SF6开关设备抽真空工艺的探讨MicrosoftWord文档

SF6开关设备抽真空工艺的探讨1序言由于SF6开关设备在电气性能、可靠性、经济性、占地面积等方面表现卓越，该产品逐步为广大电力用户认可，特别是在72.5kV以上电压等级领域中，成为城、乡电网使用的产品。但该设备在安装和检修时，它与空气断路器和油断路器有很大差异，具有特殊性。下面对该开关设备的抽真空全过程，即抽真空的目的；真空、真空度单位及真空区域划分；真空中的绝缘强度；抽真空的程序和技术要求；对技术要求和过程的讨论等6部分做探讨。1SF6开关设备抽真空的目的SF6开关设备，如GCB，GIS，H-GIS，SF6BUS和SF6CT等产品，抽真空是它们注入SF6气体前的一项必要的程序。该SF6开关设备抽真空的目的是：(1)降低SF6开关设备内部的湿度(水蒸汽含量)，即去除设备内部微量水分；(2)作为一种定性检漏的方法。实际操作时，由于种种原因，曾出现过一些误操作，致使产品受损或返修。2真空、真空度单位及真空区域划分所谓真空，是指稀薄气体的状态。凡绝对压力低于正常大气压的状态都可称为真空状态。绝对压力等于0的空间称为绝对真空。真空度是以气体的绝对压力来表征，压力越低为真空度越高。真空度量的单位是：在国际单位制中绝对压力以帕(Pa)为单位(即1N/m2作用力)。我国将真空区域划分为5个区域：(1)粗真空。真空压力范围：1.01×105~1.33×102Pa；(2)低真空。真空压力范围：1.33×102~1.33×10-1Pa；(3)高真空。真空压力范围：1.33×10-1~1.33×10-6Pa；(4)超高真空。真空压力范围：1.33×10-6~1.33×10-10Pa；(5)极高真空。真空压力范围为小于1.33×10-10Pa。SF6开关设备抽真空的压力范围处于1.0l×105~1.33×102Pa，属于粗真空范畴，而真空断路器的压力范围是1.33×10-2~1.33×10-5Pa，属于高真空范畴。二者的绝缘强度截然不同。3真空中的绝缘强度真空中的绝缘强度如图l所示。该曲线是某电压等级真空管电极间距离为20mm时的实测曲线。从曲线的走向不难看出，当绝对压力降至133.32×10-4Pa以下时，绝缘击穿电压基本保持不变，具有较高值。这是因为气体分子的碰撞游离已经不起作用，击穿电压由其他条件如电极表面情况来决定。真空断路器就是利用这个范围获得高的绝缘强度。当压力处于133.32×10-3Pa左右时，绝缘强度开始下降。在133.32×10-1~133.32Pa之间出现拐点，击穿电压到达最低值。此后随着压力的升高，绝缘强度又呈上升趋势，曲线的变化规律符合帕申(Pasehen)定律。4抽真空的程序与技术要求4.1抽真空的程序《高压开关设备六氟化硫气体密封试验方法》GB11023-1989和《气体绝缘金属封闭开关设备运行及维护规程》DL/T603-1996对抽真空顺序和技术要求都有明确规定。后者规定：(1)真空度达到133Pa开始计算时间，维持真空泵运转至少在30min以上；(2)停泵并与泵隔离，静观30min后才能读取真空度A；(3)再静观5h以上，读取真空度B，要求B-A≤67Pa(极限允许值133Pa)合格，否则，要先检测泄漏点；(4)抽真空要有专人负责，要防止误操作而引起的真空泵油倒灌事故。4.2对抽真空技术要求的探讨图2表示200L容器内装入20mL的水，在常温下抽真空的试验装置。试验后，得容器内水分和真空度的关系如下：(1)在1333.2Pa左右时，水分沸腾；(2)在533.28Pa左右时，真空度平衡不变，水分慢慢减少；(3)在266.64Pa左右时，水分已除去。由此可知，如果抽真空至133.32Pa，容器内的水分完全能够除去。本试验若继续抽真空，真空度到达13.332~19.998Pa时处于饱和状态，该饱和点是到达133.32Pa压力后，再抽真空30min的开始点。图3为到达规定真空度所经过的时间。由上所述，采用设备内部抽真空的方法，可除去残存的水分，但是从有机绝缘材料中析出的水分也用抽真空的方法除去的话，则必须进行较长时间的抽真空，这部分水分必须用吸附剂除去。上述介绍可了解用抽真空去除水分的过程和试验结果；也可了解标准中所规定的133.32Pa和继续抽真空30min的作用。5对抽真空程序的探讨进行抽真空程序经常会遇到以下5种误操作，要注意防范。