SF6断路器检修及方案设计

1、目 录摘 要1第1章 绪 论2第2章 牵引变电所断路器简介32.1 断路器简介32.1.1 SF6断路器基本结构32.1.2 SF6断路器主要组件42.1.3 SF6断路器特点和作用52.2 牵引变电所SF6断路器工作原理：62.2.1 SF6气体性能62.2.2 SF6灭弧装置的原理7第3章 SF6断路器检修与方案设计103.1 牵引变电所SF6常见故障与分析103.2 SF6断路器检修方案设计113.2.1 准备工作113.2.2 办理相关工作票123.2.3 检查项目123.3 SF6断路器气体泄漏解析过程133.3.1 气体泄漏的表现形式133.3.2 检修过程143.4 对SF6断路

2、器定性检漏153.5 检修注意事项163.5.1 SF6气体泄漏163.5.2 检查二次回路163.5.3 处理机械故障173.5.4 SF6断路器故障处理的几点建议173.6 防范措施18结论19致 谢20参考文献21摘 要随着电力系统中的运行技术迅速的发展，具备运行能力最安全、最可靠的就是SF6断路器了，它是利用气体转换动能来迅速工作，在电力系统中具有很大的影响，传统的断路器与之相对比,它在运作功能上存在明显的优势，它具有工作气压低、灭弧功能高、循环应用能力极好的优点，其综合性能及环境适应能力也极好。介于目前我国在发展SF6断路器这块还在慢慢成形状态，创立规模上还没有一套完整的体系，且SF

3、6断路器标准使用规范也在慢慢完善中，如果SF6断路器在使用过程中有故障产生，对电力系统的运行就会产生不可避免的影响，甚至气体泄漏影响空气质量，造成污染。在操作过程中，要使SF6断路器在电力系统能够安全、稳定的运行，本文着重对SF6断路器的检修过程、气体检漏进行了解和解析，并有针对性的采取预防措施。其次，对SF6断路器故障原因进行一个大概的描述，并对实现变电运行的安全性与稳定性提出处理措施。关键词：SF6断路器；故障描述；气体泄漏；防患措施22第1章 绪 论随着交通供电系统高压电气设备在系统及用户中起着重要的作用，它直接影响系统的安全供电和可靠供电。在所有的牵引变电系统中，断路器是最主要也是最有

4、效的设备之一，因为它不但能够在电力系统转换输而且还能安全可靠地开断故障电流，在其他状态下还能再安全进行投入。如今社会发展迅速，我国的电力系统也随之加速发展进程，各电力系统都不断推出新的产品，因此持续使用传统油断路器已开始渐渐被淘汰，因为它已经无法满足电力系统发展的需求，在这个基础上，SF6断路器已广泛应用于断路器领域，这就使SF6灭弧气体起十分重要的作用了。在SF6断路器中，SF6气体具有绝缘性能好、适应环境能力强、开断性能良好、重量较轻、设备轻小、载流能力很强、灭弧能力好等优势。因此，其价值也得到了广大认可。可是，就目前发展来看，出产SF6断路器有很多制造商，不同的制造商家有不同的使用标准和

5、设计结构，因此，针对SF6断路器气体泄漏的故障检修进行以下描述。第2章 牵引变电所断路器简介断路器具有开断正常负荷电流和短路电流等作用，能够利用快速的灭弧来保证电力网能安全、稳定的运行，是电力系统中不可缺少的元素，因此，不断加强断路器的管理，是我们必不可少的工作内容；在高电压电力系统中，为了保证高效率的运行，sf6断路器已经得到了极大的推广，它具有无油化要求的特点；因此，对于熟练的掌握好SF6断路器使用以及相关知识点的应用是十分必要的，同时对于我们来说是学习必不可少的工作内容。本次内容讲述了断路器是由什么组成的、以及SF6断路器具有的基本结构。2.1 SF6断路器型号说明断路器型号（拼音和数字

