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1、2010年新疆电力行业专业技术监督工作会议论文SF6断路器冬季气体压力报警问题分析及处理措施奎屯电业局 梁军红 陈煜 董彦文 摘 要冬季高寒地区SF6断路器常常出现因气温下降气体压力低频发SF6气体压力报警（或闭锁）信号，通过对SF6气体压力报警（或闭锁）信号发生的原因分析，提出解决措施和建议。关键词 SF6密度继电器；气体管路；压力闭锁；加热装置；温度补偿；前言SF6气体以其良好的性能，成为目前断路器绝缘和灭弧介质首选，近几年新产品采用自能式灭弧原理，配用新型弹簧操动机构，具有开断能力强，操作功小，可靠性高的特点，广泛应用于电力系统。采用SF6气体为灭弧介质的断路器，主要分为两种，一种采用纯
2、SF6气体，另外一种为混合气体。110kV以上断路器SF6气体额定压力主要分布在0.40.6 Mpa。通过北疆地区SF6断路器长期运行发现，SF6气体压力异常报警次数最多的是通常发生在每年1月份。一些充纯SF6气体、额定压力在0.5 Mpa以上的断路器在冬天最寒冷时间经常出现压力告警，甚至出现压力闭锁问题，严重影响了电力系统安全运行。1设备基本概况奎屯电业局110kV北新变在运的3台断路器型号均为LW25-126型六氟化硫断路器，生产厂家为西开西电高压开关有限责任公司，断路器的灭弧介质为纯SF6气体，额定压力为0.5 Mpa，报警压力0.45 Mpa ,闭锁压力0.40Mpa ，2006年10
3、月投运以来运行良好。2故障发生及原因分析2.1故障发生过程2010年1月18日，随着强冷空气入侵，新疆沿天山北坡范围内大部分地区气温降至-30以下。60年一遇的严寒使运行的电气设备受到严峻的考验，部分设备出现异常。奎屯电业局所辖110kV北新变地处沙湾北部，气温较其它地区更低，从1月20日开始，该变电所110KV断路器频繁发出“SF6气体压力低告警”、“SF6气体压力低闭锁”告警信号，报警时压力已经降至0.45 Mpa以下。故障全部发生在凌晨温度最低时间，因为变电所较远，检修人员到达现场时报警信号已经消失或者是信号由报警信号变为闭锁信号，中午温度升高时所有报警信号自动消除。由于“SF6气体压力
4、低闭锁”时将切断断路器的二次控制回路，当运行的断路器出现线路故障时将不能跳闸，导致越级跳闸和扩大停电面积，对设备造成损害加大，同时有可能引起电网震荡解列事故，因此此类故障必须及时解决，否则危害极大。2.2原因分析2.2.1断路器加热装置不能有效的给SF6气体管路供暖去除SF6气体泄漏原因，气体压力变化受外界环境温度影响明显，断路器SF6气体压力低报警的原因主要是因为受环境温度影响，断路器内的SF6气体压力降低至报警值所致。温度极冷时断路器下部管路气体还可能存在临界液化状态，当SF6气体液化后聚集在灭弧室底部至密度继电器的管道内。目前各厂家生产的断路器机构箱已经采取保温措施，机构箱内也已安装加热
5、装置，但是功率只有300瓦，主要用于保证机构材料免受低温影响断路器可靠动作，对缓解断路器SF6气体的液化效果甚微。从断路器灭弧室底部到机构箱内的密度继电器有近3米长的铜质SF6气体管路，布置在断路器底部的构架箱内，这部分管路无保温措施，也无加热装置，运行温度完全是环境温度，在这种情况下，由于液化的气体需要气化的热量远远大于机构箱提供的热量，SF6气体管路中气体压力始终处于密度继电器报警范围。因此，对断路器底部的构架箱内这一段气体压力管路进行保温和加热处理应为解决闭锁问题的有效措施。2.2.2断路器采用的SF6密度继电器温度补偿性能差通过对比断路器六氟化硫气体温度 压力曲线发现SF6密度继电器温
6、度补偿性能较差。根据曲线图看出-20时气体压力额定压力线已经降至0.4 Mpa以下，如果密度继电器还按照原来接点变化值，此时断路器应该发压力闭锁信号，同时发控制回路断线信号，断路器不能跳闸。通常密度继电器的额定压力、报警压力、闭锁压力表示的是环境温度为+20时的继电器接点变化值，温度补偿就是密度继电器随着环境温度变化自动补偿温度系数，通过补偿依照曲线图反映出环境温度对应+20时继电器的指示值（允许存在一定误差），比如+20指示值为0.5 Mpa，正常情况下充分补偿后在-30时指示还应该0.48 Mpa左右，因为进行了充分温度补偿，密度继电器报警接点不会闭合，更不会闭锁断路器控制回路。六氟化硫气
