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1、LOGO高压高压SFSF6 6气体互感器气体互感器山东彼岸电力科技有限公司引言v随着近几年人们对高压SF6 气体互感器的深入认识， SF6 气体互感器的应用快速增长，其中SF6气体电流互感器，已远远超过油浸式电流互感器的发展速度。但随着SF6互感器的广泛应用，互感器的事故和障碍也随之增多。大纲提要v本次交流主要对SF6气体基本特性、 SF6互感器的结构功能介绍,分析了SF6气体互感器的特点， 运行、检修维护及存在的主要问题及预防SF6气体互感器事故的主要措施， SF6气体互感器的易出现的故障及障碍处理，并对互感器今后的技术发展进行了展望。目录SF6气体基本特性1110（66）kV-500kV互
2、感器运行规范3110（66）kV-500kV互感器检修规范45预防110（66）kV-500kV互感器事故措施高压SF6互感器介绍2国家电网公司十八项电网重大反事故措施6SF6气体互感器常见见故障及注意事项项7一、 SF6气体基本特性1.1 SF6气体介绍 vSF6 气体互感器的绝缘介质为SF6 气体， 0.25MPa压力下就相当于绝缘油的绝缘特性，所 以，相对于绝缘油而言, SF6气体绝缘强度高。 vSF6 气体正八面体分子结构，有极强的吸附电子 能力，称为负电性，比空气高几十倍，具有优良 的电绝缘性和灭弧特性。 v常压下其绝缘能力为空气的2.5倍以上,其灭弧能 力相当于相同条件下空气的10
3、0倍,因此,在电力 工程中得到了广泛的应用。1.2 SF6的气体状态参数vSF6气体的临界温度（即可能被液化的最高温度 ）为45.6，在常温时有足够的压力就可以液 化。 v0.4MPa (20 )时，对应的允许最低工作温度为 -37，-40 时对应的最低允许工作表计气压为 0.33MPa(20 )。1.3 影响SF6击穿电压的因素v电场的均匀性：电场的均匀程度对气体间隙击穿 电压的影响比空气要大得多。 vSF6气体的工作压力：提高SF6工作压力可以提 高击穿电压，但会导致SF6液化，不能无限制的 增加工作压力。 v不纯物： SF6气体中混有不纯气体或导电微粒 时，可显著降低其绝缘能力，导电小桥
4、。 v电极表面：随着电极表面积的增大， SF6的击 穿电压将下降，电极表面越粗糙，则击穿电压越 低。1.4 SF6高压电器绝缘设计vSF6高压电器绝缘结构设计的两个问题： v一是SF6气体间隙的绝缘特性； v设计注意事项： v零部件不能有尖角； v努力避免棒-板间隙设计，采用电场稍不均匀的 同轴圆柱形或同心球形结构设计。 v在稍不均匀的电场中，随着电场距离的增大，击 穿电压增长逐步变慢而出现电压增长饱和的现象 ，因此不能单纯靠增大间隙提高耐受电压。1.4 SF6高压电器绝缘设计v二是SF6气体中固体绝缘间沿面放电的特点： v 影响SF6中绝缘件沿面放电的主要因素是电 场分布情况，最有效的办法是
5、改善棒的电场分布 ，降低最高工作场强，其次是表面清洁度、 SF6电弧分解物及水分。1.5 SF6电器的气体管理vSF6气体的管理包括气体的杂质、水分及密封管 理I.SF6气体的杂质vSF6气体的杂质管理 vSF6气体本身是无色、无味、无毒的,对人体无 害，其纯度99.8%。 v电弧分解气体的毒性及处理 vSF6分解物的毒性 SF6气体被电弧分解后生成许多低氟化物，大多在 极短的时间内复合生成SF6气体，少量残留在SF6 气体中，主要成分是SOF2,SO,CF4,HF及水分。低 氟化物具有毒性，检修产品时尽量小心不要吸入 人体。II.SF6气体的水分vSF6气体的水分管理 v水分进入设备的途径：
