便携环保型六氟化硫气体断路器快速充气装置的设计与实施

张晓春

（贵州电网安顺供电局，贵州 安顺 561000）

1 背景研究

六氟化硫（SF6）气体有良好的绝缘性能和灭弧性能。耐电强度为同一压力下氮气的2.5倍，击穿电压是空气的2.5倍，灭弧能力是空气的100倍，是一种优于空气和油之间的新一代超高压绝缘介质材料。六氟化硫以其良好的绝缘性能和灭弧性能广泛使用在高压断路器、变压器、气封闭组合电器、互感器等电器设备上。现有六氟化硫气体补充装置在使用过程中发现以下问题：1）六氟化硫断路器生产厂家多，配套的六氟化硫气体补气装置也多，结构各异，一套六氟化硫气体补充装置只能使用在一个厂家生产的一种型号六氟化硫断路器上，充气接头和管道的配置占据了大量的温湿度储存柜；2）不同厂家配套的六氟化硫气体补气装置充气接头外形相像，检修人员外出工作时常拿错六氟化硫气体补气装置；六氟化硫气体补气装置不能相互通用造成了浪费，对管理各式充气接头和管道造成困难；3）不同气体管道与接头连接需要不同工器具进行连接，安装使用不便；4）通过螺栓固定和绑扎方式连接充气管，断路器内的六氟化硫气体容易泄漏，对人体和环境造成危害。

2 六氟化硫气体的性质与SF6气体断路器特点

六氟化硫气体断路器是利用SF6气体作为绝缘介质和灭弧介质的新型高压断路器。SF6气体是无色、无臭、不燃、无毒的惰性气体。它的沸点是-62℃，工作温度达150℃，密度是空气的5.1倍，热导率是空气的2.5倍。0℃时，1.408MPa下SF6气体会变成液体。SF6气体有较高的介电强度，在均匀电场和相同条件下其绝缘强度是空气的2.5～3倍；0.304MPa下，SF6气体的绝缘强度与变压器油的绝缘强度相同，因而采用SF6气体作为电器的绝缘介质，可以缩小电器的尺寸。根据统计，对于110kV的户内设备，若采用SF6全绝缘组合电器，其占地面积为原来户内设备的30%，体积是原来的15%。若与户外设备相比，占地面积只占敞开式设备的5%。

SF6气体断路器的优点是：1）断口耐压高。SF6气体断路器的单元断口耐电压高，与相同电压等级的油断路器相比，SF6气体断路器断口数和绝缘支柱数较少，因而零部件数量相对减少。2）开断性能良好。SF6气体断路器的开断电流大，灭弧时间短。开断小电感小电容电流时，其过电压值较小，不会产生过电压，不需要用并联电阻。3）允许的开断次数多，检修周期长。SF6气体被电弧作用后分解少部分低氟化物，这些低氟化物在电弧熄灭后，在极短时间（10-6s）内能重新结合为SF6气体，且在电弧作用下的分解物不含碳等影响绝缘能力的物质。在严格控制水分的情况下，生成物没有腐蚀性。因此开断后SF6气体的绝缘强度不会下降，允许的开断次数多且检修周期长。4）操作时噪声小，寿命长，对恢复电压不敏感。本实用新型公开了一种便携式六氟化硫气体断路器快速充气装置，包括依次连接的接头、空气快速接头、充气管接头、充气管和气体减压阀。采用本实用新型，只需一套装置就能对不同厂家的不同型号六氟化硫气体断路器进行快速充气，操作效率高，省时省力，节约成本，易于管理。

3 便携式六氟化硫气体断路器快速充气装置的设计方案

本实用新型的技术方案是：一种便携式六氟化硫气体断路器快速充气装置，包括依次连接的接头、空气快速接头、充气管接头、充气管和气体减压阀。将原来各厂家生产的结构各异的六氟化硫气体补气装置统一简化为“接头”+“空气快速接头”+“充气管接头”+“充气管”+“气体减压阀”的结构形式，省去了不必要的部件，保留核心的充气功能所必须的部件，使得该装置能够通用。使用一套与厂家生产的不同型号断路器所对应的“接头”，配合通用部件就可在不同厂家生产的不同型号六氟化硫（SF6）断路器上使用。从而在进行断路器补充六氟化硫（SF6）气体及维修抽真空工作时，极大的提高了生产效率，避免了众多原厂配置设备的闲置和浪费。瓷瓶支柱式和其他户外高压断路器相似，灭弧装置在支柱瓷套的顶部，由绝缘杆操作。其优点是系列性好，以不同个数的标准灭弧单元与支柱瓷套，可组成不同电压等级的断路器。落地罐式类似于箱式多油断路器，灭弧系统以绝缘件支撑在接地金属罐的中心，借助于套管引线。这种结构抗振性好，便于加装电流互感器，但系列性较差。所述的接头与各厂家的六氟化硫气体补气装置接头一致，组成一套充气接头，并统一放置在一起。

图1 便携式六氟化硫气体断路器快速充气装置结构示意图（未配充气接头）

图2 便携式六氟化硫气体断路器快速充气装置爆炸图

图3 便携式六氟化硫气体断路器快速充气装置结构示意图（配有接头1）

充气管为金属软管。金属软管较橡胶管的优势明显，能简化与充气管接头的连接。充气管接头为卡套式金属软管接头。充气管在接入时只需插入即可，不必使用螺栓固定和绑扎的方式连接。对密封要求很高时，可以直接将充气管接头和充气管直接焊接在一起。气体减压阀为氧气表。由于氧气表是常用的设备，成本较低。空气快速接头与接头，空气快速接头与充气管接头均采用螺母连接，拆卸方便。空气快速接头的使用简化了连接过程，能很好的防止气体泄漏。

空气快速接头可通过卡扣连接与充气管配套使用，当空气快速接头和充气管连接时，通过氧气表阀门调节关闭阀门，不会造成六氟化硫（SF6）气体外泄，不会对人体和环境造成危害。这样一套便携式六氟化硫气体断路器快速充气装置，在新购断路器时就无需再购买原厂配套的六氟化硫（SF6）充气装置。

图4 便携式六氟化硫气体断路器快速充气装置结构示意图（配有接头2）

4 便携式SF6气体断路器快速充气装置实施方式

如图1和图2所示，一种便携式六氟化硫气体断路器快速充气装置，包括依次连接的接头（1）空气快速接头（2）充气管接头（3）和充气管（4）充气管4的另一端连接气体减压阀，气体减压阀连接六氟化硫（SF6）气瓶。气体减压阀采用氧气表，充气管接头3为卡套式金属软管接头，充气管4为金属软管。使用时，由于空气快速接头2和充气管接头3上都有螺纹，因此通过螺母可将上述部件快速

连接，再将充气管4插入，空气快速接头2插入即可。图3和图4所示为与不同厂家的接头1匹配的充气装置。

所有使用的接头1组成一套，放置在50mm*40mm*25mm的箱子内，大大节省了保管储存空间，使用时也不宜拿错或遗漏。

本实用新型与现有技术比，通过制作一套接头，配合充气装置完成充气，每种接头都能够与空气快速接头连接配套，安装简单、省时省力。不需要工具就能实现接头和各部件的连通或断开，在连接通气时只需要将充气管插入充气接头，旋紧螺母，将空气快速接头插好即可。解决了以往连接需要使用工具的问题。

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