6、表示）（1）种类：S:少油，D：多油，Z：真空，L:SF6（2）场所：N表示户内，W表示户外（3）断路器表示法中拼音后面的数字代表几种不同的意思，其中额定电压、额定电流、额定开断电流几种表达法是最常见的，如改进型用G表示，防污型用W表示，拼音的额定电压数字表示特殊性能。常用型号：sn10-10、dw13-35、zn12-40.5、lw14-110。2.1.1 SF6断路器基本结构图2.1 SF6断路器基本结构以下几个部分则是SF6断路器的组成：（1）破碎部件：断路器，灭弧装置和导电系统的动、静接触。（2）支持元件：断路器外壳、支持瓷套。（3）底座。（4）操动机构。（5）传动系统。2.1.2 S

7、F6断路器主要组件（1）灭弧结构：电弧可以根据不同的方向来分类作用，灭弧装置中最重要的组成成分就是灭弧室了，灭弧室有自能式和外能式这两种类型。（2）绝缘结构：由导电部分组成的接地、相间和绝缘之间的断裂的三个部分。（3）导电触头：有主触头、弧触头、控制触头和辅助触头等这四大类型，这是按照功能划分的，而分静触头、动触头、中间触头则是由所处的位置决定的。图2.2 SF6断路器组件（4）机械传动方式和变直机构 传动方式有连杆传动、齿轮传动、链条轮或凸轮传动四种传动方式。 动态接触杆的工作运行是通过线性运动操作的，变直机构通过有导向和无导向来工作、它的形状有准确椭圆和近似椭圆机构这两种类型。图2.3 混

8、合式结构（5）密封圈：是由平板形密封圈、O型密封圈等几种类型构建成的一个密封组。（6）操动机构型号表示方法：第一个拼音字母执行器（C），第二个拼音表示执行器类型，如DT电磁，弹簧，QY液压气动；如CY3-、CT24、CD5-XG、CD11-X、CT8-14、CD10-、CT19、CT14、CQ6-、CQ9等，第三个拼音的意思是设计序号，第四个拼音则是其他特征的意思。操动机构包括闭合机构、保持机构、制动机构、输出装置、辅助设备。2.1.3 SF6断路器特点和作用（1）SF6气体是一种无色无味的惰性气体，不易燃烧，因而具有良好的绝缘与灭弧性能，相比较于其他气体，六氟化硫气体存在明显的优势。六氟化硫

9、气体作为推动断路器的使用，其具有的绝缘性能和灭弧介质使其称为一种新型的高压断路器，用来吹灭SF6断路器电弧是它一个更具优势的特点。（2）SF6断路器同时还拥有超强的开断性能，对于故障区或是电网要是受到了多次雷击而造成的短路故障或是异常开断等条件下顺利的进行安全开断。SF6断路器的绝缘性能很好，通常作为负载关闭场所，用作发电厂、变电场所的控制开关和保护开关。（3）具有良好的电流开断特性是SF6断路器的特点之一，即使是在电流在很小很小微弱到一安以下的情况下，电弧截面很细很细时也能够进行灭弧。而且当电流很小时，其产生的电压也很低。（4）SF6断路器灭弧系统还具有很好的密封构造，气体可以从SF6断路器

10、中排放的几率微乎其微，大幅度地降低了在操作过程中产生的操作噪音。SF6断路器结构比较简单，外观规格且紧凑，最利于使用的便是安装面积小。图2.4 高压SF6断路器 2.2 牵引变电所SF6断路器工作原理：六氟化硫断路器在工作过程中存在明显的优势，运用气体作为灭弧介质来实现对输变电系统的保护、控制及操作，用于分合额定电流、故障电流或转换线路。同时六氟化硫是一种惰性气体，它的绝缘性与灭弧性的特点发挥了很大的作用。2.2.1 SF6气体性能（1）SF6气体性能 SF6气体比热度很高，为97.1J/（mol）,比空气的大，与其余的断路器相比较，SF6气体具有相对较强的散热能力。 六氟化硫气体在低温下不是