5.1抽真空和真空保持时应施加的电压SF6开关设备的抽真空属于粗真空范畴；绝缘击穿电压和真空度的关系是处于图1的右侧；在133Pa左右时，击穿电压处于最低点。因此，在抽真空和真空保持期问所施加的电压，即使是低电压，也是极其危险的。现举下述典型事例供参考。事例1：某工程126kVGIS抽真空到133Pa并处于真空保持期间，为了实现交叉作业缩短工期，对其做了回路电阻试验。虽然施加电压仅6V，但已构成放电条件，造成盆式绝缘子沿面闪络。事例2：某工程550kV罐式SF6断路器(带合闸电阻)含水量超标，安装单位先用充高纯氮(气)、后用红外线灯烘烤的方法，都未能充分去除水分。以后，他们试图在罐体外侧缠绕线圈用涡流法加热，施加电压于合闸电阻上驱除水分，与此同时再通过抽真空去除水分。显然，该方案如果付诸实现必将带来严重后果。综上所述，建议：(1)抽真空和保持真空期间切记勿施电压，即使是低电压。(2)对于扩建工程，如果新装产品处于高电压覆盖区，例如处于高压母线下方，抽真空作业时应谨防感应电压的伤害。建议将产品进、出线接线端子直接接地。5.2读取真空度时不停泵和不与泵隔离标准规定应停泵和与泵隔离。但操作时，有时因图方便或不理解，出现不停泵和不与泵隔离的情况下读取真空度的现象。其后果往往是读取值为虚假值。与泵隔离常用方法是关闭位于真空泵进气口侧的截止阀(图2中截止阀1)。目的是为了保证读取值能正确反映产品内部的绝对压力。反之，读取值极大可能是真空泵进气口的数值。该值通常都大于产品实际到达的真空度。5.3返油现象返油是指真空泵处于抽真空运行期间，因失电而引起泵油倒灌进入产品的事故。当前，抽真空配用的泵大多是叶片泵或柱塞泵。将它与SF6气瓶等原件组合在一起成为“充气装置”。将它与压缩机、储气罐等元件组合在一起成为“充放气装置”。正规的“装置”都配有防返油装置。防返油措施有多种，常见在真空泵进气口处(图2截止阀1左侧)装1个电磁阀。当失电时，电磁阀开启并与大气相通，使真空泵进气口与出气口压力迅速达到一致，可有效地防止返油。反之，正在运行的真空泵会因进气口和出气口的压力差，迫使泵油由高压区进入低压区，通过管道进入产品。一旦出现返油应迅速处理，不应延误修复，因为返油会危及产品性能及安全运行。因此，建议：(1)使用“充气装置”或“充放气装置”前应将电磁阀动作可靠性列入检查项目。(2)真空泵单独使用时应了解该泵有无防返油装置或措施。若有，应检验其可靠性；若无，应采取相应措施。(3)对于已购但尚无防返油措施的“装置”应尽早改造；(4)应设专人负责。对设备保养、精通业务及监督“装置”运行都十分有益。5.4真空保持时间问题上述2个标准规定的真空保持时间都是5h以上，即再静观5h以上读取真空度B。这是为了让隐藏在绝缘件、铸件、金属件及金属焊缝等处的水分在真空状态下逐步汽化。通过B-A值判别产品内部元件装配前的干燥状态及能否进行下一程序。对此，笔者认为5h应是下限。真空保持的时间应视产品而异(特别是GIS)，国外一些制造厂规定值为24h，将24h作为上限也许是有利的。5.5真空检漏问题GBll023-1989将真空检漏确定为2种定性检漏的方法之一。标准规定：试品抽真空到真空度113×10-6MPa，再维持真空泵运转30min后停泵，30min后读取真空度A，5h后再读取真空度B，如果B-A值小于133×10-6Pa，则认为密封性能良好。在执行该标准时，往往认为：B-A值超过133×10-6MPa时，试品肯定密封不良、存在泄漏点。笔者认为不应绝对化，具体情况应具体分析。如果B-A值远大于133Pa，密封不良的可能性较大；如果差值较小，有可能是由于真空保持期间，隐藏在试品元件内部水分汽化所致。为了确认这一点，建议再重复进行1次上述标准规定的测试。如果B-A值降低至133Pa以下，则可排除密封不良的结论。6结束语上述5.1~5.3属于误操作。如果能理解和执行标准，5.2与5.3的误操作是极易避免的。5.1是因为未能充分注意真空状态对SF6开关设备的影响。5.4与5.5是笔者提供的参考操作。它与标准并不相违，仅存在理解问题。如5.4中标准规定真空保持时间为5h以上，未提上限，笔者建议上限为24h；5.5中，标准规定B-A值小于133Pa，则认为密封良好，但并未作出明确的相反结论。笔者根据自身的经验，提出再进行1次测试的建议。5.4与5.5可作为参考意见，可在不违背标准的前提下斟酌采用。