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溫度及濕度對高壓SF6斷路器中微量水分影響
發布時間:2016-04-16

摘要:
分析了環境溫度及濕度對LW8-40.5SP6斷路器中微量水分的影響及造成該影響的主要原因,進而提出了控制和減小環境溫度和濕度對SF6斷路器中微量水分影響的措施。

1)引言

微量水分是SF6氣體的一項重要技術指標,主要是因為:
①當微量水分嚴重超標時,有可能使開關絕緣件受潮或產生凝露,從而大大降低其絕緣性能。
②由于SF6被電弧分解后產生HFSO2SOF2等有毒氣體,會對金屬件、絕緣件產生腐蝕作用,而水分的存在會加重腐蝕作用。因此,微量水分作為SP6開關設備出廠和投運前的必試項目,已廣泛地受到重視。下面分別探討環境溫度及濕度對SP6開關設備微量水分的影響及減小影響的措施。

2)環境溫度及濕度對微量水分的影響

不論是國標或部頒標準中,均沒有談及環境溫度對SF6斷路器氣體中水分含量的影響,而在實際測量過程中普遍發現,同一臺開關設備在不同季節、不同溫度下測得的水分含量不一致,特別是冬季和夏季的差別最大。在溫度低時,微量水分值小于部頒標準,而在溫度高時,微水值可能遠大于部頒標準[1]。為20037月對LW8-40.5SF6斷路器中微水含量測量的數據, LW8-40.5SF6斷路器中微水含量的測量數據μLL

同時,為了更加準確地觀察溫度對微水的影響,用1LW8-40.5SF6斷路器的AB相進行了連續1年的跟蹤觀測試驗,該開關A相初始值為20℃時水分值150μLL(A相的初始值模擬產品交接試驗值),讓該開關B相初始值為20℃時水分值300μLL(B相的初始值模擬產品運行試驗值),斷路器AB相充氣壓力均為0.45MPa。通過跟蹤觀測試驗,得到的微水含量隨周圍空氣溫度和觀測時間變化的曲線。

當溫度低時微水含量小,溫度高時微水含量大。當環境溫度由25℃變化到36℃后,開關235236237中的微水含量分別增大了140170365μLL

同一個開關在不同的溫度和不同的季節時微量水分相差很大,當環境溫度小于20℃時,微水含量變化相對小一些,根據觀測,溫度由10℃到15℃時,A相微水含量增大了221μL/LB相增大了55μL/L:溫度由15℃到20℃時,A相增大了481μLLB相增大了651μLL。當環境溫度大于20℃后,微水含量變化比較大,溫度由20 ℃到25℃時,A相微水含量增大了115 μL/LB相增大了112μLL;溫度由25℃到30℃時,A相增大了114μL/LB相增大了153μLL;溫度由30℃到40.5℃時,A相增大了154μLB相增大了153 μLL;溫度由35℃到40℃時,A相增大了156 μLLB相增大廠169μLL

由前分析可以看出,在不同的溫度時,微量水分相差很大,引起水分含量不同的原因在于:

(1)斷路器內部零部件(如電流互感器、吸附劑)在加工:、儲存與裝配過程中必定要吸附空氣中的水分,這些水分很難通過短時間抽真空的方法全部清除,因此相當一部分的水分仍會吸附在零部件中。由于零部件中的水分含量往往大于干燥SF6氣體中的水分含量,在使用過程中就會慢慢地向SP6氣體中排放。當溫度增加時,分子熱運動加速導致零部件中放出的水分增加,使氣體中的含水量增大;溫度降低時又可能從氣體中吸附一部分水分.使氣體中的水分含量減小。

(2)設備外殼內壁會吸附水分子,當溫度升高時會釋放水分子,而溫度降低時會吸附水分子[2]。而外殼內壁的這種吸附作用又和材料結構有關,結構緊密、致密性好的材料,其吸附水分子的能力就弱;而結構疏松,致密性差的材料,其吸附性就強(當然前提條件是不使SF6氣體泄漏)。現以LW8-40.5LW36-126兩種產品比較說明溫度對SF6斷路器水分的影響。