11、存气体状态，正常情况下有液化的可能。其他稀有气体在零下一百度以下有液化的可能，因此在低温度高压力下是一定不能使用SF6气体的，没有什么工作效果。从化学角度看，SF6气体是无色无味无毒气体，在相同条件下，SF6气体体积重，空气的体积轻些。优良的绝缘性能是sf6气体的优势之一，在相对均匀的电场中，六氟化硫气体绝缘强度比空气大得多，如图2.5所示，但若含有杂质和水分的六氟化硫气体，绝缘强度就会大大减弱。图2.5 SF6绝缘性能良好的灭弧功能是SF6必备的最好条件之一，约空气的2倍;处在弧芯部分的温度较高，导电性能比较好，下降非常快的是弧芯周边部温度，周围外部低温，散热性能好些；电弧灭火有很大的优势，

12、不会产生过电压过高，当电流为零时，介质会比空气介质和介质更快的恢复。表2.1 SF6气体压力参数【20】序 号项 目单 位数 值1额定充气压力MPa0.62补气报警压力MPa0.560.033断路器闭锁压力MPa0.50.03相对空气开关来讲，SF6断路器的维修检测周期比较长，维修起来也比较简单。在使用过程中正是因为SF6断路器具有很强的绝缘效果，所以产生火灾之类的事情完全有优势避免，对于地下型建筑以及人口密集人流量较大的地方也可以放心使用。在使用过程中有腐蚀性气体逸出，就说明SF6气体中有水分的存在。因此，SF6断路器的水份控制工作尤为重要由于SF6断路器的SF6气体有很好的稳定性能，对人体

13、没有危害，可以允许进行多次开断。2.2.2 SF6灭弧装置的原理六氟化硫气体具有良好的灭弧性能，同时它具有良好的绝缘效果，灭弧性可以用作绝缘介质使用是sf6断路器的主要工作原理，在系统中对输电有良好的保护用、具有控制操作能力，并且具有几种不同极性方向的分闸、合闸及快速自动重合闸等操作功能。在灭弧过程中六氟化硫气体不断发生起伏变化，产生高速气流，其可以用来吹熄电弧。操作到一定程度，绝缘室就会完全冷却下来。渐渐的当高速气流中电弧要开始燃烧的时候，就会迅速地带走灭弧室中的热量，SF6断路器通常用于几十个大气压力的SF6气体、在喷嘴上形成高速气流来灭弧。在运行过程中电弧会迅速的移动速度会不断的加快，同

14、时散热速度和金属蒸汽就会不断的减小，弧熄温度会迅速降到热游离温度以下，其次里面所含的残余物将会被移除。弧熄温度也会大大的减弱当电流接近零点的时候，当电流达到过零后，电弧的直径也明显减少。它是由新鲜压缩的SF6气体取代、然后电弧熄灭。表2.2 空气操作压力参数序 号项 目单 位数 值1额定操作空气压力MPa1.52最高操作空气压力MPa1.653压缩机启动压力MPa1.454压缩机停止压力MPa1.555断路器闭锁操作空气压力MPa1.26断路器解除闭锁操作空气压力MPa1.37重合闸闭锁空气压力MPa1.438重合闸解除闭锁空气压力MPa1.469安全阀动作压力MPa1.71.810安全阀复位

15、压力MPa1.451.55根据断路器的灭弧原理在具体结构上可以分为：（1）双压式灭弧室。是最原始的六氟化硫断路器使用的，随着技术的不断发展已渐渐被淘汰，设计方法与压缩空气断路器是一样。（2）压气式灭弧室。通俗易懂，驱动弧室就是通过压力来操作的，通常只用一种压力来操作，用压力灭弧的过程称为压气罩，压气灭弧所需要的压力分为过程制动杆，将气缸内的SF6气体压缩变换而建立的。在高压力在气缸内达到喷嘴口的作用下，SF6气体通过产生气流从喷嘴吹出电弧。因此，压气式灭弧在操作的时候对开关电源的要求及实施标准都比较严格。同时在制动过程中，灭弧室内的SF6气体将经过回风单向阀速增加到气缸中。图2.6 压气式灭弧