6、 vSF6气体本身的水分，按国产气体技术条件规定 含水量（质量分数）不大于1510-6（符合 IEC标准）。 v产品零部件（尤其是绝缘件）中吸附的水分。在 长期运行过程中，这部分水分会慢慢地释放出来 。 v充气时，充放气装置如果干燥处理不好可能带入 水分。II.SF6气体的水分v运行的产品，通过密封圈向设备内部渗入水分。 设备虽然内部气压高于大气压，但就水分而言，外 部的水分压比开关内部要大得多，如果外界气温 更高，则内外水分压差更大，水分通过密封薄弱 环节进入设备内部可能性更大。II.SF6气体的水分v水分对绝缘性能的影响 粗略的讲，当水分不足以在绝缘物表面产生凝露时 ，产品的绝缘性能一般不
7、受影响，在0及以下 水分达到饱和气压时，在绝缘件表面会覆冰霜。 冰霜是绝缘体，也不影响产品的绝缘性能。只有 当水分在绝缘件表面产生凝露时，绝缘性能会显 著下降。 这种现象常发生在气温突变时或设备补气之后 ， 当露水使固体绝缘表面闪络电压降低到正常运行 电压以下时，则固体绝缘表面势必发生闪络，引 起故障。II.SF6气体的水分v例如2001年一起凝露导致的一台110kVPT爆 炸事故： v该设备长期未作预防性试验，设备水分严重超标 ，发生事故前气温由极低又升到最高，在水分凝 结在绕组表面，发生闪络，由于绕组表面绝缘只 是多层有机绝缘薄膜，熔点低、燃点低、容易起 弧，所以，当电压互感器的绕组发生闪
8、络后，会 很快由闪络发展到燃弧，由燃弧引起气体膨胀， 气压急剧上升。如果没有防爆装置，则就可能会 引起爆炸。由此可见，水分对电力设备乃至电力 系统安全运行的危害是相当大的。III.SF6气体的水分检测v水分的检测方法 建议采用微量水分分析仪来确定SF6的含水量。与 仪器连接的管道在使用前应在烘箱中进行干燥处 理，以排除水分，避免造成测量误差。为避免测 量工具含水分造成测量误差，不宜使用氧气减压 阀，应采用微型减压阀。水分控制标准：新设备交接时不大于 150uL/L,投运6个月时测量一次，以后13 年测一次，SF6气体含水量不超过300uL/L。v高压SF6互感器介绍2.1 结构示意图SF6电流
9、互感器T字形壳体传统油浸电容型，U形一次导体2.2 结构说明现在流行的SF6气体绝缘电流互感器多采用倒立式 结构，由壳体、器身、硅橡胶复合绝缘套管、基 座、防爆装置及SF6密度继电器等组成。器身包 括铁心、一次绕组、二次绕组及屏蔽，由盆式绝 缘子支撑；二次绕组经引线屏蔽引至基座的二次 接线盒；防爆装置位于产品顶部；SF6密度继电 器位于基座内部。 110kV500kV SF6电流互感器110kVSF6电磁式电压互感器220kV 以上等级SF6电容式电压互感器2.3 电流互感器主要部件介绍v硅橡胶复合绝缘套管 v套管：高强瓷和复合绝缘套管，瓷质表面稳定性 较好，复合外套的抗污闪和抗震性能较好。
10、v国内厂家大多采用国产硅橡胶，做成单个伞裙， 一节一节粘接在环氧管上而成。这种复合绝缘套 管存在如下隐患：粘结界面性能差，易造成机械 强度低、防水性能差，运行后介损增大、局放升 高，长期运行易发热，使用寿命短等隐患。 v德国瓦克WACKER液态硅橡胶，一次注射硫分 段成型，大小伞裙。复合绝缘套管优点v由于采用防爆膜片，可以使绝缘套管在发生内部 故障情况下不会被断裂，避免了由于瓷碎片飞出 或喷油（指油浸式电流感器）所造成的继发性损 坏，因此安全性能好； v复合式绝缘套管重量轻，仅为同电压等级瓷绝缘 子的1/22/3，便于运输和安装，减少了安 装时损坏的可能性； v复合式套管机械强度高、弹性好、具
11、有较高的抗 地震性能，产品经九度烈度区地震计算分析与耐 震性能评价，并经运输颠簸性试验；复合绝缘套管优点v硅橡胶伞裙易于造型，表面爬距仅需瓷质绝缘的 3/4，可适当地增加绝缘套管的表面爬电距离， 选用大小伞形，尤其有利于防污闪事故； v耐污秽性能好，耐污秽等级达级，可用于环境 条件较差的场所，而不需要常清理或涂抹硅油。2.3电流互感器主要部件介绍v壳体： v钟罩式、T字形。 v壳体工艺：焊接和铸造。两种工艺比较：焊接过 程容易变形，且焊接工艺不易控制，焊缝容易漏 气；低压铸造，一次成型，工艺性好，密封性能 优良。钟罩型、倒置式v钟罩型壳体比“T”字型壳体的电场分布更为均匀 ；倒置式结构一次导电
