SF6断路器冬季气体压力报警问题分析及处.doc

SF6断路器冬季气体压力报警问题分析及处理措施 奎屯电业局 梁军红 陈煜 董彦文 [摘 要]冬季高寒地区SF6断路器常常出现因气温下降气体压力低频发SF6气体压力报警（或闭锁）信号，通过对SF6气体压力报警（或闭锁）信号发生的原因分析，提出解决措施和建议。 [关键词] SF6密度继电器；气体管路；压力闭锁；加热装置；温度补偿； 前言 SF6气体以其良好的性能，成为目前断路器绝缘和灭弧介质首选，近几年新产品采用自能式灭弧原理，配用新型弹簧操动机构，具有开断能力强，操作功小，可靠性高的特点，广泛应用于电力系统。采用SF6气体为灭弧介质的断路器，主要分为两种，一种采用纯SF6气体，另外一种为混合气体。110kV以上断路器SF6气体额定压力主要分布在0.4—0.6 Mpa。通过北疆地区SF6断路器长期运行发现，SF6气体压力异常报警次数最多的是通常发生在每年1月份。一些充纯SF6气体、额定压力在0.5 Mpa以上的断路器在冬天最寒冷时间经常出现压力告警，甚至出现压力闭锁问题，严重影响了电力系统安全运行。 1设备基本概况 奎屯电业局110kV北新变在运的3台断路器型号均为LW25-126型六氟化硫断路器，生产厂家为西开西电高压开关有限责任公司，断路器的灭弧介质为纯SF6气体，额定压力为0.5 Mpa，报警压力0.45 Mpa ,闭锁压力0.40Mpa ，2006年10月投运以来运行良好。 2故障发生及原因分析 2.1故障发生过程 2010年1月18日，随着强冷空气入侵，新疆沿天山北坡范围内大部分地区气温降至-30℃以下。60年一遇的严寒使运行的电气设备受到严峻的考验，部分设备出现异常。奎屯电业局所辖110kV北新变地处沙湾北部，气温较其它地区更低，从1月20日开始，该变电所110KV断路器频繁发出“SF6气体压力低告警”、“SF6气体压力低闭锁”告警信号，报警时压力已经降至0.45 Mpa以下。故障全部发生在凌晨温度最低时间，因为变电所较远，检修人员到达现场时报警信号已经消失或者是信号由报警信号变为闭锁信号，中午温度升高时所有报警信号自动消除。由于“SF6气体压力低闭锁”时将切断断路器的二次控制回路，当运行的断路器出现线路故障时将不能跳闸，导致越级跳闸和扩大停电面积，对设备造成损害加大，同时有可能引起电网震荡解列事故，因此此类故障必须及时解决，否则危害极大。 2.2原因分析 2.2.1断路器加热装置不能有效的给SF6气体管路供暖 去除SF6气体泄漏原因，气体压力变化受外界环境温度影响明显，断路器SF6气体压力低报警的原因主要是因为受环境温度影响，断路器内的SF6气体压力降低至报警值所致。温度极冷时断路器下部管路气体还可能存在临界液化状态，当SF6气体液化后聚集在灭弧室底部至密度继电器的管道内。目前各厂家生产的断路器机构箱已经采取保温措施，机构箱内也已安装加热装置，但是功率只有300瓦，主要用于保证机构材料免受低温影响断路器可靠动作，对缓解断路器SF6气体的液化效果甚微。从断路器灭弧室底部到机构箱内的密度继电器有近3米长的铜质SF6气体管路，布置在断路器底部的构架箱内，这部分管路无保温措施，也无加热装置，运行温度完全是环境温度，在这种情况下，由于液化的气体需要气化的热量远远大于机构箱提供的热量，SF6气体管路中气体压力始终处于密度继电器报警范围。因此，对断路器底部的构架箱内这一段气体压力管路进行保温和加热处理应为解决闭锁问题的有效措施。 2.2.2断路器采用的SF6密度继电器温度补偿性能差 通过对比《断路器六氟化硫气体温度 — 压力曲线》发现SF6密度继电器温度补偿性能较差。根据曲线图看出-20℃时气体压力额定压力线已经降至0.4 Mpa以下，如果密度继电器还按照原来接点变化值，此时断路器应该发压力闭锁信号，同时发控制回路断线信号，断路器不能跳闸。通常密度继电器的额定压力、报警压力、闭锁压力表示的是环境温度为+20℃时的继电器接点变化值，温度补偿就是密度继电器随着环境温度变化自动补偿温度系数，通过补偿依照曲线图反映出环境温度对应+20℃时继电器的指示值（允许存在一定误差），比如+20℃指示值为0.5 Mpa，正常情况下充分补偿后在-30℃时指示还应该0.48 Mpa左右，因为进行了充分温度补偿，密度继电器报警接点不会闭合，更不会闭锁断路器控制回路。 六氟化硫气体温度-压力曲线 从上图可以看出：SF6气体压力随环境温度降低而降低，相应的压力值也降低。采用SF6密度继电器温度补偿功能可以将这部分降低的气体压力进行补偿，来反映断路器本体内部真实的气体压力，避免误发信号。密度继电器补偿性能因产品设计要求和质量等问题补偿误差有所不同。 性能较差的SF6密度继电器温度补偿如下： 试验点压力值（Mpa） +20℃ +60℃ -30℃ +20℃