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摘要：S F 6 断路器由于具有灭弧能力强、介质强度高、维护周期长等优点，已广泛应用在铁路电力牵引供电系统中。S F 6 断路器，是利用S F 6 气体作为绝缘介质和灭弧介质的高压断路器。S F 6 气体是无色、无臭、不燃、无毒的惰性气体，化学性能稳定。在电晕和电弧放电中，SF 6 被分解为硫和氟原子。电弧消失后，可重新结合成S F 6。但在电极附近，由于金属蒸气参加了反应，生成金属氟化物和低氟化物，当气体内含有水分时，就可生成腐蚀性很大的氢氟酸（H F ）。
关键词：SF6断路器检修技术
随着社会科技的发展，电力系统日益发展扩大，其安全可靠性已经成为电力系统发展最重要的问题，与此同时，对电气设备的运行状态及检修技术提出了更高的要求。断路器是电力系统中的一个核心设备。
一、SF6 断路器的特点
SF6 断路器具有下列优点:①SF6 断路器的单元断口耐电压高、断流能力大、灭弧时间短;②与相同电压等级的油断路器比较, 其断口数和绝缘支柱数少, 因而零部件少, 结构简单;③允许切断开合次数多, 检修周期长;④体积小, 占地面积少。SF6 断路器的检修比油断路器省时省力。规程规定高压油断器每3 ～ 5 年需要大修一次, 过程繁复。SF6 断路器的检修周期为10 年, 过程简单。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。SF6 断路器普遍采用弹簧机构, 动作快、电源容量小, 便于维护。油断路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。
二、SF6断路器检修技术
1 SF6断路器的故障及检修。SF6 断路器机械故障因素占70%，辅助和控制电路占1 9 % ，主要电路的电气因素故障占1 1 % 。在未闭合或未断开的操作上占主要故障的48%。断路器的主要的故障可认为是：·操作故障，包括驱动和操作故障；·绝缘故障，包括主触头。为了追求更好的检修方法和出路，提出了状态检修。状态检修是根据先进的状态监测和诊断技术提供的设备状态信息，判断设备的异常，预知设备的故障，在SF6断路器的状态监测与故障诊断故障发生前进行维修的方式，即根据设备的健康状态来安排维修计划，实施设备维修。但对于SF 6 高压断路器，要真正做到状态检修仍很困难。高压断路器发生的故障，只有一部分是具有渐变的过程，而很多故障是突发性的，至少在目前根本无法事先预知可能发生的故障，例如机械受力部件的失效等。就是对于渐变的一些元器件的老化过程，也没有揭示出具体的时间进程。因此，当前要完全做到状态检修还不太现实。但是，无论制造业还是运行单位，朝这个目标探索和努力的进程正在加快。目前行业上还没有制定出比较合理的检修周期和检修项目,相应的维护检修经验比较匮乏。根据SF6 断路器的实际状况,目前可推荐策略如下。“坚持日常监护，做好定期预试，立足于状态检修”。以定期离线试验和在线监测的手段为基础，贯彻状态检修的方法，对已暴露和发现的故障及其潜伏性缺陷及时安排检修，这种状态检修包括了预知检修和后知检修。状态检测要基于离线试验和在线监测两种方法，坚持定期的试验检查，发展在线监测手段，有把握地延长定期试验的周期。坚持监控断路器的实际运行状况，认真分析断路器的实际状况，及时发现已有的或潜伏的缺陷和故障，进行有针对性的局部性检修。对于带有共性的问题，宜安排扩大性检修。
