110kV SF6组合电器的探讨

　广东省湛江电力工业局(524005)
　　
　　1、概述
　　由于主绝缘是SF6气体，SF6组合电器导体之间、导体对地之间的最小电气距离可以极大地缩小，在110kV设备中，电气净距可以小到45cm，一般可在60～90cm之间。因此，组合电器的体积和占地面积可以比一般敝开式的设备大大减少，这对于人口密集的大城市和用地紧张的地方，有着重要的意义。
　　广东A变电所采用了进口的110kV SF?6全封闭三相共箱式组合开关电器，这套设备共有6个户内间隔，每个间隔长是5.4m，宽是1.1m，两间隔之间的中心距离是1.5m，设备本体总占地面积为47m2，将其它附属设备和三个备用间隔考虑在内，整个110kV部分的厂房总占地面积为23×105=241.5m2。而使用敞开式常规设备110kV部分的总占地面积为51×30=1530m2，对比之下，SF6组合电器的占地面积只有常规设备的16%。
　　随着电压等级的升高，组合电器的占地面积还会减少，对于220kV的设备，是5%，330kV及以上的设备，可以降到2.5%以下。SF6组合电器在世界先进国家已经作为先进技术和设备广泛使用。其电压范围从66kV一直使用到750kV，其优越性随着电压等级的升高而越明显。SF6电器设备在世界各国正在风起云涌地发展着。我国从70年代起也在逐步开展SF6开关设备的研制工作。引进这套SF6组合电器，对我国SF6开关设备的研制、安装、运行、检修等方面将会提供必要的数据和经验。
　　
　　2、组合电器内SF6气体的几个问题
　　虽然SF6气体本身极稳定，有很高的绝缘强度和灭弧能力，这是它被广泛使用的重要原因。但是，充SF6气体的断路器和电器设备的稳定性和可靠性完全取决于SF6气体的纯洁度。如果纯度受到破坏，例如混入了过量的水分、杂质及加工余屑和金属粉末等，它的稳定性就会受到破坏，同时绝缘强度和灭弧能力也会大大降低。在这种情况下更加受到弧光温度的作用和影响，还可以分解出有害的分解物，在严重的情况下甚至会产生对人体有害的物质。
　　2.1水分的影响
　　SF6气体内的水分来源主要有三个原因：
　　1) SF6气体本身在制造过程中就存在着水分，或在安装过程中混入水分。
　　2) 水分来源于断路器的材料，如环氧树脂绝缘子、垫圈和容器本身不干燥等，这些材料本身含有水分，在组装后蒸发出来。
　　3) 水分通过密封垫圈渗入。这决定于密封垫圈的材料，结构等。
　　如何正确和准确地控制新气和运行中气体的水分，这在实际中要作为一个重点问题来对待。国外某变电所500kV SF6组合电器在60年代就是因为水分问题相继发生了绝缘事故，我们没有这方面的经验，又地处湿热带，为了确保安全，建议进一步研究和掌握SF6气体内水分控制的方法以及正确的水分测量技术和分析方法。
　　吸附剂部分地可以吸收断路器内SF?6气体中的水分。但仍存在两个问题，一是在将吸附剂装进以后，不可能随时更换，这样一来就有一个吸附剂饱和后不起作用的问题。在这种情况下等于没有吸附剂，又不能方便地更换吸附剂，这是不安全的。另外，吸附剂装在断路器顶部，而这种断路器没有强力气体循环装置，因而靠自然扩散和接触来吸附水分，很不彻底，离吸附剂远的地方的水分就可能会出现死点。根据试验，远离吸附剂2m处的水气，差不多要100天才能将水分降低一半，这当然是在实验室中试验的。但总的来说，吸附剂除水，仅是一种辅助办法，主要还是要控制水分的进入。
　　2.2杂质的影响
　　尘埃、导电微粒和其他杂质可能无意中进入开关设备内部，也就是说开关内部很可能受到机械混杂物的污染，这些污物沉积在支持绝缘子的表面，即使是很微小的颗粒，也会大大降低绝缘子表面的闪络电压。空气中的尘埃，包括灰尘、煤烟、烟和雾四种。SF6组合电器在安装、检修过程中总是难免与上述几种尘埃相接触，故空气的清洁度对这种设备的质量威胁很大，必须认真控制。同时，在安装过程中对厂房要进行净化，严格控制测定其尘埃含量。
　　?尘埃对密封性能的影响也是很大的。在装配时如果有一根短发落入密封面，则会造成严重的漏气现象。因此，为了保持SF6组合电器的密封持久稳定，在安装时应该严格控制密封面的清洁度。试验结果表明，尘埃粒度直径为0.02mm时，将会产生0.5ml(一个大气压)/min的漏气量，并且一旦形成漏气路径，要直漏至变成微小漏气才能稳定。按厂家规定，年漏气量不得大于1%。能否做到，需要我们认真对待污染问题，提高安装工艺水平，做到准确精密。总之，水分、尘埃杂质等都是SF?6组合电器的大敌，它们直接影响安装质量，直接影响到SF6组合电器能否长期安全可靠运行。所以，在变电所组装SF6组合电器之前，对厂房要进行彻底清扫、封闭，同厂家共同商定厂房内环境条件，必须符合条件才能安装。
　　
　　3、110kV SFMT型三相共箱式开关的灭弧结构特点分析
　　广东A变电所进口的SF6绝缘SFMT型三相共箱式开关电器，设计结构紧凑，占地面积小，占空间体积也小。由喷嘴、压缩气体活塞和气缸等装置组成，如图1所示：
　　上部为固定触头，分主触头和灭弧触头，均设计成园筒形。主触头在外，灭弧触头在主触头之内，两触头为一体，上端敞开作为排气之用的空腔。上引出线用螺丝固定于主触头上端。下部为动触头，也分为动主触头和动灭弧触头。动触头在外，为园筒式，动灭弧触头在内部，为触指式。它们均装于操作杆上端，两者之间并装有环氧树脂喷咀。主动触头本身也是一个压缩气体的一个气缸，气缸的内部是固定不动的活塞，其外部是外下引出线相接的指形触头(固定不动)。合闸时，操作机械使操作杆向上运动，带动喷咀、动灭弧触头，动主触头插入固定触头之内，形成导电通路。同时，气缸内充满SF?6气体。分闸时，操作杆往下运动，带动喷咀、动灭弧触头，动主触头往下运动，这时，气缸中的气体被固定活塞所压缩。在灭弧触头分离之后，电弧点燃，同时喷咀的通道也打开，气缸内的高压气体即由喷咀喷射出来，正好喷到电弧之中，这股气体分三个方向排出：一是上下触头之间，二是上部固定灭弧触头的管腔，三是动灭弧触头的管腔。这三路气体的流动形成对电弧的纵向和横向气吹，带走大量电弧能量，在电流过零之后将电弧熄灭。请注意这个断路器下部多了一个固定指形触头。即是说这种断路器的设计为了有气缸和活塞，不得不多一套触头。在检修中除了注意动触头和固定触头外，不要忘记还有固定指形触头。
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