SF6高压断路器加热装置故障的处理

贺 政

(庆阳电力局，甘肃 庆阳 745000)

开关的加热装置作为开关设备的重要部件，是开关能否正常运行的重要保证。其作用有以下3个方面。

(1) 防止SF6断路器内的SF6气体由于低温而发生液化，造成在开关分闸过程中，灭弧室的吹弧压力不够，引起开关不能正常灭弧。同时，由于开关内部SF6气体温度和密度继电器的环境温度存在差异，可能引起密度继电器补偿过大或过小，引起压力接点动作，严重时有可能闭锁开关的正常电气操作，带来安全隐患。

(2) 防止冬季开关操作机构内传动，分、合闸动作和储能电机齿轮等部件加注的润滑油凝固，造成摩擦力增大，影响开关的正确动作。

(3) 防止开关设备内部发生凝露引起放电、闪络事故，以及二次端子锈蚀现象的发生。

由此可见，开关加热回路的正常运行极为重要，作为开关检修的重点和运行过程中检查的一项重要环节，已不容忽视。同时，加热装置故障还会带来开关故障，因此也要求开关加热装置运行可靠，投退正确。

1 加热装置的运行现状

(1) 目前，SF6开关的加热装置大都通过一个温湿度控制仪，检测环境(操作机构箱、传动箱)温度、湿度，并自动控制其输出电源，启动操作机构箱、传动箱内加热板加热。其加热、停止温度由温湿度控制仪(以下简称温控仪)内部电路设定值控制。

(2) 由于SF6开关技术的普及，生产厂家繁多，不同生产厂家的产品设定的启动、停止温度各不相同，有0～15 ℃，-5～15 ℃，0～10 ℃等多种，少部分温控仪可自行设定温度。同时，不同温控仪限定负载功率也不同，有100～250 W不等。

(3) 不同厂家的SF6开关所配用的加热板也有不同，大部分为机构箱内装配加热板，少部分开关在传动箱内也装配有加热板；不同开关的加热功率也有不同，有75～200 W不等。

(4) 温控仪电源控制方式不一，部分采用带过流保护的空气开关，部分采用低压刀闸。对加热装置的保护、控制灵敏度不一，给交流系统的稳定带来一定的隐患。

综上所述，目前由于开关加热装置型号比较繁杂，接线也各不相同，不同厂家的产品质量良莠不齐，给检修人员的维护工作和备件的储备造成一定的困难。

2 加热装置常见的典型故障

2.1 温控仪内部控制电路损坏

我国西北地区，冬季气温较低，自11月中旬起至次年3月初每日晚间气温通常会降至0 ℃以下，在最寒冷的1月份，大部分时间温度在0 ℃以下，达到温控仪的启动条件。但因部分温控仪设定停止温度过高(15 ℃或20 ℃)，而外部环境温度过低，达不到停止条件，造成温控仪不能切断，长期处于工作状态，易造成内部电路损坏，加热装置故障。同时，对配用加热板功率较大的系统，由于负载电流过大，超过温控仪的承受极限，则在短时间(10～20天)运行后也会造成温控仪烧损，加热装置故障。

2.2 温控仪短路引起交流系统故障

少部分温控仪在长期运行后内部电路首先损坏；但由于其损坏部位不同，造成输出接点不能断开或输出接点短路，直接造成跳开交流空开。当配用保险丝不合适时，会造成跳开上一级交流电源。部分严重损坏的温控仪还会导致温控仪二次接线短路、起火等故障。

2.3 密度继电器过补偿误发信号

目前SF6开关使用的密度继电器均有温度补偿功能，可将压力显示补偿至20 ℃时指示。当环境温度高时，其密度继电器显示SF6气体压力较实际压力低；温度低时，显示压力较实际压力高，则通过内部金属片热膨胀实现补偿功能。

但是，当开关只有1块加热板与温控仪同时装设于机构箱内时，如果环境温度较低，开关本体温度低，SF6气体实际压力较平常低；而机构箱内由于加热原因，温度较高，密度继电器感应到的温度高，其补偿功能使显示压力继续下降，导致继电器接点闭合，误发“SF6压力低”信号，严重时甚至会闭锁开关动作。

2.4 温控仪温度、湿度感应探头损坏

不同温控仪的感应探头设计完全不同，常见的有感应探头与温控仪集成一体式，单独装设温度感应探头，装设温度、湿度2个探头这3种形式。当感应条件符合时，即开始启动加热装置，如果温控仪温度、湿度探头接点损坏，则不能及时启动加热或加热不能切断。

