浅谈sf_6及其检测仪器的监督管理

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1、浅谈SF6及其检测仪器的监督管理河北省电力试验研究所 (050021 石家庄) 康卫理1 SF6绝缘电气设备的概况随着电力事业的飞速发展,越来越多的SF6开关及全封闭组合电器投入建设和运行。由于SF6气体优越的绝缘灭弧特性,超强的化学稳定性和少维护的特点,受到运行单位 的欢迎。 现在许多已投运的油绝缘开关也逐 步向以SF6气体为绝缘介质的无油化开关改 造。 但是,少维护并不等于免维护,只有充分 了解SF6气体的物理、 化学及电气特性,掌握其在电力系统应用中的技术特点,在SF6气 体开关的建设、 充装、 及运行中加强监督管 理,才能充分发挥出其少维护的优势,达到提 高工效,安全生产的目的。SF6

2、在常温、 常压下是一种无色、 无味、 无毒、 不燃的化学惰性气体,密度约为空气的6 倍,一定压力下可液化。 其物理特性见表1。SF6以优异的绝缘特性和灭弧性能,用于断路器、 变压器和电缆等电气设备,显示出常 规介质如空气、 矿物绝缘油等无可比拟的优 越性(见表2)。SF6气体在电气设备中的应表1 SF6气体的物理性质序号性 质数 值1熔点? -50 .8 2升华温度? -63 .8 (101.3 kPa)3临界温度? 45.644临界压力?MPa3.855质量密度(气态)?gL-16.16 (101.3 kPa)6介电常数1.002 (101.3 kPa)7分子量1468原子的电子亲和能?eV

3、4.10 (F)用,大幅度提高了开关运行的稳定性和可靠 性,从而在开关的常规检测、 运行维护等方面大大降低了检修试验人员的劳动强度。 特别 是SF6全封闭组合电器(GIS)技术在城网供 电中的应用,使变电站大大缩小甚至转入地 下,大幅度降低了变电站的占地面积,节省了 宝贵的地面资源。 由于这种绝缘介质的应用,也相应地推动了电网技术的进步,加快了电 力建设速度。 在法国、 美国、 德国、 日本、 瑞士、 加拿大等国家, SF6绝缘电气设备已得到广泛经济运行调度方案,由经验型调度提高到分 析型调度。f.实时无功优化的计算,数据详细准确 (包括离线和实时数据)。 为此,要求远动采集实时数据的遥测和遥

4、信正确无误,这是保证 优化计算结果正确的重要条件。g.依照不同运行方式,根据负荷和季节 变化,及时进行优化计算。 调度员和有关方式 人员依据计算的结果,及时地制定出变压器 分头调整和无功补偿设备投切的无功调度方 案,运行电压才能得到及时优化调节,从而获 得最佳降损节能的效果。h.从供电电网分析可知:只需通过采取 简单的技术措施(调整变压器分接头和及时 投切电容器)就可以取得可观的经济效益,满 足用户对电压质量的要求,所以无功电压运 行优化的前景是十分广阔的。参 考 文 献1东北电业管理局.电力系统运行操作和计算.北京:水利出版社,19772 T. J. E米勒.电力系统无功功率控制.北京:水利

5、电力出版社,1990(收稿日期1998207202)531999年第2期河 北 电 力 技 术第18卷表2 SF6与空气和绝缘油之比较比 较 对 象空 气绝 缘 油绝缘耐力23倍电弧时间常数? s空气=1 SF6=10-2介电常数同等在与固体组合的情况下不如绝缘油电弧作用下分解SF6会生成有毒的分解物因电弧分解可能爆炸(油)不燃性闪点140(油)冷却性比空气好热导率为空气的1?4.5防音性比空气好比油好热稳定性200以下(SF6)105以下(油),比油好热损坏在SF6气氛中不发生材料的劣化变质(比空气好)油本身发生劣化损坏,比油好应用。 我国从60年代开始研究SF6电气设备,现已有各种不同电压

6、等级,不同型号的国产和进口设备投入运行。 我省SF6电气设备虽然应用较晚,但最早投用的也有十余年运行史。 据不完全统计,目前共有电压等级从几万伏到500 kV的SF6断路器和全封闭组合电器计432组(台)投入建设和运行,已具有一定规模。 本世纪末,还将有更多的500 kV、110 kV及220 kV变电站投入建设和运行。面对河北省SF6电气设备的飞速发展,对SF6气体质量及运行中的监督、 试验检修人员的技术水平,有了进一步的要求。2 SF6及其检测仪器的管理多年来,电力系统对SF6绝缘电气设备的运行特点、 安全管理、 质量监督及SF6气体杂质分析等方面作了大量试验研究,已积累了较为丰富的经验,

7、制定出有关各项标准、 导则、 规程和试验方法,并在各网局、 省局建立了以电力部技术监督部门为领导的各级技术监督中心和监督网络,以保证电力安全生产。为加强我省SF6的监督,笔者结合本省的具体情况对河北南网各单位SF6监督的现状就以下几个方面提出建议和要求。2.1 SF6气体监督管理SF6气体的质量直接影响了以后检修试验人员的人身安全和电气设备的安全运行,是SF6电气设备监督的关键。2.1.1 SF6新气使用监督管理 河北省部分大、 中型变电站一般是由省 电建公司和省送变电公司承建,而部分小型变电站及系统外自备变电站SF6电气设备则 由各电业局下属变电工程部门安装。SF6监督 检测中心报表分析和调

