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浅谈SF6断路器的运行维护项目与常规检修试验
2021-12-06

武汉华天电力专业生产sf6气体综合分析仪,下面为大家介绍浅谈SF6断路器的运行维护项目与常规检修试验。

1、SF6断路器的特点

1.1 SF6气体特性简介

SF6是无色、无味、无毒,不可燃的惰性气体,具有优异的冷却电弧特性,介电强度远远超过传统的绝缘气体。在均匀电场下,SF6的介质强度为同一气压下空气的2.5—3倍,在4个大气压下,其介质电强度与变压器油相当。由于SF6的介质强度高,对相同电压级和开断电流相近的断路器,SF6的串联断口要少。

例如:220kV少油断路器要4个断口,500kV少油开关要6-8个断口,而220kVSF6断路只要1个断口,500kVSF6断路器只要3-4个断口。一是因为SF6的分子量大,比热大,其对流的传热能力优于空气,二是SF6在高温下的分解特性,在分解反应过程中吸收能量。SF6这种优良导热性能,是形成SF6灭弧性能的原因之一;另外,SF6吸附自由电子而形成负离子的现象也是其成为优良灭弧介质的原因。


sf6气体综合分析仪

1.2 SF6断路器具有下列优点

六氟化硫断路器具有断口电压高、开断能力强、允许连续开断次数多,噪声低和无火花危险,而且断路器尺寸小、重量轻、容量大、维修量少、检修周期长等优点。这些优点使传统的油断路器和压缩空气断路器无法与其相比,在超高压领域中几乎全部取代了其他类型断路器;另外在中压配电方面,六氟化硫断路器具有在开断容性电流时不重燃,以及开断感性电流时不产生过电压等优点,正逐步取代其他类型的断路器。六氟化硫断路器的优良性能得益于SF6气体良好的灭弧特性。

1.3 检修维护方面,SF6断路器比油断路器省时省力。

规程规定高压油断路器每3~5年需要大修一次,一台断路器需要12人次/天;一台DW2 -35需要6人次/天,并且需要更换大量的绝缘油,还需要吊车等大型作业工具。而SF6断路器的检修周期为10年,仅需3人次/天的检查任务,即可检查所有项目。

1.4 SF6断路器所配用机构为弹簧储能型,优于油断路器所用电磁或液压机构。

油断路器配用的电磁机构需要大功率的合闸电源,给运行维护带来一定的不便,所用的液压机构,每到高温天气容易发生泄压、渗漏油等问题。SF6断路器普遍采用弹簧机构,动作快、电源容量小,便于维护。

2、SF6断路器的运行维护

2.1运行维护项目:

2.1.1检查环境温度若温度下降很多时,应注意检查SF6断路器的SF6气体压力表指示是否正常。

2.1.2 对照SF6断路器本体铭牌上的压力—温度曲线特性,检查SF6气体压力表指示是否正常。

2.1.3 检查断路器各部位应无异常现象:

a、无漏气及异味;

b、断路器内部有无异常声响,各接头部份无严重发热现象;

c、检查瓷套管应无裂纹、破损,无放电痕迹和严重脏污现象;

d、检查断路器分合指针的指示位置应与断路器实际位置相符;

e、检查断路器弹簧操作机构是否正常(断路器在备用分闸状态时,合闸弹簧应储能),并检查“机构已储能信号”灯常亮;

f、检查机构箱门是否关好,箱内应无杂物或雨水侵入。

2.1.4 有停电机会应进行清洗断路器瓷套。

2.1.5 对SF6气体检漏,必要时进行补气。

2.1.6 对SF6气体进行微水测量。

2.1.7测量导电回路直流电阻。

2.2运行人员相关工作:

2.2.1 SF6断路器发出“SF6气体压力降低报警”或“SF6气体压力降低闭锁跳合闸”光字牌信号后,值班员应到现场检查;

2.2.2 对110kV SF6断路器,若SF6气体压力表指示已降到0.45MPa 时,应立即汇报调度及上级领导,要求迅速处理,并作好转移负荷的准备;