12、杆直接从铁心中央穿过； 与正立式U型器身相比，一次穿心导体较短从而 大大增加了热、电动稳定性，能满足较大的动稳 定电流的设计要求， 2.3电流互感器结构介绍v内部结构： v内部结构：电容屏和金属屏， v电容屏工艺要求高，存在末屏接地不够可靠、局 放高等隐患 v金属应力锥代替传统的电容屏均压的电场调节方 式，不但使整体局放水平降低而且工艺易控制， 还不会发生由于运输中的振动造成电容屏变形或 内部金属件的磨擦引起污染，更可以提高产品的 抗老化性能，有效解决了电容型结构的安全隐患 。小结SF6互感器内部充有绝缘性能优良、稳定性好的 SF6气体,电场经优化设计、场强均匀、绝缘裕 度大、介质损耗及局部放
13、电小；金属屏结构，硅 橡胶复合绝缘套管为外绝缘的互感器具有电气性 能好、工艺简单、运行可靠、检修周期长、维护 简便、无爆炸和火灾危险。 高压互感器的发展动向v向更高电压等级进军，我国近期将出现的输电电 压为1000kV，因而高压互感器应顺利成章地 扩展到新的电压的等级。 v随着全国电力系统联网的发展，电网容量将越来 越大，要求电流互感器向更高的参数方向发展， 如220kV-500kV级产品额定电流超过 5000A,热稳定电流63KA/3S。高压互感器的发展动向vSF6互感器将获得更为广泛应用，我国城市电网 设备的选择注重小型化、无油化、免维护或少维 护，而SF6高压互感器具有防爆、阻燃、体积小
14、 、质量轻、制造简单、维护方便等特点，因此将 有广阔的市场。 v树脂浇注式互感器，已发展到220kV，估计不 久将有更高电压等级的树脂浇注式互感器出现。 v一种全新原理的互感器电子式互感器将走出 科研性领域。电子式互感器之一 洛戈夫斯基线圈CSN Voltage and Current TransformerCSN voltage and current transformerCSN voltage and current transformer combines a high voltage resistive/capacitive divider and two low voltage c
15、urrent transformer (standard variant) with an optical-digital data transfer between the voltage and current sensor elements (inside the remote data module) and the control room (local control module). The output signals are available in digital or analog format in the local control module for variou
16、s peripheral units like protection relays or meters.500kV光电电子式互感器在500kV郑 州变电站挂网运行电子式互感器 磁光电流互感器MOCT - Magneto- Optic Current Transducer光电式电流/电压互感器用于组合电器v高压和超高压组合电器是近年来设备向小型化方 向发展的一种新型电气设备，是介于常规敞开瓷 柱式电气设备（AIS）和气体绝缘金属封闭开关 设备（GIS）二大产品系列之间的新系列产品， 特点: v以SF6断路器为主体，与其他隔离开关/接地开 关、电流/电压互感器等电气设备元件组合在一 起，形成一个完整的高压开关系统，具有断路器 、隔离开关/接地开关、电流/电压互感器等多 重功能，这是他与常规的仅有单一功能AIS的主 要区别；组合电器v 只包括设备本体以及相应的二次控制、保护 、测量装置，不包括每个进（出）线间隔的母线 ，而且通常为单相设备，即高压和超高压组合电 器的
