一种六氟化硫击穿电压试验装置的研制与应用

张新忠，郭均伟，阮沁沁，李汉钊，杨志华，何俊晔

（广东电网责任有限公司东莞供电局，广东 东莞523000）

1 研制背景

六氟化硫在设备运行过程中，潮气侵入会导致设备内充装的六氟化硫气体湿度升高，绝缘性能下降，影响设备安全运行。一般来说应当在六氟化硫气体的湿度超过限值之后就及时停电并置换气室内六氟化硫气体。但在实际操作中并不能确保每一次都能及时做到，而在气室湿度超限又不能及时进行气体置换的情况下，应当如何判断设备的的运行状态以及对事故进行预警，一直以来并没有明确的标准，未能给操作人员提供明确的指导，即便有一些简单的指导方式，也大多过于笼统，没有针对性。一切数据本应当由试验部门进行试验或运行经验积累，而利用实际设备进行试验，由于安全性和操作性方面的局限，显然不现实。

2 研发需求分析

随着电网系统发展扩大，六氟化硫气体在电网运行中成为不可划缺的重要气体，但在实际操作中往往存在一定的操作风险。目前六氟化硫电压击穿试验操作频率高，在省网中的应用范围广度大，而由于长期以来缺乏明确指导，操作标准参差不齐，也因为客观设备因素导致存在一定的安全风险，从根本上降低了六氟化硫的使用效能，因此装置研制将能弥补这方面的空白，市场需求十分巨大。

3 技术研制方案

3.1 技术设计思路

由于六氟化硫气体自身的特殊性及使用安全规范，为了保证击穿电压试验可靠安全开展，广东电网东莞供电局成立了专门研究小组，通过对六氟化硫击穿电压试验相关工作进行深入调研，研究出一种六氟化硫击穿电压试验装置。为了提高工作安全性及工作效能，本装置的研发设计必须满足以下条件：密封端板与石英套管通过螺栓连接必须形成紧密封橡胶圈，形成一个密封的耐压腔体；放电段根据不同的放电试验场景可以有不同的设计，如球形、平板形等；安装座位需要绝缘性好、安全性好。

3.2 装置技术原理

本装置由耐压腔体、电极组件、安装座构成。其中耐压腔体由石英套管、密封端板、安装座组成，其中石英套管作为承压部件，中部为高强度石英圆管，其两端设置有与密封端板配合的带孔法兰边。整体装置结构如图1 所示，密封端板设置有密封橡胶垫，并且中部设置有外部电极，外部电极为中间有轴向盲孔的金属体，外部电极与密封端板为气密式连接，密封端板上还设有气阀，一边可以通入六氟化硫气体，另一边排走气体。使用时密封端板与石英套管通过螺栓连接并压紧密封橡胶圈，形成一个密封的可以承受高气压的试验腔体，此为耐压腔体。

石英套管内部圆管如图2 所示。装置整体效果如图3 所示。

图1 整体装置结构图

电极组件由电极保持架和电极组成，其中电极保持架为绝缘材料制成的笼状结构，绝缘部件采用聚四氟乙烯和聚氯乙烯，以确保其绝缘性。两侧正中设有电极安装孔，并在安装孔处设有顶丝，结构稳固。电极由导电材料制成，可以分为导电段和放电段两部分，导电段为圆柱形，放电段根据不同的放电试验场景可以有不同设计，例如球形、平板形等。使用时，将电极的导电段插入电极安装孔中，调整两电极的距离后可以通过顶丝压紧导电段进行锁定，此为电极组件。组件向内采用锥形螺纹或者顶丝夹紧方式与试验电极连接，同轴性好，电极距离可调。电极距离用卡规调整。

图2 石英套管内部圆管

图3 装置整体效果图

安装座位由绝缘材料制成，内部加工出容纳外电极的空间以及与耐压测试仪电极相适应的孔道。装置整体安装在耐压仪上进行升压试验，可通过透明石英管观察放电过程。

装置整体结构为三文治结构，使用时，先分解装置，取出内部电极支架，安装电极，调整电极距离和角度。将电极组件的两个电极的导电段分别插入密封端板上的外电极的盲孔中，然后与剩余部件及安装座组装起来，即可进行六氟化硫击穿电压试验。试验完毕，若需要研究放电产物，可以对气体进行采样。

4 技术创新

本装置在设计上充分考虑到六氟化硫气体的特殊性，对装置进行了符合击穿电压试验的安全性能设计，装置的研发与使用经过东莞供电局多次提出的多种方案后选择最优方案，然后通过反复测试与实践，最终设计出性能优良的装置，其创新手段包括：①外部电极与密封端板为气密式连接，密封端板上还设有气阀，一边可以通入六氟化硫气体，另一边排走气体。使用时密封端板与石英套管通过螺栓连接并压紧密封橡胶圈，形成一个密封的可以承受高气压的试验腔体，此为耐压腔体。②电极保持架为绝缘材料制成的笼状结构，绝缘部件采用聚四氟乙烯和聚氯乙烯，绝缘性好。③放电段可根据不同的放电试验场景可以有不同设计，灵活性好。④装置整体安装在耐压仪上进行升压试验，可通过透明石英管观察放电过程，效果一目了然。

4.1 应用效能

本装置通过在惠东莞局试运行，得到了使用人员的一致好评，除了使用时能直观观察放电过程，同时放电端可以根据场景进行不同的设计，灵活性高，使用便捷。该装置可以推广至各兄弟单位使用，并在实际试验中提供标准化的指导。

4.2 实现效益

目前对于六氟化硫气体在各种领域的使用，存在着各种安全风险及使用标准问题。企业人力成本及设备成本容易因使用不当或操作标准不一而增加。通过本成果的应用，有效实现相对标准安全、快速的六氟化硫击穿电压试验，提高了企业的经济效益，也符合安全用电的标准，使用效能高，供电可靠性得到保证，用户满意度自然也得到提高，具有很强的推广性。