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温度及湿度对高压SF6断路器中微量水分影响
发布时间:2016-04-16

摘要:
分析了环境温度及湿度对LW8-40.5SP6断路器中微量水分的影响及造成该影响的主要原因,进而提出了控制和减小环境温度和湿度对SF6断路器中微量水分影响的措施。

1)引言

微量水分是SF6气体的一项重要技术指标,主要是因为:
①当微量水分严重超标时,有可能使开关绝缘件受潮或产生凝露,从而大大降低其绝缘性能。
②由于SF6被电弧分解后产生HFSO2SOF2等有毒气体,会对金属件、绝缘件产生腐蚀作用,而水分的存在会加重腐蚀作用。因此,微量水分作为SP6开关设备出厂和投运前的必试项目,已广泛地受到重视。下面分别探讨环境温度及湿度对SP6开关设备微量水分的影响及减小影响的措施。

2)环境温度及湿度对微量水分的影响

不论是国标或部颁标准中,均没有谈及环境温度对SF6断路器气体中水分含量的影响,而在实际测量过程中普遍发现,同一台开关设备在不同季节、不同温度下测得的水分含量不一致,特别是冬季和夏季的差别最大。在温度低时,微量水分值小于部颁标准,而在温度高时,微水值可能远大于部颁标准[1]。为20037月对LW8-40.5SF6断路器中微水含量测量的数据, LW8-40.5SF6断路器中微水含量的测量数据μLL

同时,为了更加准确地观察温度对微水的影响,用1LW8-40.5SF6断路器的AB相进行了连续1年的跟踪观测试验,该开关A相初始值为20℃时水分值150μLL(A相的初始值模拟产品交接试验值),让该开关B相初始值为20℃时水分值300μLL(B相的初始值模拟产品运行试验值),断路器AB相充气压力均为0.45MPa。通过跟踪观测试验,得到的微水含量随周围空气温度和观测时间变化的曲线。

当温度低时微水含量小,温度高时微水含量大。当环境温度由25℃变化到36℃后,开关235236237中的微水含量分别增大了140170365μLL

同一个开关在不同的温度和不同的季节时微量水分相差很大,当环境温度小于20℃时,微水含量变化相对小一些,根据观测,温度由10℃到15℃时,A相微水含量增大了221μL/LB相增大了55μL/L:温度由15℃到20℃时,A相增大了481μLLB相增大了651μLL。当环境温度大于20℃后,微水含量变化比较大,温度由20 ℃到25℃时,A相微水含量增大了115 μL/LB相增大了112μLL;温度由25℃到30℃时,A相增大了114μL/LB相增大了153μLL;温度由30℃到40.5℃时,A相增大了154μLB相增大了153 μLL;温度由35℃到40℃时,A相增大了156 μLLB相增大厂169μLL

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

(1)断路器内部零部件(如电流互感器、吸附剂)在加工:、储存与装配过程中必定要吸附空气中的水分,这些水分很难通过短时间抽真空的方法全部清除,因此相当一部分的水分仍会吸附在零部件中。由于零部件中的水分含量往往大于干燥SF6气体中的水分含量,在使用过程中就会慢慢地向SP6气体中排放。当温度增加时,分子热运动加速导致零部件中放出的水分增加,使气体中的含水量增大;温度降低时又可能从气体中吸附一部分水分.使气体中的水分含量减小。

(2)设备外壳内壁会吸附水分子,当温度升高时会释放水分子,而温度降低时会吸附水分子[2]。而外壳内壁的这种吸附作用又和材料结构有关,结构紧密、致密性好的材料,其吸附水分子的能力就弱;而结构疏松,致密性差的材料,其吸附性就强(当然前提条件是不使SF6气体泄漏)。现以LW8-40.5LW36-126两种产品比较说明温度对SF6断路器水分的影响。