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2 SF6气体的状态监测。S F 6 断路器设备投运后，其绝缘性能和灭弧能力在很大程度上决定于SF6 气体的状态，通常应监督气体密度和气体纯度两个参数。对于常规SF6 断路器设备，监控SF6 气体密度的方法是装设气体压力表和密度继电器。鉴于气体参数可测量性、使用习惯和安全规程相应的规定等实际情况，常常给出SF6 气体的压力参数。由于SF6 的气体特性与理想气体不同，在说明其压力的同时必须说明是在什么温度条件下才有意义。制造厂出厂时表明的气体压力参数均指标准条件，即对应于200℃环境温度，也就是用200℃温度下的气体压力来代替气体的密度。如不考虑泄漏，其密度保持不变，而压力随温度的变化而变化，评定不同环境温度条件下的气体压力是否正常可采用多种方法。常用的有气体压力温度特性曲线法和经验公式计算法，还可采用温度补偿的压力表。SF6 气体中难免会含有一些水分和空气等杂质，水分是以水蒸汽形式存在。水分的危害比较大，所以得到极大的重视和关注。当温度下降时，过量的水蒸汽可能凝结成水附着在绝缘件表面，从而潜伏着发生绝缘事故的危险。另一方面，在电弧高温作用下分解后，由于水分存在而可能产生有毒物质，影响到设备寿命和人身的安全。所以，对SF6 断路器设备中的气体含水量有比较严格的要求。
三、展望
1.导电回路的监控。在高压断路器的长期运行中，导电回路异常是发生概率相对较高的一种缺陷。其原因是很多断路器触头系统的设计和结构不良，触头弹簧质量低劣，制造工艺落后，造成导电回路接触不良，逐步发展成故障甚至事故。例如，触头弹簧失效使接触压力降低，触头插入深度不够或对中不正确导致接触面积过小，电弧烧损主导电触头等。虽然运行单位选择开关设备时，额定电流要高1 、2 个等级，但这类问题仍可能发生。现代高压SF 6 断路器的导电回路结构有了极大的改进，额定电流参数都比较高，达到3150 A 或4000 A。此外，采用红外测温技术对导电回路的状态进行监测，可望大大提高其可靠性。
2.操动机构及二次回路监控。分析高压断路器各种类型的故障表明：操动机构的故障排在第一位，其次是辅助和二次回路问题，占总故障的70％。不同型式的机构也有不同形式的缺陷。例如，对液压机构，可能发生的问题是渗漏油及渗漏气、压力开关及油泵故障等。对于弹簧操动机构，主要有元器件锈蚀、弹簧疲劳、滑润失效、储能电机以及锁扣的稳定性问题。由于二次回路是串联结构，只要一个元件或一环节发生问题，就会导致拒动或误动故障。因此，二次回路各元件的质量及其稳定性、二次线连接是否可靠等都是影响安全运行的重要因素。对操动机构的所有状况进行在线监测，因为要监测的元件很多，并要开发出相应的各种传感器，因此很困难。目前，操动机构包括辅助和二次回路元器件的质量品，有很多元件的可靠性可以满足长期运行的要求。从某种意义上说，这也是提高设备整体可靠性的最好方法。目前，对合、分闸二次回路导通是否良好的监测，已有比较实用的方法，但对诸如辅助开关的状态监测还比较困难。对液压操动机构已有压力参数的在线监测和报警装置，压力参数监测也反映了液压油系统的密封状态；对油质监测的必要性还得不到认同，对弹簧操动机构的监测方法有待开发。由于试验设备和传感器的局限性，设备的很多状态还不可能测量和监视，有些状态参数还要依靠离线监测来获取和证实。要获得和判断设备的真实情况，除了分析预防性试验的结果、运行中的巡视记录、操动机构及其压力参数等记录外，还应开发多种有效的诊断方法和手段。当前的高压断路器都还不具备操作特性的在线监测功能，必须配合离线监测来综合评判其实际状态。
综上所述，SF6断路器检修技术的研究一方面有助于电力设备的安全、稳定运行，另一方面能够减少电力企业的维修费用支出，增加电力企业的利润，是一项漫长的、综合性的系统工程。需要电力企业配置适当的电力设备等，及时掌握改进SF6断路器检修技术的新途径。
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论文作者:刘生航
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第03期
论文发表时间:2019/5/28
标签：断路器论文; 气体论文; 状态论文; 故障论文; 回路论文; 机构论文; 在线论文; 《城镇建设》2019年第03期论文;