摘要：我国地大物博，物产丰富，但近几年随着经济的快速发展，人们生活水平的不断提高，越来越需要一些新能源的开发或者新技术的提升，尤其是北方地区，在寒冷的冬季，一些设备会受温度的影响而停止运行，从而影响到人们的生活。如断路器的使用过程中，如果遇到极低的气温条件，SF6气体就会液化而影响断路器的运行，甚至是出现安全事故。因此，如何有效解决SF6断路器在低温环境下运行的问题亟待解决。
关键词：SF6断路器;低温环境;安全运行;应对措施
1保障断路器本体安全的三个应对措施
1.1灭弧室使用混合气体
SF6气体本身具有很好的性能，而被制造商所看重，将其作为断路器的灭弧和绝缘介质，然而纯净的SF6气体在低温环境下容易液化，因此寒冷地区不能使用。为了扩大SF6气体的适用范围，降低其液化的可能而将N2、CF4或CO2气体添加到纯SF6气体中。现在的国内市场上，已经有很多制造商将混合气体用在断路器的灭弧和绝缘介质，来提高SF6的耐低温性，降低其液化的可能。
1.2降低灭弧室SF6气体压力
目前，在SF6断路器的消弧室中使用的SF6气体压力为0.6MPa。在温度很低的环境下，还可以通过减少SF6气体的压力来降低SF6气体的液化临界温度，并且在低温环境中断路器的操作能力可以得到很大提升，但是这将降低其灭弧能力以及绝缘断路器的性能，为了解决这一矛盾，有且只有通过优化消弧室的结构。比如，LWIOB-252CH/ 4000-50型SF6断路器所具有的SF6气体压力只有0.4MPa，但是该断路器的灭弧能力以及绝缘性能参数都符合《高压交流断路器》(GB/T1984-2014)标准的要求。
此外，真空断路器对介质的填充要求不同，填充SF6气体不用来作为灭弧介质，只需要填充0.1MPa的SF6气体用作绝缘介质，即可保证低温严寒的环境下，整个供电网络的安全性。所以，采用真空断路器的方法适合在严寒地区使用。
1.3采用加热装置SF6气体进行加热和保温
通过加热装置加热SF6气体的目的是为了防止温度过低而出现的液化现象，或者遇到液化时，通过加热保温恢复其气体状态。而根据实际过程中的使用要求，断路器的加热装置应该含有根据环境温度的改变进行自动输入以及自动断开的功能，来满足气体的对不同温度的需要。自动输入以及自动断开的温度设定值可以依据不同区域的具体情况自行设定，以满足实际操作的需求和总结。下面是根据不同类型的断路器所采用的加热和保温的措施:
1.3.1罐式断路器的加热和保温措施
针对槽断路器，可以在灭弧室下方安装圆柱形容器，并且在气缸中设置与外壳焊接和密封的多个圆柱形容器，用于安装加热器，加热器的数量由需要加热的总功率决定。比如，某公司需要安装加热器，假定需要安装的加热器的总功率为252kV，则需要在断路器的气缸中安装14个，分别为60W的电加热棒，以此来满足加热断路器中SF6气体的加热需要。
但是，当气体处于高温环境时，SF6气体和加热管所含成分会发生化学反应，导致加热器出现腐蚀的情况，当钢瓶的表面发生脱落时，气室的绝缘性就会降低。因此，采用这种方法时，一定要注意环境温度适中不能过高，否则出现上述的情况就麻烦了。根据IEC建议，SF6产品的最高工作温度为180℃。出于安全考虑，提议将加热器的最高加热温度设置为150℃。
为了进一步提升断路器在低温环境下的安全操作能力，还可以在断路器的灭弧电路外安装电热带和绝缘层。比如，要给我国某家公司安装油箱断路器，其生产功率需要126kV，这时就可以在灭弧室的外部安装一个电弧加热带，以确保产品在零下50℃的冷区域内正常运行。
封闭组合电器产品也可围绕在圆柱体的外壁包裹参照罐式断路器的加热方法，或者可以将四支电加热管布置在可以加热SF6气体的主体消弧室安装基座上。
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1.3.2瓷柱式断路器的加热保温措施
针对于瓷柱式SF6气体断路器，瓷瓶可以采用接地绝缘的方法，要注意，加热装置不能安装在瓷瓶外。因此，唯独可行的方法就是在瓷瓶底部安装加热的装置。比如给国内一家公司生产功率为252kV的瓷柱SF6气体断路器使用加热的方法，在灭弧室下方安装一个气缸，该灭弧室与灭弧室相连。两个电加热管安装在简化的主体中，电加热带和绝缘层安装在汽缸外部。这个方法还需要特别注意加热器的加热温度不宜过高，因为SF6气体会在高温环境下和铁发生化学反应而生成铅铁，长期作用会导致加热管被完全腐蚀，引起断路器漏气而造成安全事故的发生。因此，加热器的最高耐热温度应当设置为150℃，以保证加热装置的安全性。
2保障断路器操动机构安全的应对措施
在温度很低的环境下，受压力作用和新产生的摩擦因素的影响，断路器的操作机构和SF6气体的主体会出现异常，甚至操作命令可能不被正确执行。在这种低温的环境下，电机本身的润滑油脂变化很大，这将影响电机的旋转性能;缓冲器的阻力在操作机构处于低温状态时会增大;螺线管的开关的电阻值也会出现变化，从而影响打开和关闭的时间。因此，为了确保操作机构的稳定运行，在温度很低的环境下，必须事先已知每部分所增加的摩擦力，才好解决相应的摩擦力所引起的问题;在同一时间，该机制箱内温度应当增加，以确保所有的次要组成部件在合适的温度条件下工作。
所以，常用的解决方法有:
(1)所选择的机构箱应该有一个加热器和一个绝缘层，以保证打开和关闭开关的特性稳定不变。
(2)低温润滑油脂应该用于电机中，确保每个传输组件和所属主体都使用耐低温的油脂。
(3)使用的耐低温的密封环，使各阀系统灵活运行。普通的密封件在低温下的摩擦阻力为常温下阻力的34倍。
(4)液压操动机构确保使用耐低温的液压油。
(5)所需要的液压操作机构采用综合块液压机构以缩短高压油路的传输距离和减少热量的消耗。
3结语
在温度极低的环境下，如何降低SF6气体被液化的可能，保证SF6断路器的安全性显得尤为重要。根据上述措施，我们总结出了对于主体的三个对策和对于操作机构的五个运行对策。既要防止温度过低而出现液化现象，将充入的混合气体用在断路器的决议介质和灭弧上或者采用真空填充的方法保障网络的安全性，或者对不同类型的断路器采用加热和保温措施。另外，还要防止高温环境下引起的化学发应，在保证主体安全运行后，需要研究断路器操动机构的安全性，要解决润滑油脂、缓冲器的阻力、螺线管开关电阻等可能遇到的问题或变化情况。
而在我们的连续总结和实际操作经验中，根据断路器主体和操作机构在不同环境下的不同特点的基础上，上述措施可以综合用于解决SF6断路器被限的低温环境下所遇到的应用领域问题，保证SF6断路器在寒冷或低温的环境下的安全性，为SF6断路器的安全运行提供了切实可行的技术解决方案。
参考文献
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论文作者:郭文涛
论文发表刊物:《电力设备》2019年第12期
论文发表时间:2019/10/28
标签：断路器论文; 气体论文; 低温论文; 环境论文; 温度论文; 加热器论文; 机构论文; 《电力设备》2019年第12期论文;