刘振龙范新林杨戈秀新疆水利水电勘测设计院(830000)

摘要：近年来，SF₆断路器作为一种换代产物被普遍地运用于电力系统中。但就在高冷地域使用时，会泛起一些问题，本文对这些问题进行了分析，并提出领会决的方式。

要害词：SF₆、密度继电器、临界温度

1　引言

SF₆是一种无色无味、没有毒性，化学性能稳定，不燃烧，在常温常压下呈气态的物资。它以其秀的尽缘、灭弧和导热性能，已被运用于10～220kV断路器中作为尽缘中灭弧介。由于SF₆断路用具有秀的开断性能，而且免维护，平安性能高等越性，在我国的很多地域获得了普遍的运用。

新疆引额济克工程水利枢纽"635"电厂与35kV变电所也采用了SF₆断路器，电厂和变电所共有SF₆断路器21台，其中户外型35kV断路器(LW8-35)两台，户内型10kV断路器(LN₂-10)19台，自投运以来，户内型断路器运行情况基本秀，可是，户外型SF₆断路器在运行中由于情况温度的影响，泛起了一些问题。

2　运行中泛起的问题

由于该电厂与变电所位于新疆阿勒泰地域的福海县境内，全年平均气温3.4℃，夏日高气温39.4℃，冬季低气温可达-42.7℃，年平均封冻天数为133天，折合4.5个月。温差较年夜，对户外电气装备的使用情况要求较高。35kV变电所使用的SF₆型断路器在冬季运行中，当情况温度到达-39℃时，泛起SF₆气体压力下降(降至0.39MPa)而闭锁断路器控制回路的现象。而室内使用的10kV的SF₆断路器在冬季运行时，开关室的温度保证在-5℃以上，所以户内SF₆断路器未泛起上述问题。

3　发生问题缘由分析

SF₆是一种年夜份子、密度较年夜的气体(在压力0.1MPa、温度20℃时的密度为6.25kg/m³)，其临界温度(即经由过程加年夜压力可以使之液化的高温度)为-45.6℃(N₂为-147℃，O₂为-118.8℃)，常温下SF₆气体压力与温度成正比，压力对SF₆气体的尽缘强度有较年夜的影响，在较平均电场下，尽缘强度随气体压力的增加而增加，但增其实不成线性比例。

SF₆和其它物资一样，有固态、液态、气态三种状态，SF₆物资的三态转化临界点图，如图1所示：

图1　尽缘气体温度

图1中KTS曲线暗示气态转变为液态或固态的临界限，也就是饱和蒸汽压X曲线。曲线之右侧为气态区域，曲线之左侧为液态和固态区域。由图1中可查得，-20℃时额定压力为0.6MPa，尽对压力为0.7MPa的SF₆气体，可查得其密度约为47kg/m³，响应的液化温度约-26℃。而LW8-35型断路器的额定压力为0.45MPa，所以，当情况温度为-37℃时，断路器本体内的SF₆气体就会转化为液态。假设此时分闸，断路器的灭弧能力将会下降，可能造成断路器事故。

对泛起的问题进行探讨分析，可知SF₆型断路器的使用情况条件为-30℃～ 40℃，额定压力0.45MPa，闭锁压力0.4MPa，分析成效也能够用玻义耳-马略特气体状态方程PV/T=P₁V₁/T₁进行计较验证。其中：P为压力；V为体积；T为温度(尽对温度)；P₁为变化后压力；V₁为变化后体积；T₁为变化后温度。

当体积不变，SF₆气体压力随着温度的变化而变化，可计较出LW8-35型断路器的SF₆气体压力变化值，将参数代进式中得：

P₁=P×T₁/T0.45MPa×(273℃-39℃)/(273℃ 20℃)=0.36MPa

当SF₆气体温度由20℃变至-39℃时，SF₆气体压力由0.45MPa变至0.36MPa，已低于闭锁压力0.4MPa了。

凭据断路器的控制、庇护原理可见，断路器本体中的SF₆气体压力由装于操作机构箱的压力表监测，当压力由于温度影响降至0.4MP时，压力表的常开接点打开，闭锁了断路器的跳闸回路，假设这时候线路发生故障，庇护启动后，而断路器不能靠得住动作，将会引发事故扩年夜，造成庇护越级动作，或是装备损坏事故的发生。

经由过程上述分析，可知造成SF₆气体压力下降而闭锁断路器控制回路的现象是由温度下降引发。

4　解决问题的两种方式

为了避免上述事故的发生，保证LW8-35型断路器在冬季能够平安运行，经由过程以上分析，可采以以下措施：

(1)　给SF₆气体加热

经过对该断路器的外部结构进行研究，在断路器底部与根蒂根基支柱之间的空间(年夜小为2.74×0.85×0.32m、L×W×H)，可以在底部安装一个加热装配，装配由温控器(ETS-2型)、交流接触器、电热器组成，使用交流220V电源，加热功率1500W左右，当加热装配内部温度低于5℃时，装配自动投进，起头加热，热经由过程断路器底部的金属外壳传递给断路器内部的SF₆气体，加热装配外面用保温材料密封起来，可以避免热散失，当加热装配内部温度到达20℃时，温控装配自动遏制，起头保温。经由过程上述措施，可以避免SF₆气体压力由于情况温度下降而泛起闭锁控制回路和发生液化的现象。

(2)　将普通压力表更换为密度继电器

由于SF₆气体压力随着温度的变化而变化，用普通压力表来监视SF₆气体压力的泄漏，在正常运行中分不清是由于真正存在气体泄漏，仍是由于情况温度而造成对SF₆气体压力的变化，而密度继电器只反映SF₆气体密度的变化，它能自动批改温度对压力变化的影响，所以将普通压力表更换为密度继电器后就可消除上述影响。

在解决35kV变电所LW8-35型断路器的问题时，采用了将压力表更换为密度继电器的法子。几年来在运行中再未泛起因情况温度下降而泛起闭锁控制回路的问题。

5　竣事语

综上所述，工作在高冷地域同的SF₆断路器选型时，应充实斟酌当地的情况温度，保证所选的SF₆断路器使用条件能够知足当地的情况温度。