SF6断路器水分超标问题的原因分析

【SF6断路器水分超标问题的原因】

原文标题：SF6断路器水分超标原因的分析及现场处理

SF6气体有着高耐电强度和良好的热稳定性，在电气设备中有着广泛的应用。

SF6断路器就是用SF6气体作为绝缘和灭弧介质的一种高压断路器，由于SF6断路器具有体积小、开断能力强、维护检修工作量小等优点，被电力系统大量使用，在有些发达国家SF6断路器几乎全部代替了空气断路器和少油断路器。

因此，SF6断路器的维护和检测显得十分重要。

1 情况简述

2003年4月21日，丹江口电厂试验人员在进行正常的SF6断路器水分检测过程中发现一台LW14-110型SF6断路器水分超标，达1500μl/l，为排除仪器和环境因素的原因，经多次复测和与SF6新气的对比，证明确为断路器水分超标。

随即对这台断路器的SF6气体进行了处理，处理后的断路器的水分为300μl/l，正常后投入运行;2004年4月20日，再次发现其水分超标，为823.9μl/l，为此，再次对其进行彻底处理。【SF6断路器水分超标问题的原因分析】

2 断路器中SF6气体水分超标的危害

SF6气体的化学性质极其稳定，但在开断大电流时的强烈弧光放电，会使SF6气体生成离子和原子团，灭弧后，大部分又重新复合成SF6，一小部分会生成含硫低氟化物，而这些含硫低氟化物当有水分和氧气存在时，会腐蚀设备内部的金属部件，加速绝缘材料的老化，降低SF6的电气性能。

水分的存在一是会使产生水解反应生成SO2和HF。SO2与H2O反应生成亚硫酸，而低氟化物也会水解：H2O+SF4=SOF2+2HF或SF4+3H2O=H2SO3+4HF+S等。

二是与金属部件的反应：3SF6+W=3SF4+WF6及SF6+Cu=SF4+CuF2后的生成物再与水的反应为WF6+3H2O=WO3+6HF等,而氢氟酸和亚硫酸均可严重腐蚀电气设备。

三是在设备内部结露，水分附着在断路器内部金属和绝缘材料表面，降低绝缘性能产生沿面放电。

3 断路器中SF6气体水分超标的原因

一是生产安装过程中带入的水分，包括吸附剂带入的、零部件带入的、充气过程中带入的等，因为安装完毕后虽然要进行抽真空干燥及用SF6新气冲洗，但附着在断路器内部表面及冲气管路中的水分不可能完全处理干净。

丹江口电厂这台断路器在首次发现水分超标时，首先怀疑的也是设备运行一段时间后，随着时间的延长，水分逐渐释放出来的缘故，因为，同时检测其他时段安装的SF6断路器均未发现水分超标，环境湿度及变化也不是太大。

二是断路器密封件处不严，外部水分渗透进入断路器内部所致。虽然SF6断路器中SF6气体的压力比外界气压高，但外界的水分压力比断路器内部高，这是因为断路器内部气体含水量较低，再加上水分子的直径比SF6分子的直径小一些，且SF6分子为正八面体的球形结构，而水分子为细长棒形，在断路器密封薄弱处，内外水分压差大时，大气中的水分会逐渐渗入断路器内部。丹江口电厂这台断路器通过第一次的换气干燥处理后，水分再次超标也说明，一是吸附剂已饱和，不能起到吸附水分的作用;二是断路器密封已存在着密封不严的情况，外界的水分可以渗透入断路器内部。

4 丹江口电厂SF6断路器水分超标的现场处理

4.1 对这台110KV的SF6断路器进行了抽真空换新SF6气体的处理

首先，用SF6气体回收装置将断路器内的SF6气体回收到贮气罐内，再用真空泵将断路器抽真空，然后向断路器内充入高纯氮气(氮气纯度≥99.99%，水分≤50PPM)直到达到断路器SF6额定气压，然后

放掉，再抽真空，来回用高纯氮气冲洗三次，在充SF6新气前，先将充气装置的管道抽真空，再将充气装置与断路器连接后对断路器抽真空，在133MPa时继续抽30分钟以上，然后缓慢充入SF6新气。

4.2 对断路器进行更换吸附剂及密封圈的处理

鉴于第一次处理后水分发生再次超标，这一次准备打开灭弧室进行彻底处理，更换吸附剂及密封圈。由于SF6的分解气体和水汽均比SF6气体轻，因此吸附剂一般都安放于设备内的气流通道中或断路器的上方，丹江口电厂这台断路器的吸附剂就放于静触头座内，断路器的最顶端，为此，必须打开灭弧室。

灭弧室中SF6气体事先回收，断路器处于合闸位置，并采取防分闸的措施，打开灭弧室，取出静触头座，拧开吸附剂的螺丝塞子，将原吸附剂全部倒出，迅速装入新的吸附剂，应注意打开新吸附剂的包装后应立即装入断路器，环境相对湿度为80%时不超过15分钟为宜，吸附剂从安装到装好后的断路器的抽真空时间也应尽量缩短，一般不超过30分钟，以免吸附到过多的水分。

更换吸附剂的同时，更换新的密封圈，首先密封面和密封圈要用无水乙醇清洗干净，无任何异物，密封面不能有损伤，密封胶应涂在密封圈的外侧，外部法兰面也应均匀涂抹一层，以防水和防锈，装入静触头座，按规定力矩均匀旋紧螺丝。更换完毕后抽真空充入SF6新气。

5、现场处理中的注意事项

① 检修环境应干燥洁净。

② 打开灭弧室时应十分的小心，因为静触头座法兰与灭弧室瓷套之间的密封面有密封胶，在拔出静触头座时易粘连，损伤瓷套的密封面，我们在处理的过程中就出现了这一情况。

③ 吸附剂的更换和装入后的抽真空时间应尽可能的短，以免吸附过多的水分。

④ 在充SF6气体时一定要把气瓶放倒，使瓶口低于瓶体，进行液相充气，减少瓶内水分进入断路器中。