LW8-40.5是落地罐式结构,其外壳是铸造件,其内壁吸附水分子的能力比较强:,当环境温度升高时,由于铝的导热性好,很快引起开关内部温度升高,一方面吸附在大外壳、小外壳(均为铸铝件)内壁上的水分被蒸发引起微量水分的增加;另一方面,互感器、绝缘件、吸附剂中吸收的水分也被蒸发出来,亦引起微量水分的升高。反之温度降低时,水分被大、小外壳内壁吸收,其微量水分值就降低,具体表现为冬天处理微量水分相当容易,而在夏天处理微量水分则相当困难。

LW36-126 SF6开关为瓷套式断路器,其外壳是瓷套,不带CT。由于瓷套结构紧密,致密性强,吸附水分子能力弱,再加上其热传导性差,开关内部温度不容易上升,环境温度对其微量水分的影响不如LW8-40.5开关显著。具体表现在不论冬天或夏天,温度高或者低,微量水分的处理都相当容易,一般抽一两次真空即可达到技术要求。

通过观察分析发现,环境湿度对SF6开关中微量水分的影响主要是在SF6断路器装配前或装配过程中,而装配完成后,由于SF6开关良好的密封性能,湿度几乎对微量水分没有什么影响,零部件在存放或装配过程中,如果环境湿度越大,吸附在部件表面的水分子就越多,反之亦然。因此规定SF6装配车间的相对湿度应控制在60%-下,、由此可以看出,微量水分随环境湿度的增大而增大、控制或减小环境温度及湿度对微量水分影响的措施对户外SF6开关设备而言,可以在出厂前对SF6断路器进行严格的控制,使环境温度对水分的影响控制在最小。事实表明,SF6断路器微水含量越小,环境温度对它的影响越不明显,微量水分的增值就越小。

现在国标中规定,SF6断路器在运行前微量水分不大干150μLL(20)[34],而在实际工作中,环境温度为20℃的可能性很小,而国家现在未给出环境温度和微量水分关系的校正曲线,这就要求厂方不论在何种环境温度下进行测试,均不应大于150 μL/L 也就是说对厂方提出了更严格的要求。可以通过以下几个方面加以控制。

(1)SF6断路器在充填气体前,必须对气体的含水量进行测定,不符合标准的气体[5](我国有关标准中规定,新SF6气体中的水分含量不得大寸:64μ/L[6] )不得装入SF6,断路器。

(2)优化外壳设计,选择致密性好、热传导性差的材料作为外壳。改进SF6断路器的密封结构,提高密封面的加工精度与装配质量,选用优质的密封垫圈,减少外界水蒸气的进入。     

(3)严格工艺要求,零部件清洗后都必须进烘箱内进行干燥处理,在烘箱内冷却后取出,不可高温取出以免吸潮,应避免在湿度高时装配。如果不是马上进行装配应保存在低温烘箱内,重点是电流互感器、外壳、绝缘件,这是控制微量水分的根本;如果零部件本身水分很小,温度即使升高,其微量水分值也可以达到技术要求。

(4)开关装入吸附剂后应尽快对开关进行封闭,并进行抽真空,当真空度达到133Pa时,还应继续抽真空1h以上,应尽快排除开关内水分(因装配时,开关内的水分等于大气中的水分),以免水分滞留在开关内。

(5)要严格出厂检测并按温度、季节不同调整微水值的合格标准,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。这样就可以满足不同温度时微量水分值不超过150μL/L的要求。

环境湿度对微量水分的影响只是在部件存放或装配过程中,因此可以通过装配前部件放置在低温烘箱内,装配时控制装配车间的温度约在25℃,相对湿度60%以下,装配完后抽真空至133Pa下并充入合格的高纯氮,从而消除湿度对微量水分值的影响。

3)结语

环境温度对SF6,断路器微量水分的影响贯穿产品生产、运行的整个过程,并随温度上升而增大,温度降低而减小,其影响无法消除,但可以通过在生产过程中进行科学合理的工艺安排来尽量减小其影响。环境湿度对SF6。断路器微量水分的影响随湿度增加而增加,但它仅在装配前或装配过程中起作用,而这种影响可通过抽真空、充氮处理来加以消除,在运行中则几乎没有影响。

关键词:温度及湿度对SF6断路器中微量水分影响
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