分析LW8-35型SF6断路器微水超标原因

作者/任军霞、石国强、王坤、梁康，国网山东省电力公司冠县供电公司

分析LW8-35型SF6断路器微水超标原因

作者/任军霞、石国强、王坤、梁康，国网山东省电力公司冠县供电公司

LW8-35型SF6断路器为新型断路器的一种，微水超标为器械的常见故障。本文在介绍了LW8-35型SF6断路器结构的基础上，从吸附剂以及绝缘件等方面，分析了导致微水超标故障发生的原因。在此基础上，提出了具体的解决方案，并设计了相应微水在线监测系统，目的在于进一步降低断路器的微水超标故障发生的几率，提高其运行的可靠性。

LW8-35型SF6断路器；微水超标；在线监测系统

前言

LW8–35型SF6断路器新气中，通常含有一定的水分，多来源于生产过程。另外，如断路器气瓶密封不严，同样容易导致水分进入其中。由上述原因所导致的断路器中水分含量超标的现象，即微水超标。微水超标容易加剧低氟化物分解，致使亚硫酸等物质生成。长此以往，容易腐蚀电气设备，影响生产效率。因此，解决微水超标问题十分必要。

1. LW8-35型SF6断路器结构

LW8–35型SF6断路器结构以落地罐式为主，由电流互感器、外科、吸附器、连杆以及底架等构成。三相气体可通过通管相互连接，以确保断路器功能能够有效实现。断路器部分参数见表1。断路器中，SF6气体为电力领域常用的绝缘介质，分闸时在气体的作用下，电弧熄灭后的热击穿问题能够被有效规避，进而确保电气系统能够安全运行。断路器内，电流互感器以双铁芯式为主，运行时，借助SF6气体绝缘，稳定性强。但受多因素影响，一旦断路器微水超标，其功能极容易收到限制，对电力系统的运行会产生较大的阻碍。解决上述问题，是提高电气设备运行效率的关键。

表 1 LW8-35型SF6断路器参数

2. LW8-35型SF6断路器微水超标的原因

LW8–35型SF6断路器微水超标的原因如下：（1）SF6气体需由人工合成，生产过程中，如含水量控制不佳，导致气体含水量超标，在将气体应用于断路器中时，断路器即可出现微水超标问题。（2）断路器装配过程中，空气湿度过大，致使水分进入其中，容易导致微水超标。（3）绝缘材料本身含水，在长期使用过程中，其中的水分容易进入到断路器当中，致使微水超标的问题发生。（4）为延长断路器的使用寿命，有关领域通常会将吸附剂置入其中，以吸附水分，确保断路器内部保持干燥。如吸附剂未及时更换，导致其中的水分释放，同样容易引发微水超标。（5）断路器破裂，外界水分自渗漏点进入断路器内部，容易导致微水超标。

3. LW8-35型SF6断路器微水超标的处理方案

■3.1 微水检测方法

可采用电解法、露点法、重量法以及阻容法检测SF6气体的含水量，视检测结果，判断是否存在微水超标问题：

3.1.1 电解法

（1）准备电解池，使SF6气体在其中通过。（2）待SF6气体分解成为氧气及氢气后，通过对分解后的气体量的观察，判断含水量。分解得到的气体量越高，代表微水含量越高。如未见氧气与氢气生成，则表明无微水超标现象。（3测量前，需对电解池的气路进行干燥处理，以免对实验结果的准确度造成影响。电解法的优势在于费用低，但前期处理较为繁琐。

3.1.2 露点法

（1）采用镜面冷却技术，使镜面冷却。（2）观察镜面是否存在凝露。（3）通过对露点温度的观察，判断断路器是否存在微水超标问题。（4）采用上述方法测量，优势在于简单方便，但同样存在一定的缺陷，主要体现在对低温低湿气体测量不准确方面。

3.1.3 重量法

（1）无水五氧化二磷可吸水，可利用其特点，将其应用到微水检测过程中，判断断路器是否存在微水超标问题。

（2）将无水五氧化二磷置入待检测的断路器中，一段时间后取出。通过高精度秤，称量五氧化二磷的重量。（3）将称量得到的重量，与无水五氧化二磷的重量对比，判断断路器是否存在微水超标的问题。采用上述方法检测，优势在于简单方便，缺陷在于对SF6气体流量及数量的要求高。如微水超标量较少，测量则很难获得准确结果[1]。

3.1.4 阻容法

（1）将高纯度的铝棒表面镀上多孔网状金膜，使铝棒与金膜之间形成电容。（2）通过对电容值大小的观察，判断断路器中SF6气体是否存在微水超标问题。（3）采用上述方法测量，优势在于响应速度快，对测量场合的适应性强缺陷在于精度差。