3 加热装置故障引起的开关故障实例

(1) 2011年1月，某供电公司在1个月内出现2起35 kV开关拒动故障，烧毁线圈。现场检查后发现，开关机构各部件、机构传动位置均完好，但加热装置不能启动。检查加热装置发现，其机构润滑脂已完全凝固，同时手动试验分、合闸操作均能正确完成，判断为传动部件卡涩造成拒动并烧毁线圈。随即更换温控仪，恢复加热1 h后，电动操作开关，动作正常，故障处理结束。

(2) 110 kV某变电站运行35 kV LW8-40.5型开关6台，采用YXL-100 SF6型SF6气体压力密度继电器，额定SF6气体压力0.45 MPa，报警气体压力0.42 MPa，闭锁气体压力0.40 MPa。自投运以来，每年冬季均会发出“开关SF6压力低”信号。首次进行设备检漏后，未发现漏气点，判定为密度继电器过补偿造成误发信号。同样现象在公司所辖其他110 kV变电站中也有出现。

(3) 某110 kV变电站，2009年冬季发生一起交流电源分段开关跳开，导致一段母线上8台开关加热装置停运的事故。经查找，故障原因为该段母线的一台开关温控仪严重损坏、内部短路；同时，其交流电源为低压刀闸控制，保险丝配用过大，未及时熔断，导致跳开上一级空气开关，使整段母线的开关加热电源被切断。

(4) 部分开关机构箱密封不严时，若加热装置不能及时投入驱潮，则内部二次端子、螺丝会出现锈蚀、接地现象，严重时甚至会出现短路现象。

4 加热装置改造思路

要解决密度继电器过补偿、误发信号的问题，应对加热装置进行改造。

(1) 要求加热装置能及时、稳定启动，又要保持开关机构箱与本体温差不是太大，或使机构箱、本体同时被加热。

(2) 要求加热装置不但能及时启动，还能在规定条件下切断。温控仪停止温度不能太高，加热装置可以频繁启动，尽量避免长时间持续加热的状况。

(3) 考虑到冬季极端天气时(气温长期处于0 ℃以下)，加热装置需长期运行，要求温控仪、加热板等装置部件能够满足长期投入、运行稳定的条件，产品质量应合格。

(4) 温控仪作为易损部件，经常会出现故障，要求其价格较低，在更换时不需设备停电，且操作简单、方便。

5 改造方法

(1) 只在机构箱内装设有加热板的情况。由于机构箱内密度继电器感应温度与本体温度相差较大，会出现过补偿误发信号的现象。可采用在其传动箱内增加加热板，使开关机构、本体内外温度在加热时基本平衡的方法加以解决。

(2) 根据改造思路及实际需要，进行温控仪设备选型。温控仪要达到以下要求：

①温度设定为0～10 ℃；

②长期加热负载功率为75～150 W；

③结构简单，采用控制、感应一体化设计；

④采用拔插式安装方式，更换方便。

通过比较，确定TSAC-I型温控仪为选定改造设备。该温控仪同时具备温度、湿度2种感应方式，能根据不同需要启动。且接线简单，安装、更换方便。

(3) 选定设备后，随即进行加热装置改造。

① 对不需停电即可改造的开关，更换温控仪，改接接线。

② 对部分开关，如LW16-40.5型等，其安装位置在机构箱顶部，打开机构箱顶盖时，安全距离不够，则应结合设备停电，逐步进行。

③ 将控制交流电源的刀闸，统一更换为带过流保护(5 A)的空气开关。

④ 限定加热板功率为2×100 W，以保证长期投入加热时温控仪不至过负荷损坏。

(4) 制定加热装置管理制度。

① 定期检查。要求每星期检查温控仪电源是否正常，驱潮、加热是否正确投入。

② 定期切换。要求冬季长期投入，其他季节只在凝露、结霜、雨后等空气湿度大时投入，平常气温高、天气晴好时断开。

③ 冬季密度继电器发低气压信号时，首先检查加热装置是否完好，确定投退后再做处理。

④ 冬季加热装置长期投入时，提高检查频率，及时发现故障。

6 改造效果

(1) 对曾规律性误发“SF6气压低”信号的开关，在传动箱加装加热板后，未出现误发信号现象。

(2) 改造完成后，加热装置投入率达到100 %，开关动作未出现卡涩、卡滞现象。

(3) 加热装置出现故障时能够及时发现，更换温控仪时不需要一次设备停电，更换步骤由以前的查找接线—变更接线—更换，转变为简单的拔、插方式，在5 min内即可完成，大大减少了工作量。

(4) 执行定期切换制度后，机构箱内的接线端子、螺丝表面干燥，设备各部位无凝露、结霜现象，有效地避免了二次接线的外部故障。

综上所述，通过对SF6断路器加热装置的改造，处理了长期存在的设备隐患，提高了设备可用率及可靠率，取得了良好的效果；同时，减少了检修人员的工作量，改造效果令人满意。