2.2.3 对110kV SF6断路器,若SF6气体压力表指示已降到0.42MPa时,应立即将该开关操作电源退出,作为死开关(合位时,插上分闸防动销;分位时,插上合闸防动销),并汇报调度及上级领导,待调度将该回路负荷转移后,采取倒母线的方法,将该回路单独运行在其中一段母线上,用母联断路器切断该回路(针对出现回路);或采取负荷转移后,用旁路与其形成并联支路,用隔离开关隔离故障断路器;(断开刀闸前,必须退出旁路开关的操作保险)

2.2.4 对母联断路器则采用将任一运行回路的“1”和“2”刀闸合上,再断开母联断路器的隔离刀闸(断开刀闸前,必须退出旁路开关的操作保险);

2.2.5 对220kV SF6断路器,若SF6气体压力表指示已降到0.55MPa时,应立即汇报调度及上级领导,要求迅速处理并作好事故预想;

2.2.6 对220kV SF6断路器,若SF6气体压力表指示已降到0.5MPa时,应立即将该开关操作保险退出,作为死开关(合位时,插上分闸防动销;分位时,插上合闸防动销),并汇报调度及上级领导,用旁路与其形成并联支路,用隔离开关隔离故障断路器;(断开刀闸前,必须退出旁路开关的操作保险)

2.2.7 SF6断路器SF6气体压力下降太快时,即使未达到报警压力,也应汇报调度及上级领导,申请处理。

2.2.8 断路器在运行中内部有放电声或其它异常声音时,应立即汇报调度,要求迅速停用,并报告上级领导,要求尽快派人处理。

2.2.9 SF6断路器气压异常升高,应根据负荷、环境温度进行判断,立即向上级汇报情况。

2.2.10断路器故障跳闸后,值班员应检查SF6断路器的SF6气体压力正常,空气回路正常,无漏气现象,若发现异常情况时,不得将该断路器投入运行,并立即报告调度和上级领导,要求尽快处理。

3.1 SF6断路器拒合处理

3.1.1 操作控制开关后,合闸铁芯不动。应检查:

a、熔断器是否完好或小开关跳闸;

b、机构辅助开关切换是否灵活和正确;

c、控制开关触点动作是否正常。

3.1.2操作控制开关后,合闸电磁铁动作,但仍然拒合。应检查:

a、合闸电磁铁铁芯是否在某点卡住;

b、合闸电磁铁铁芯顶杆是否变形;

c、合闸锁扣四连杆机构过死点位置是否过大;

d、将合闸铁芯按到底,检查四连杆机构尺寸,与装配不符,应调整铁芯行程和冲程;

e、合闸锁扣对牵引杆的扣入深度是否过大;(应为3-4mm)

f、若以上检查未发现异常,应检查操作电源电压是否过低。

4.1 SF6断路器拒分处理

4.1操作控制开关后,分闸电磁铁不动。应检查:

a、熔断器是否完好或小开关跳闸;

b、机构辅助开关动合触点是否在闭合位置;

4.2 分闸电磁铁动作,但分闸跳扣未释放,导致不分闸。应检查:

a、分闸电磁铁铁芯是否灵活,有无卡涩现象;

b、调整分闸铁芯行程和冲程,手按铁芯至终极位置,跳钩尖应与所挂的轴完全脱离;

c、检查操作电源电压是否过低;

d、检查跳扣钩合面与轴间间隙是否过小,若过小,应调整。

5.1 储能后,自行合闸

5.1.1合闸锁扣四连杆机构过死点距离小于2mm,调节螺钉,检查四连杆是否灵活;

5.1.2合闸电磁铁动作后,在合闸位置或返回途中卡住,或者其他原因,四连杆机构不能返回,进行检查处理;

5.1.3长期运行后,合闸锁扣与牵引杆扣合面磨损过度,或装配调整不当,进行检修处理。

6.1 轴弯曲

6.1.1储能电动机轴弯曲:主要是蜗杆、蜗轮装配不当,离合器打不开,储能终了,电动机轴惯性力作用,发生弯曲,应进行调整;

6.1.2手摇储能轴弯曲:手动操作时,在棘轮没有完全停止就放下棘爪,造成手摇储能轴弯曲,对弯曲的轴进行校正;