有关人员可视自身需求，选择不同的方法测量断路器SF6气体的含水量。

■3.2 LW8-35型SF6断路器微水超标的预防及维修

3.2.1 控制材料质量

（1）生产过程中，严格控制SF6气体含水量，确保含水量达标后，方可将其用于断路器的设计中[2]。（2）严格控制断路器装配环境的湿度，避免水分进入量过大，降低微水超标率。（3）及时更换绝缘材料，在绝缘材料老化、释放水分之前，采用新材料将其替换，保持断路器内部干燥。（4）及时更换吸附剂，避免吸附剂释放水分，对断路器内SF6气体质量造成影响。（5）及时对断路器进行检修，发现破裂等问题，及时维修。

3.2.2 提高维修水平当微水超标问题发生后，需采用以下方法对其加以维修：（1）将断路器SF6气体挡板打开，拆卸螺帽。观察密封圈及阀芯等是否存在密封不严的问题。如密封圈断裂，或阀芯变形，需立即更换[3]。（2）排气：回收故障断路器中的SF6气体，使断路器处于真空状态，采用氮气冲洗。按照国家标准要求，净化SF6气体，待含水量达标后，可将气体重复使用，以降低成本。（3）处理分子筛：在做好防护措施的基础上，将分子筛取下，采用塑料封好筛口。将吸附剂取出，置于300––500℃环境下烘烤，30––120min内，视吸附剂干燥情况，停止烘烤。待冷却后，将吸附剂重新置入断路器内以吸附水分。（4）分子筛回装：更换密封圈后，将高真空硅脂涂抹在圈体表面，提高密封效果。（5）微水试验：准备断路器自封头及密封圈等材料。准备组合扳手、湿度测试仪及微水仪等设备，进行微水试验。参考实验结果，将故障解决。

■3.3 微水在线监测系统的设计

3.3.1 系统构成及原理

系统由压力变送器、A/D转换器、温度变送器、上位机以及露点变送器等构成。同时包括压力传感器、温度以及露点传感器等设备。断路器运行过程中，系统可实时监测压力、温度以及露点等信息。通过A/D转换器，完成从数字信号到电信号的转换，继而将其输入到微处理器中。微处理器经计算，即可判断出断路器是否存在微水超标问题。

3.3.2 单片机的选择

（1）单片机以C8051F410为主，线性度强，可有效矫正电路误差。（2）单片机ADC以12位为主，电压基准1.5V、供电电压2.0～5.25V、LDO稳压器2.1～2.5V。

3.3.3 硬件设计

（1）压力传感器结构以不锈钢隔离小型结构为主，量程范围大。工作电压1～5V，环路输出4～20mA、比例输出0.5～4.5V。传感器具有较强的环境适应性，及时在恶劣的环境下，仍能够保持较高的精度。用于断路器微水超标的在线监测中，较为适宜。（2）露点传感器采用自动校准技术设计，可在低温下自动校准。校准周期常，调试方法简单，维修便利，可有效降低维修费用。（3）温度传感器检测温度范围为 –55℃～+125℃。工作电压 3～5.5V。

3.3.4 设备设计

（1）设备需使用三通，三通设计应满足无泄漏标准要求。（2）监测器接口、气室以及三通的连接部位材料以金属为主。（3）密封圈采用三元乙丙胶材料设计。压缩量18––20%，采用冷冻修边法提高其光洁度。

3.3.5 设计结果

将微水监测系统应用到断路器的微水监测过程中后的1年内，断路器未发生过微水超标的问题。系统应用效果较好。

4.结论

研究发现，导致LW8–35型SF6断路器微水超标的原因，与设计水平低及维护效果差有关。控制断路器装配环境的湿度、降低SF6气体含水量，是预防微水超标的主要途径。另外，还可采用信息系统，对微水含量进行监测。采用重量法等方法，人工检测微水量。以判断是否存在微水超标。如发现微水超标，需立即对其进行处理，以提高断路器的使用性能。

＊ [1]蒋伯付. SF_6断路器SF_6气体微水超标原因分析及改进措施[J/OL]. 中国高新技术企业,2016,(01):25-26.

＊ [2]马学华,邢文超. LW8-35型SF_6断路器微水超标的处理[J].农村电工,2014,22(01):36-38.

＊ [3]李波. 六氟化硫断路器微水超标原因分析及降低含水量控制措施[J]. 电气开关,2013,51(02):80-81+85.