7、体温度-压力曲线从上图可以看出：SF6气体压力随环境温度降低而降低，相应的压力值也降低。采用SF6密度继电器温度补偿功能可以将这部分降低的气体压力进行补偿，来反映断路器本体内部真实的气体压力，避免误发信号。密度继电器补偿性能因产品设计要求和质量等问题补偿误差有所不同。性能较差的SF6密度继电器温度补偿如下：试验点压力值（Mpa）+20+60-30+200.3700.370.3720.320.37标准补偿的SF6密度继电器温度补偿如下：试验点压力值（Mpa）+20+60-30+200.3700.3700.3720.3570.368通过以上两表可以看出，在-30标准补偿后压力表和+20温度相差较小
8、，所以选择带温度补偿误差越小，性能越好的SF6密度继电器完全可以消除断路器频繁发信的问题。3缺陷处理3.1当出现断路器SF6气体压力降低，检修人员通常最快的方法就是迅速补充气体，使之恢复到额定压力，报警信号消失。但是对由于气温下降造成的压力降低，补充气体可能造成气体液化加速，压力不但不能提升，反而会因为气体液化压力降低，中午温度上升时压力急剧升高，影响设备安全，所以此时不能通过补充气体来解决。3.2更换带有良好温度补偿的气体密度继电器最好，但是由于采购、生产、运输等原因短时间不能到达，也不能及时解决断路器安全运行问题。3.3因此断路器底部的构架箱内这一段气体压力管道进行加热处理成为解决问题的有
9、效措施。此方法选取材料比较关键，所选用的加热材料加热温度不能过高，绝缘性能好，保证安全可靠。通过当地市场调查，我们发现一种型号为ZBR-25-220-J的自限温电热带完全符合技术要求，电热带宽度为8mm，发热材质为阻燃氟橡胶，每米发热功率约为20W，加热效果缓慢，表面温度长期保持在60，可长期运行，使用寿命约15年，具有功耗低、加热效果平缓的特点，主要用于各种油、水管线的防冻措施。下图为ZBR-25-220-J的自限温电热带目前这种加热带是家庭四季太阳能水管冬季解冻的主要保温材料，证明效果良好，安全可靠，经现场分析论证后，对断路器SF6管路进行加装电热带方法切实可行。实施方法：打开断路断路器底
10、部的构架箱后盖，将电热带沿SF6气体管路贴面敷设，每隔15cm绑扎牢固，加热电源从机构箱内的电源空开取电。2010年新疆电力行业专业技术监督工作会议论文实践证明，随后三日天气仍持续严寒，环境温度最低均达到-35，因SF6气体管路有加热措施，断路器SF6气体压力均在合格范围内，没有发生气体压力降低报警缺陷，说明措施有效，成功解决了环境温度较低时，室外SF6设备气体液化问题。同时为了防止SF6气体管路温度太高影响断路器运行，规定在最低环境温度大于-20时，退出SF6气体管路加热措施。此措施简单有效，由于每年北疆范围内1月份最严寒，各地区SF6断路器均不同程度存在类似问题，此项措施取材易、费用低、效
11、果好，在其它地区遭遇突然寒冷时也具有较高应用价值。 4措施建议4.1高寒地区对断路器SF6密度继电器温度补偿性能差的实施改造更换，要求使用的密度继电器补偿误差小于0.2%；同时宜选用无油型、带-0.1 Mpa负压的密度继电器；SF6密度继电器使用前必须校验合格，与本体的连接必须带逆止阀，便于日后的检验和更换检修。4.2出现SF6压力异常报警时应该核对表计压力，防止密度继电器接点粘连或二次回路误发信号，避免盲目进行气体补充或采取其他措施。4.3断路器备用的SF6气体必须遵守规定，严禁使用未经检验、或超过检验期限的气体。充气前应该认真阅读断路器说明书，查看本体内气体是否为混合气体，防止充入纯SF6
12、气体改变断路器性能。4.4及时统计SF6断路器气体补充次数，对于一年内补充两次，且间隔小于半年的断路器应该引起足够重视，按照状态检修导则应该及时安排检漏，适时进行B类检修。4.5对已经采取管路加热的断路器加热带进行加固，防止因加热带脱落引起影响断路器正常动作。4.6今后寒冷地区断路器设备选型必须使用低温产品，不得使用普通产品，额定压力不得高于0.4MPa，满足40环境运行要求，同时本体或SF6气体管路必须配备加热装置，机构箱密封良好，配备冬季报文套。将以上断路器性能要求补充入SF6设备订货技术协议，作为SF6断路器选型的重要技术参数。5结束语 随着多油、少油断路器的更新改造完成，以SF6为灭弧介质的断路器已经在电力系统处于统治地位。通过近几年来对新型SF6断路器运维的经验积累，我们处理了一些断路器SF6气体压力异常报警故障 ，但是还需要在今后的工作中不断探索、交流，创新，从SF6气体特性，环境影响、产品性能方面入手，不断丰富我们的理论知识和提高检修技能水平，从源头上预防类似缺陷的发生，保证SF6断路器在电力系统中更加安全稳定的运行。