16、室（3）旋转式灭弧室。旋转灭弧室存在有磁吹线圈。在静触头控制电流的时候，就会有电弧产生，此时线圈开始慢慢地接近回路，而被隔离的电弧可以沿触头中心地方旋转从而被熄灭。在动触头之间会有纵横的磁场产生，灭弧室结构是相对简单的，它广泛应用于中压系统中。（4）气自动式灭弧室。就是自身能够产生的能量来灭弧的灭弧室是自动灭弧室，与磁场的原理相类似，利用电弧的能量来加热SF6气体使其自动产生运转动力，电要使电弧熄灭它的热量要达到一定程度形成一个气吹。显然而见，气自动灭弧室所能控制的电流小、电弧产生的能量较弱、气吹吹灭电弧的成效不是很好、所以必须要通过与气压式结构联合起来使用才能达到所需的最佳效果。 第3章 S

17、F6断路器检修方案设计3.1 牵引变电所SF6常见故障与分析（1）断路器拒不分断、通常断路器闭合后仍无动作。断路器的控制机构有时会发生拒动现象，在做出相对应的处理以及解决办法之前，要先了解拒动会产生的原因，是二次回路发生短路，还是弹簧出现松动的原因或是机械部分未安装好。当弹簧使用到一定程度的时候，弹簧储能就会出现故障，但此故障只针对拒合现象而已，进行此类故障的排除与不能自动储能合闸弹簧是一样的。磁铁毁坏、触头多次松动、开关故障等都是常见二次回路故障。处理方法：万用表的功能是多种的，可以用来进行检查对照图纸是否有所改变，一般制动机构工作久了内部回路就会出现故障，要先检查制动机构内部，再测量外围线

18、路回路是否有其他异常。万用表可以用来测量电压和电阻的方法，测电阻时应注意不要引起回路接地、不能在电压环测量。检查之后，如发现内部部件有故障，则及时把带好的设备准备好进行快速更换，如果外围的线路回路出现故障则要仔细的确定好故障所发生的连接点，针对故障进行仔细的处理。（2）接头发热：断路器在空气中使用时间长就会受空气中气体影响被氧化，散发一种异味，接头就会发热，用远红外成像仪能够对接头进行测温，当温度超过一定的标准时则表示有故障。接头接触面处理不当也是故障发生的原因之一，螺丝紧固不当。处理方法：在处理过程中是不能破坏其搪锡层时，要经过仔细的处理才能将接触面的氧化层去除，并涂抹抗腐蚀性的复合电力脂。

19、密封面的接触面不判断螺栓的松紧度，以塞尺检查为准。（3）断路器误分、合闸当断路器正常运行操作过程中，断路器是不能分合闸操作的。同时二次回路和操作机构没有存在任何误操作，故障原因可能是由两个电路没有连接好造成断路引起的，在雨季多的地区里，大多都是操作地区机构防水做的不严密。处理方法：机构械箱内存在有加热驱动装置；通过开启加热装置可以避免误操作，并且要及时带好更换部件，以便及时更换。检查所有可能的渗漏点和有效堵塞；进行有效地干燥处理。（4）SF6气压不足SF6压力表的性能表明SF6压力不足，或远程监控背景显示低气压报警。主要原因是温度降低、连接部件不严密和密度计损坏坏引起。处理方法:SF6检漏仪检

20、测具有专门检测的作用，可以用来检测连接部位，密封件也要进行定期的检查；检查密度计是操作必不可少的仪器，要保证其质量，检查其微动开关是否有粘合和短路的现象。3.2 SF6断路器检修方案设计3.2.1 准备工作图3.1现场准备、工具及材料：接地线、工具箱、防毒面具、防护手套、吸尘器、毛刷、丙酮、弹簧、真空泵、密封圈、绝缘器件；、人员配备： 表3.1 人员配备分类工作人员负责人员监护人员施工前准备4人2人1人基础检查、开箱检查4人2人1人断路器检测及新安装5人2人1人电缆敷设连接4人2人1人调试、试验3人2人1人送电2人1人1人、检修地面铺设防护保护膜，场地要进行完善隔离；、在检修和维护工作之前，工