8、查发现,现场安装中 个别单位对SF6气体质量控制不严,忽视对 新气的送检验收工作,在认识上存在误区。SF6气体在化学稳定性方面是一种优良的惰性化合物,常温下不易发生化学反应,但 在一定条件如电弧高温下易分解成复杂的产 物及不稳定粒子,因而可在开关拉弧过程中 吸收大量能量,起到灭弧作用。 另外,由于SF6在电弧作用下发生分解时,它不会象绝缘油那样产生能导电的碳原子,而且由于SF6 及其大分子低氟化物中F原子的强电负性, 在电弧中能吸收大量的电子,降低了使电子 再次冲击能力,也起到熄灭电弧的作用。 上述 这些活性粒子在电弧熄灭后,大部分又可重新复原成SF6分子。 但是,如果SF6气体中含有杂质如空

9、气、 水分等,则由电弧高温生成的活性粒子极易和这些杂质及设备金属材料化合生成危害极大的固体或气态酸性化合物(见图1 ),这些化合物不但会造成电气设备的腐蚀,而且其固态化合物还会沉积于绝缘体表面,在水分存在下引起沿面闪络电压降631999年第2期河 北 电 力 技 术第18卷图1 SF6在电弧作用下的分解反应低等电气故障。 而且,所生成的气态低氟化物大部分有较大毒性,严重威胁着试验检修人 员的身体健康(有关低氟化物在空气中的允许含量见表3 )。表3 空气中SF6及分解产物的容许含量毒性气体及固体名称容许含量(TLV2TWA)毒性气体及固体名称容许含量(TLV2TWA)SF6? LL-11000S

10、iF4?mgm-32.5SF4? LL-10.1HF4? LL-13SOF4?mgm-32.5CF4? LL-12.5SO2? LL-12CS2? LL-110SO2F2? LL-15AIF3?mgm-32.5SO2F10? LL-10.025CuF2?mgm-32.5SOF10? LL-10.5Si(CH3)2F2?mgm-31当然,在SF6气体中含有超标的空气,水分等杂质时,新安装的开关设备在电气试验 中,不一定有明显异常,但安装单位不应掉以轻心,因为在长期运行中,空气、 水分等杂质 的存在,对设备及试验检修人员危害较大。 因而必须在设备新气充装(或补气)前按规程对新气进行抽检,送电力系统

11、SF6监督检测中心进行全分析验收试验,合格后方可使用(有关新气质量标准见表4 )。 有关新气质量的监督管理,除建设安装单位技术专责人把关 外,还应建立完善的新气验收试验台帐,有条件的实行微机管理。 工程验收使用单位在交接验收时,应仔细检查安装单位送检试验台账及试验报告。 在这里推荐由系统内SF6监督检测中心对局内SF6新气实行统一管理,表4 SF6新气质量标准项 目质量标准密度?kgm-3(20,101.3kPa)6.16生物毒性无毒酸度(HF的质量分数)?10-60.3可水解氟化物(HF的质量分数)?10-61.0矿物油的质量分数?10-61.0空气?%0.05四氟化碳?%0.05湿度(质量

12、分数)?10-68纯度?%99.8这样不但保证了新气质量,而且还减少了送 检单位频繁的送检工作。2.1.2 SF6运行气管理 现场对SF6运行气的监督,目前主要是水分检测和检漏。 就河北省的具体情况而言, 早期投运的SF6断路器已运行10余年,正处 在故障多发期,对SF6的监督管理工作也亟 待加强。 在SF6断路器长期运行中不可避免 地需要按规程进行检测,补气等操作,由于设备微漏或不规范操作均有可能导致气体水 分、 空气含量增高,因而运行单位必须按规程 要求对断路器SF6气体进行定期检测及检 漏,发现问题及时处理。 从各单位报表分析,河北省一些变电站 个别SF6断路器气体水分含量高达280L?

13、L左右,已接近运行允许值300L?L ,对这 些断路器应增加检测频度,一旦发现超标,应 及时用回收装置进行处理。 在检漏方面,泄漏 主要发生在断路器气体压力指示仪表上,个别断路器泄漏是由于接口密封不良或密封垫 老化脆裂所致,此类故障可在设备安装或检 修时避免或排除。2.2 检测仪器的管理 运行单位对SF6检测仪器的维护管理至关重要,其数据直接反映出断路器内部气体 的质量和运行情况。 在检测工作中发现,目前 所使用的一些水分仪和检漏仪检测稳定性较 差,其数据曲线随工作环境、 维护良好程度、 使用时间等因素均有不同程度的改变。 如图731999年第2期河 北 电 力 技 术第18卷图2 水分仪校验

14、曲线图3 检漏仪校验曲线2、 图3微水仪、 检漏仪校验曲线可见,随着 使用时间的变化,其数据工作曲线发生漂移, 这就要求仪器要进行周期性校验。 要求上述2类仪器须专人维护保管,每年必须校验1 次,而且仪器的校验记录应如实载入年报。3 小结据电力部电力科学研究院 一九九六年 全国高压开关工作总结和事故分析, SF6电 气开关事故随着早期投运的220 kV和500kV断路器及GIS运行已有十几年,到了事 故多发期, SF6电气设备事故发生率也有逐年 升高的趋势。 有关SF6气体故障率也有所升高,而事故发生原因主要来自设备安装及补气过程。 一些网局专门针对设备安装及SF6监督制定了行之有效的管理办法和管理措施。 随着我国电力安装和运行逐步走向正规化和规范化,配合省局质检站对电力建设,安装运行部门标准化管理监督工作的纵深化,我省SF6监督检测中心也将加强各单位有关SF6气体及仪器管理的监督。 因而,各级有关部门应建立健全对SF6气体质量监控措施,坚持按有关规程要求对SF6新气,运行气及检测仪器进行检测或送检,严格把关。(收稿日期:1998208227)831999年第2期河 北 电 力 技 术第18卷