7.1 密度继电器校验

7.1.1密度继电器结构原理

7.1.2密度继电器通过C形自动充气接头11与气隔上的D形接头连接,储气杯10的内腔与气室连通,波纹管8内充有规定压力的SF 6气体作为比较基准,波纹管的伸缩能触动微动开关9。

7.1.3当断路器内部故障等原因导致气压升高, 波纹管外围气压也随着升高, 波纹管收缩, 微动开关SS触点闭合,发出过压报警信号;由于密封不良等原因引起SF6气体泄漏, 气压下降, 波纹管外围气压也随着下降, 波纹管膨胀, 微动开关SA触点闭合,发出低压报警信号,此时应补气;若压力继续降低,影响断路器开断性能, 微动开关SV触点闭合,闭缩断路器分、合闸控制回路。密度继电器动作压力值(20℃)

额定压力PN低压闭缩压力PV 低压报警压力PA 过压报警压力PS

0.45±0.010.55±0.01 0.60.5±0.015

0.55±0.0150.65±0.015 0.50.4±0.01

7.1.4由于密度继电器直接装在气室上,波纹管内外的SF6气体承受相同的环境温度和工作温度,因此环境温度的变化不会引起密度继电器动作。

7.1.5波纹管内充入规定压力的SF6气体以及密度继电器动作压力值的调整等工作,都在厂家恒温室(20℃)进行,故波纹管密封重要,在现场密度继电器内部元件不得随意拆卸。

8.1动作压力值现场校验

密度继电器校验仪现场校验方法:

8.1.1拧下校验仪正面的封盖,把手轮从孔中沿导向槽推到底为止;

8.1.2将#1接头(一端为快速接头)旋上相应的过滤接头后,与现场被校验密度继电器的相应位置连接;

8.1.3将校验点采样导线的航空接头,同校验仪上的密度继电器接点插座对接,将校验点采样导线另一端红色(一对)黑色(一对)鱼夹分别与密度继电器的报警(一对)和闭锁(一对)接点连接; 8.1.4开启电源,预热10分钟;将报警闭琐切换开关打到报警侧;

8.1.5开启密度继电器阀门,观察压力值是否符合要求,若压力值偏低再缓缓开启贮气缸阀门,观察压力值到了所要求的压力值后,关闭贮气阀门;

8.1.6然后反时针方向缓慢摇动手轮减少压力,直到校验仪发出两次哔声告示,表示密度继电器报警动作;

8.1.7测报警值时,报警闭锁切换开关打到报警侧,测闭锁值时,报警闭锁切换开关打到闭锁侧,反时针方向摇动手轮时,压力减少,顺时针方向摇动手轮时,压力增大,采用增大压力的方法可测量报警或闭锁动作的返回值;

8.1.8调节压力,观察SF6气体压力表或密度表读数和校验仪上的P值和P20值进行比较,就可以对SF6气体压力表或密度表进行精密校验;

8.1.9校验工作完毕后,关闭密度继电器阀门F2,开启贮气阀门F1,顺时针摇动手轮,直到底不能动为止,然后关闭贮气缸阀门F1,此时压力调节缸中的SF6气体重新压回SF6储气缸之中,脱开连接气管;

8.1.10关掉电源,复原。

3、SF6断路器的检修试验

3.1试验

3.1.1耐压试验:对于瓷柱式变开距可不做该试验;而对于罐式、GIS及瓷柱式定开距SF6断路器(断口间隙30mm)须做。

3.1.2介损tgδ及电容量测量:对于瓷柱式SF6断路器两者均做,而罐式、GISSF6断路器不做介损tgδ测量,只做电容量测量。

3.1.3合闸电阻测量:瓷柱式SF6断路器直接测量;罐式、GISSF6断路器在解体时测量。

3.1.4 SF6气体含水量测量:交接、大修后,灭弧室及其相通气室为150ppm,其他气室为250ppm;在运行中灭弧室及其相通气室为300ppm,其他气室为500ppm。(测量SF6气体含水量应考虑环境温度和压力影响)

3.2 SF6气体管理

3.2.1含水量测量方法:露点法、电解法。 露点法:

a 工作前作业人员应正确穿戴SF6防毒用品。

b 检查SF6检测仪是否正常,无短路、接地,正确接线,接通电源,接通开关气阀,将检测仪的调节阀旋至“检测”位置,按反时针方向缓慢调节流量阀,使流量至0.3—0.4ml。

c 测试前对管道进行通气干燥。

e 将检测处的放气口,接至远方,人员应站在顺风处。

f 观察显示窗口微水含量,待显示含量合格(新投运:150PPm 运行设备:300PPm)。

g 关闭流量调节阀,脱开开关放气阀。

i 将调节阀旋至“保护”位置,关闭电源。

n 检测完后,关闭好开关放气阀,并用检漏仪对放气阀进行检漏,确定无漏气。

m 将防毒面具及工具进行清洗,人员应洗手。

3.2.2含水量超标原因:

a 厂家组装断路器时,瓷套、灭弧室元件、拉杆等部件干燥不彻底;

b 断路器密封不严,运行中水分进入;

c 设备现场组装时进入水分,或是充、补气SF6气体的含水量高和充气管路吸附有水分;

3.2.3含水量超标处理

a、利用气体回收装置将已充SF6气体回收;

b、对断路器抽真空,当真空度达133.32Pa以下计时;

c、维持真空度至少30分钟;

d、停泵并与泵隔离,静止30分钟读取真空度A值;

e、再静止5小时,读取真空度B值;要求(B-A≤66.66Pa,极限允许133.32Pa);否则重复c、d、e步骤;

f、对断路器充SF6气体至0.05-0.1MPa,静止12小时测量含水量应小于450 ppm(V/V),否则,应重新抽真空,并用高纯度N2气(99.99%)充至额定值,进行内部冲洗;

g、若含水量应小于450 ppm(V/V),可将SF6气体充至额定值,静止12小时以上,测量含水量应小于150 ppm(V/V)。

3.3 SF6断路器检漏

a、定性检漏:

b、抽真空检漏,在第(3)含水量超标处理

3.5步骤中B-A≤133.32Pa,可认为密封良好;

e、检漏仪检漏,采用灵敏度不低于0.01 ppm(V/V)的SF6气体检漏仪检漏,无漏点。

f、定量检漏:用0.1mm厚塑料薄膜围在部件上,使接缝向上,尽可能成圆形或方形,整形后边缘用白布带扎紧或用胶带沿边缘密封,5小时后检测,若数值小于30 ppm,则合格,否则应处理,并计算出漏气率; F=△C(Vm-V1)P/△t (F——漏气率;△C——测量泄漏SF6气体浓度增量;△t——测量的时间间隔;Vm——包扎罩的容积;V1——部件体积;P——绝对大气压,0.1MPa。) 3.4充、补气工艺要求 3.4.1充气设备:

a、应使用吸湿率低的专用管道(经常保持清洁干燥);

b、SF6充气装置,减压阀等应放在干燥处或者恒温室保存,长期保持干燥;

c充补的SF6气体必须保证合格。

3.4.2操作顺序:

a、先用合格的SF6气体对管道进行冲洗,去除减压阀和管道内空气和水分;也可用真空泵对充补气装置抽真空处理。

b、顺序为:抽真空→关真空泵阀门→停抽真空→开启断路器充气阀门→开启钢瓶阀门→打开减压阀→充补至额定压力→关闭减压阀→关闭钢瓶阀门→关闭断路器充气阀门→拆除连接断路器充气阀门的接头→断路器阀门装上封盖。

c、充补气后,断路器压力按照SF6气体温度、压力曲线修正。

3.4.3注意事项:

a、充补气12小时后,才能进行含水量检测;

b、当密度继电器发生补气信号时,初次可带电补充,若1个月内又出现补气信号,应停电处理,并检查密度继电器的可靠性;

c、对多次开断的断路器解体检修后的SF6气体,应经吸附净化处理,并做生物毒性试验,合格后方可充入设备内。

3、解体大修

(1)SF6断路器灭弧室结构有4种:双压式、压气式、旋弧式、自吹式。 其中自吹式灭弧室是依据磁场使电弧旋转或利用电弧阻塞原理,由电弧能量加热SF6气体,使之压力增高形成气吹,从而使电弧熄灭。