21、作负责人负责交待工作任务，工作组成员能熟悉操作指导书的内容3.2.2 办理相关工作票（1当母线停电，要办开工手续（2）如动工，要办相关工作票（3）检查验证工作票（4）修前注意事项不要在正合闸的断路器的设备区工作。在断路器动作之前，应关闭合闸弹簧，否则可能会造成割伤或压伤。当关闭弹簧存储时，维护工具从断路器中取出。断路器装备有安全闭锁装置，要保证其功效。否则这会造成人员伤亡或设备损坏。3.2.3 检查项目（1）开关检查，控制箱检查 检查机柜是否变形或错位现象，电器设备连接的地方是否有无松动； 检查柜门是否能开启，门锁的反转是否灵活，否则应及时进行调整。（2）检查控制箱外部的漆面是否完整，标示牌清

22、晰与否，设备表面是不能有放电现象的，如果出现这种情况，就要更换部件，或在放电表面涂上一层硅膜作为临时修复。 用毛刷清扫端子排上灰尘； 吸尘器吸净二次接线室内灰尘； 检查终端是否严密，良好的接触。图3.2现场检查（3）检查部件连接处是否松动，如果出现这种情况就要进行打磨拼接处理，再涂上相应的导电膏来保护。（4）在检测中，查看是否有绝缘件高温而损坏。若无损坏现象即可，否则进行更换。（5）检验力矩式的紧密程度，看是否符合要求，如紧密程度不够就要进行紧固。（6）检查接触头，是否烧损、碳化，并进行处理。（7）操作电路部分检修 分、合闸机构有接头检查，在正常操动力下能稳定、安全的工作，一旦出现问题则更换任

23、何失效的装置。 二次回路检查：检查二次回路时，应在安全连接处处于正确位置，若有松动，则拧紧，若有发热烧毁的现象，则进行更换电刷。 辅助开关触点良好，切换开关位置正确可靠。有接触不良出现应及时更换。 检查接线处绝缘情况是否良好，螺丝有没有松动的现象。3.3 SF6断路器气体泄漏解析过程3.3.1 气体泄漏的表现形式（1）由于液压机构问题处理不当而造成:液压机在投运前由于验收的不仔细、不严格或者直接在露天的环境下进行检修而造成机构元件的污染。（2）密封圈材料本身容易出现的老化现象：由于长时间的使用密封圈等各部件老化。（3）气压表压力数据发生了改变:运行的时候气体压力数值表发生起伏变化。3.3.2

24、检修过程（1）首先，断路器检测时，要先把里面的sf6气体先放掉，检修人员要戴好防毒面具，放出的气体通过10%的氢氧化钠水溶液排出，然后抽离真空，使绝对压力应达到一定值，再用氮气冲洗几次。 表3.2 主要参数 序号名称单位主要数据1SF6气体额定压力（20摄氏度表压）M Pa0.45普通2合闸时间（额定操作电压下）s 0.13分闸时间（额定操作电压下）s 0.064刚合速度m/s3.20.25刚分速度m/s3.40.26主回路电阻（1600A） u 1807年漏气率/年 18SF6气体水分含量u L/L 300（2） 在检修过程中，将吸附剂从设备中取出时，检修人员一定要戴防毒面具或氧气呼吸器和防

25、护手套，并用丙酮清洗金属和绝缘件，防止其残存杂质，然后用吸尘器毛刷来把粉尘清除干净， （3）在打开SF6断路器封盖前所有工作人员要做好防患措施，并远离现场30分钟以上；（4）检查磨损面积大、烧损及腐蚀现象严重的零部件是在在设备解体后，注意接触的面积，对紧固件、弹簧、绝缘件、已老化的密封圈、绝缘件进行更换，以及更换吸附剂等，增强气体的密封性；（5）废弃物可以用20%氢氧化钠水溶液溶解，溶解到达到中性后就深埋，以免引起空气污染环境；图3.3 现场检修（6）使用工业酒精重新清洗零部件，在设备温度80100时将其送进设备内，烘烤4小时后再装配，而吸附剂应在组装前高温内烘干2小时；（7）要绝对避免错误操

26、作在抽取真空泵时，防止引起真空泵倒灌事故，引发人身危险；整个操作过程结束后，要抽取一定值的真空，二次读取真空度值，两者读数之差不应超过65Pa为合格，否则，就需要找到漏气点。（8）气体管道要随时保持干燥，并充满合格的SF6气体；（9）特别是要注意管道、接头、阀门等处，对于10-8atm敏感性泄漏检测SF6气体检漏仪曝气24小时后，所需年漏气率小于1%，含水量小于150PPm。（10）一般组装都有一个技术含量标准，其达到标准是在断路器组装完毕后，按照出厂标准进行机械及电气性能试验，直到达到要求后才能出厂；（11）工作结束后用酒精清洗所有使用过的防护用具，并且检修人员要进行洗澡。3.4 对SF6断

