关键字：六氟化硫、低温液化、220千伏ABB断路器、治理措施。
一、引言
SF6 气体具有优良的热稳定性、热传导性、较强的负电性、优异的绝缘性能、灭弧性能，广泛被应用于高压电气设备中。由于SF6气体的绝缘强度随气体压力的升高而增大，其临界温度较高（45.6℃），通常条件下很容易液化，而且液态和固态的SF6气体几乎没有灭弧能力，因此其不适于在低温、高气体压力下使用。在新疆北疆的大部分地区，尤其高纬度地区，冬季最低气温可达到-40℃，根据SF6气体的液化温度曲线，当环境气温不低-30℃，SF6气体额定压力为0.4MPa时，断路器可以正常工作；当环境气温低于-30℃，SF6气体压力大于0.4Mpa时，将产生液化，使设备中气体压力降低，有时会出现报警、闭锁的情况，严重影响了SF6气体的绝缘和灭弧性能。特别是本公司某变电站220千伏ABB断路器，SF6气体额定压力为0.7MPa，液化温度为-20℃。低温环境极大地威胁了SF6断路器的安全运行，本文针对对HPL245B1型ABB断路器进行不停电改造，解决此类断路器在低温高寒地带的SF6气体液化情况，保障了电网的供电可靠性。
二、设计背景
新疆电力有限公司检修公司在运220千伏户外式HPL245B1型断路器。在进入冬季后，气温骤降至零下33度，该型断路器出现SF6压力过低报警，现场检查压力低至0.68（额定压力0.7），检修人员立即进行SF6气体泄漏检查，未发现泄漏点，初步判断为SF6气体液化后存积在断路器灭弧室底部，导致气体密度降低。若温度继续降低，将会发展为断路器低气压闭锁，发生事故时，将造成该断路器拒动，上级断路器动作，扩大事故范围。严重影响电网的安全、稳定、可靠运行。
三、设计思路
设置一套发热源，利用热量传递机理（传导、对流、热辐射），实现热量由发热源最终传递至断路器内部SF6气体中，并通过保温装置提升传热的效率，保持传递来绝大部分的热量不流失。最终实现 SF6 在短时极寒的气候条件下，不出现低温液化而导致的气压降低。
四、实施方案
1、考虑到断路器的结构以及实际保温与加热的效果因此采用如下所示的布局：
（1）传动箱部分：贴附柔性加热片加热片用于直接加热。
（2）分闸弹簧部分：设计保温套包裹在断路器分闸弹簧外表面上，并用不锈钢扎带进行固定，对分闸弹簧机构起保温作用。
（3）支撑架角钢部分：支撑角钢四周包裹加热保温套，通过热量传导对传动箱部分进一步起到保温作用，防止传动箱加热片热量散失。
（4）在传动箱上部与支柱瓷套相接部分进行保温处理
其中相当于断路器本身的内热源加热装置包括传动箱部分与分闸弹簧部分，同时支架角钢部分设计为保温装置减少热量的散失，提升热效率。
2、传动箱加热片的安装方案
（1）用 3M 胶带粘接在事先涂刷背胶的加热片的非加热面上
（2）用无水酒精将传动箱外侧擦拭干净，去除表面异物、灰尘等
（3）在将加热片粘结在传动箱外表面上
（4）将加热片导线（五个加热片共五组导线）统一接在防水接线盒内部的陶瓷接线排上，置于支持架底部保温套上并固定
（5）从接线排上引出一组总加热片导线，接于现场检修箱电源。
图1 断路器本体图 图2 传动箱示意图
图3传动箱加热片安装完效果图1 图4传动箱加热片安装完效果图2
加热板安装完毕后对分闸弹簧机构部分进行保温处理，将分闸弹簧机构进行保温套包裹，利用不锈钢扎带进行固定，同时，分闸弹簧机构底部设计铝板底部壳体保护分闸弹簧机构保温套
图5 保温包裹安装效果模拟图 图6保温包裹安装效果图
然后利用螺栓将加热套固定在支撑角钢上，支撑架角钢钻孔部位进行防锈处理；接着利用活卡扣对需要组装的保温套进行二次固定。完成支柱角钢的加热套安装后，最后利用阻燃发泡填缝剂对加热套与加热套之间、加热套与支架槽钢之间以及加热套与地基之间的缝隙进行填充。其次利用防水绝缘胶对整个加热套进行防水处理。
3、二次布线方案
每台断路器配2件温度传感器（PT100铂电阻），2件温度控制器，其中1个传感器放置在断路器机构箱底部，直接监测外界环境温度，用于低温时启动加热保温套；另外1件放置在断路器传动箱处，当温度高于设置参数时，断开传动箱处加热片。在每相断路器机构箱增加2个1P空开S201 C10和S201 C3，分别作为加热保温套的电源空开和手动强制投入的空开；增加1个接触器，作为自动控制时加热保温套投入用接触器，5片端子，作为柜内配电使用。断路器传动箱处设置了5片加热器，保温加热箱内加装一个陶瓷接线柱，把5片加热器电源接到一起，使用耐高温导线F46-2.5（适用温度范围-65℃～+200℃）接到机构箱内的接触器上，出线孔选择保温箱在断路器机构箱侧的中间位置。铂电阻借助断路器机构箱接地端子的安装孔，增加一个薄不锈钢片来安装。保温加热箱的导线直接接到机构箱内的接触器上。间隔内使用三相四线交流电源，对应每相断路器使用其中1相电源。机构箱内增加导轨，增加元器件安装在这个导轨上。因为0.7MPa（绝对压力）时六氟化硫的液化温度为-27.5℃，因此建议伴热带启动温度设置为-25℃；为保护传动箱和支撑瓷套间的密封圈，建议传动箱处加热器停止温度设置为40℃。
五、总结
实施后，对已加装加热装置的断路器本体温度进行追踪调查，通过红外测温，即使在环境温度在-35℃以下的恶劣环境下，断路器本体温度均保持在-20℃以上，且未在发生SF6气体压力低气压闭锁现象。
参考文献
[1]张宗九，陈少波。SF6气体的压力和温度的关系[J]。华东电力，2009（9）;19-21.
[2]王永光。SF6断路器运行中气体低温液化解决方案[J]，内蒙古电力技术，2009（4）；35-36.
论文作者:买买提·艾尼
论文发表刊物:《中国电业》2019年11期
论文发表时间:2019/12/2
标签：断路器论文; 气体论文; 温度论文; 压力论文; 机构论文; 低温论文; 角钢论文; 《中国电业》2019年11期论文;