(2)解体工艺要求:(空气相对湿度﹤80%)

2.1必要时先测试断路器机械特性和回路接触电阻;

2.2对SF6气体回收后,对断路器抽真空至133.32Pa,充高纯度N2气至额定压力,然后排空,再抽真空,再用高纯度N2气冲洗,再排空,反复冲洗2次;

2.3 30分钟后进行分解工作;

2.4解体后零件、瓷套或客体,用四氯化碳或无水酒精进行彻底清洗;

2.5清洗后的所有零部件,应进烘房烘潮处理,12-24小时,温度控制在70-80℃,待自然冷却后组装;

2.6解体拆卸过程中,对连接部件做好标记,组装时不可错位;

2.7断路器内活动件,包括压气活塞、动、静触头等,应使用专用油脂均匀薄涂;

2.8组装后,封盖前仔细检查内部,用真空吸尘器仔细清洁;

2.9密封面处理:

2.9.1密封槽面不能有划伤、锈蚀痕迹;

2.9.2用四氯化碳或无水酒精清洗密封面,用无纤维高级卫生纸擦干净;

2.9.3拆下的所有密封圈必须全部更换;

2.9.4在密封槽内涂适量的密封脂,含硅的密封脂不能涂在与SF6气体接触面;

2.9.5密封圈外侧法兰面薄涂中性凡士林。

2.9.6断路器内无SF6气体或真空状态不可分、合断路器。

(3)灭弧室解体工艺要求:

3.1解体

3.1.1将灭弧室拆下垂直固定在检修支架上,采用厂家提供的专用工具进行分解;

3.1.2解体时将上下接线座(法兰)与瓷套的连接做标记,以便组装时正确复位。

3.1.3静触头与支架取出时,不得倾斜,不可碰擦喷口、压气缸,以防损坏灭弧喷口;

3.1.4解体后的零部件,用真空吸尘器将其表面的白色粉末(SF6气体分解物)吸干净,用卫生纸擦干净,用清洗剂清洗干净;

3.1.5重点检查部件:

3.1.5.1动、静触头触指不应变形,弹簧(一般应更换)不变形、断裂,触指的镀银层不脱落,触指磨损不严重,否则应更换;

3.1.5.2变开距灭弧室滑动触头不应变形、无严重磨损,弹簧一般应更换,与压气缸的接触面应光滑,不明显凹痕;

3.1.5.3喷嘴是灭弧能力的关键,若出现严重烧损、开裂、孔径变大、不圆等,应更换;

3.1.5.4活塞组件应符合:逆止阀片应平整,弹簧不变形、开启、关闭动作灵活,活塞与压气缸不变形、开裂、内部表面光洁,活塞环应更换;动、静弧触头烧损大于3mm,外径严重烧损应更换;变开距灭弧室喷口、主动触头、弧触头、压气缸与操作杆组装时,应连接紧固、牢固,相互垂直,长度符合要求。

3.1.5.5检查灭弧室瓷套、应无啐裂损坏,内壁用清洗剂清洗干净; 3.1.5.6静触头座法兰和活塞缸体法兰应清洗干净。

3.2组装

3.2.1组装时按照厂家提供的灭弧室装配图进行,并采用厂家提供的专用工具;

3.2.2动触头组合和压气活塞组合组装时,各活动部件薄涂专用油脂;

3.2.3所有零部件或组合件,均必须进行烘潮处理。

3.2.4组装时,所有螺栓紧固使用力矩扳手;

3.2.5灭弧室单元组装时,应注意检查压气缸相对应的导电杆或活塞桶体与法兰的倾斜度,倾斜度不大于0.5mm;并测量动触头与压气缸、活塞桶体和下法兰座的总装长度,应符合要求;

3.2.6静触座及静触头组装,应保证与上法兰的垂直度,具体要求与灭弧室单元组装相同。

3.2.7灭弧单元与静触头单元在瓷套上装配时,应测量动、静触头的对中性能,允许中心偏移1mm。

3.2.8动、静触头接触面应薄涂接触润滑的专用油脂;

3.2.9测量灭弧室内断口的各项尺寸,包括开断距离、行程、接触行程;

3.2.10组装中应保证内部清洁。


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