LW8-40.5是落地罐式結構,其外殼是鑄造件,其內壁吸附水分子的能力比較強:,當環境溫度升高時,由于鋁的導熱性好,很快引起開關內部溫度升高,一方面吸附在大外殼、小外殼(均為鑄鋁件)內壁上的水分被蒸發引起微量水分的增加;另一方面,互感器、絕緣件、吸附劑中吸收的水分也被蒸發出來,亦引起微量水分的升高。反之溫度降低時,水分被大、小外殼內壁吸收,其微量水分值就降低,具體表現為冬天處理微量水分相當容易,而在夏天處理微量水分則相當困難。

LW36-126 SF6開關為瓷套式斷路器,其外殼是瓷套,不帶CT。由于瓷套結構緊密,致密性強,吸附水分子能力弱,再加上其熱傳導性差,開關內部溫度不容易上升,環境溫度對其微量水分的影響不如LW8-40.5開關顯著。具體表現在不論冬天或夏天,溫度高或者低,微量水分的處理都相當容易,一般抽一兩次真空即可達到技術要求。

通過觀察分析發現,環境濕度對SF6開關中微量水分的影響主要是在SF6斷路器裝配前或裝配過程中,而裝配完成后,由于SF6開關良好的密封性能,濕度幾乎對微量水分沒有什么影響,零部件在存放或裝配過程中,如果環境濕度越大,吸附在部件表面的水分子就越多,反之亦然。因此規定SF6裝配車間的相對濕度應控制在60%-下,、由此可以看出,微量水分隨環境濕度的增大而增大、控制或減小環境溫度及濕度對微量水分影響的措施對戶外SF6開關設備而言,可以在出廠前對SF6斷路器進行嚴格的控制,使環境溫度對水分的影響控制在最小。事實表明,SF6斷路器微水含量越小,環境溫度對它的影響越不明顯,微量水分的增值就越小。

現在國標中規定,SF6斷路器在運行前微量水分不大干150μLL(20)[34],而在實際工作中,環境溫度為20℃的可能性很小,而國家現在未給出環境溫度和微量水分關系的校正曲線,這就要求廠方不論在何種環境溫度下進行測試,均不應大于150 μL/L 也就是說對廠方提出了更嚴格的要求。可以通過以下幾個方面加以控制。

(1)SF6斷路器在充填氣體前,必須對氣體的含水量進行測定,不符合標準的氣體[5](我國有關標準中規定,新SF6氣體中的水分含量不得大寸:64μ/L[6] )不得裝入SF6,斷路器。

(2)優化外殼設計,選擇致密性好、熱傳導性差的材料作為外殼。改進SF6斷路器的密封結構,提高密封面的加工精度與裝配質量,選用優質的密封墊圈,減少外界水蒸氣的進入。     

(3)嚴格工藝要求,零部件清洗后都必須進烘箱內進行干燥處理,在烘箱內冷卻后取出,不可高溫取出以免吸潮,應避免在濕度高時裝配。如果不是馬上進行裝配應保存在低溫烘箱內,重點是電流互感器、外殼、絕緣件,這是控制微量水分的根本;如果零部件本身水分很小,溫度即使升高,其微量水分值也可以達到技術要求。

(4)開關裝入吸附劑后應盡快對開關進行封閉,并進行抽真空,當真空度達到133Pa時,還應繼續抽真空1h以上,應盡快排除開關內水分(因裝配時,開關內的水分等于大氣中的水分),以免水分滯留在開關內。

(5)要嚴格出廠檢測并按溫度、季節不同調整微水值的合格標準,如冬天可把微量水分值控制在801μLL以下,夏天控制在120μL/L以下。這樣就可以滿足不同溫度時微量水分值不超過150μL/L的要求。

環境濕度對微量水分的影響只是在部件存放或裝配過程中,因此可以通過裝配前部件放置在低溫烘箱內,裝配時控制裝配車間的溫度約在25℃,相對濕度60%以下,裝配完后抽真空至133Pa下并充入合格的高純氮,從而消除濕度對微量水分值的影響。

3)結語

環境溫度對SF6,斷路器微量水分的影響貫穿產品生產、運行的整個過程,并隨溫度上升而增大,溫度降低而減小,其影響無法消除,但可以通過在生產過程中進行科學合理的工藝安排來盡量減小其影響。環境濕度對SF6。斷路器微量水分的影響隨濕度增加而增加,但它僅在裝配前或裝配過程中起作用,而這種影響可通過抽真空、充氮處理來加以消除,在運行中則幾乎沒有影響。

關鍵詞:溫度及濕度對SF6斷路器中微量水分影響
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