适宜。其目的是在低温条件下，断路器仍然处于正常工作状态。

其次，生产厂家对断路器本体所能承受SF6最高压力未做具体规定，使用单位不敢让设备在SF6压力高的情况下运行，各别用户甚至规定，在夏天SF6压力超过0.65MPa时，泄掉部分SF6气体，使其在不超过0.65MPa的条件下运行。

3 经常泄压、充压，对断路器及人员的影响

对于补充SF6气体的质量，生产厂家对气体中杂质的含量有如下规定:

水份(H2O):≤8PPM

空气(O2+N2):O2≤0.05% N2≤0.25%

CF4:≤0.05%

游离酸(以H计):≤1.0PPM

该公司一般在冬季对SF6气体进行补充。因为这个季节气温一降再降，而断路器中SF6气体压力多次接近报警压力，所以对其补气。在补气时经常出现这种情况:员工们在很深的积雪中用导管将气瓶与设备联接在一起，然后开始充气。这时积雪、空气或其他杂质不可避免的与SF6气体一起进入开关体内。SF6气体本身是一种无色、无味、无毒、不燃烧，化学性能很稳定的物质。但是SF6气体中水分的含量较多时，SF6在200℃以上可产生水解。因为断路器在分合闸时，电弧所产生的高温可达5000℃ ～10000℃以上。水解的化学方程式为:2SF6+6H2O=2SO2+12HF+O2。这里的 HF有很强的腐蚀性。而 SO2遇水产生的H2SO3也有腐蚀性。它们会严重腐蚀断路器本体内的所有金属材质，同时反应生成物中SOF2(亚硫酰二氟)、SOF4(亚硫酰四氟)SO2F4(氟化二硫酰)、SF4、HF都是有毒气体。SF6断路器经过多年的运行和频繁的泄压充压，其本体内必含有很多有毒物质。因此，员工在对SF6断路器进行巡视或泄压作业时，一定要采取防毒措施以防止发生人身伤害事故。

水份不仅引起化学腐蚀作用，也对断路器的绝缘产生危害。水份一般以气态形式与SF6气体混合在一起。在环境温度降到某一温度时，水份可能凝结成露水附着在断路器内壁，使绝缘表面产生闪络而引起事故。

4 充气时对水份及其他杂质的控制

在对断路器本体进行充气工作时，首先用导管联接SF6气瓶，打开阀门用SF6气体将导管内的空气水份及其杂质吹净，使导管内充满SF6气体后再联接断路器的补气门对其进行充气。或者在SF6气瓶与断路器补气门之间加装吸附剂，其主要作用是吸附SF6气体中的水份，充气的步骤同上述一样打开阀门，使导管内充满SF6气体。这样做的目的就是防止空气水份及其杂质进入断路器本体内，降低SF6气体的纯度，从而影响SF6气体的绝缘性能。

5 对报警及闭锁压力的改进建议

综上所述，由于LW6－220H型六氟化硫断路器的报警及闭锁压力的设定参数不适合我地区的实际温度。建议生产厂家对密度继电器的报警及闭锁压力的参数进行适当向下调整，或对密度继电器进行温度补偿，使其在SF6气体不泄漏的条件下，报警压力及闭锁压力在一定温度变化范围内不受环境温度影响。从而防止使用单位盲目的对断路器本体进行充放SF6气体，以保证电力设备安全稳定的运行。

［1］电力工业部西北电力设计院.电力工程电气设备手册［M］.中国电力出版社.

［2］林莘，吕祥鹏，韩书谟.SF6断路器空载开断的气压特性测试与研究［J］.电工技术学报，2008，23(7):51 －55.

［3］胡晓光，孙来军.SF6断路器在线绝缘监测方法研究［J］.电力自动化设备，2006，26(4)1 －3.