27、路器定性检漏（1）定性检漏和定量检漏这两种是SF6气体检漏的分类。 （2）SF6断路器泄漏部位：检测口、焊缝口、充气口、法兰接头、压力表连接管、密封底座等。 定性检漏在实际应用中是可行的，包括定性检漏、压降法、分割法和局部累积法这四种类型。a. 简易定性法：方法比较简单，可用来查局部泄漏比较明显的地方。一般用检漏仪来对所有组装密封进行检漏。 b. 分割定位法：针对三相SF6气体断路器最有用。c. 压力下降法：就是通过温度的计算或者纵横比较来判断压力的升降，在一段均匀的时间里用精密的压力表来测量SF6气体。（3）定量检漏：一般灌输了气体以后要过一段时间才能操作下一个步骤，测量塑料袋内的SF6气体

28、浓度的变化再根据塑料袋内的体积和包围时间来计算泄漏量，用定量检漏可以检测漏气的多少，开关部件或整台开关被塑料袋罩起来的称为定量检漏再根据塑料袋内的体积和包围时间来计算泄漏量。3.5 检修注意事项3.5.1 SF6气体泄漏SF6在灭弧过程中会产生电弧分解，电弧分解产生的杂质出现在容器内就会使内部发生故障，在进行处理故障的过程中，存在大量已经被污染的零部件，因此，操作人员都必须使用防毒面具，穿好工作服，随时做好预防措施，有时在操作进行过程中气体泄漏比较严重，那么操作人员在10m以内的地方是必须迅速撤离的，直到有标准的规范措施解决了泄漏问题，才能进入该区域。3.5.2 检查二次回路检查前先将制动机构

29、中的弹簧能量都释放以防止机械转动而伤人，测量回路电阻应先将电源退出后用万用表测量，一般带电压测量的电阻值都是错误的数值，并且存在电源短路和电源电路接地的危险现象，在测量电压时，要注意选择正确的齿轮。图3.4 二次回路检查3.5.3 处理机械故障在做任何故障处理之前，必须保障人生安全，要先断电才能继续操作，避免因工作失误和之前准备工作未做好而受伤，在安装螺丝的时候一定要紧固牢靠，防止因弹簧的释放量而误伤。3.5.4 SF6断路器故障处理的几点建议（1）从经济的角度和环保的角度来看，使用SF6气体回收装置回收SF6气体是最好的，断路器内部有时会发生故障，这样减少伤害。（2）在六氟化硫断路器的检查修

30、理过程中，掌握清洁度、密封度两个关键性的要求是很重要的。（3）在日常工作中，加强必须品件的管理和配置，确保能够及时、顺利地进行处理在发生故障的时候。3.5 SF6断路器检查3.6 防范措施（1）六氟化硫气体在运行过程中会有水分产生，控制其中的水分是必不可少的工作。首先，在灌输新气体之前，要根据相应的质量标准对其进行详细的验收检查。在使用过程中，操作不规范或充气装置出现故障影响的时候，就会使六氟化硫气体带入水分，因此，在一定的控制范围内，六氟化硫断路器中含的水分要尽可能的减少。（2）其次，钢瓶的压力也是一个重要影响因素之一，在灌输气体之前必须要进行检测压力，看是否能达到标准的要求。充气完以后，六氟化硫断路器体内的气压就会升高。完毕以后，所有运作的管道都要重新清洗一遍，并用电吹风烘干，随后要拆下接头将其与断路器连接，避免水分渗入到里面去。最后，在安装过程中要采取措施保护好设备。（3）控制固体杂质的措施。在断路器安装的时候，报警回路的检查也是保证断路器能完好工作的保障之一，同时要定期进行检漏。在单位使用仪器设备的过程中，要选择相对比较规范的整体体系设备，选择好的生产厂家是保证仪器质