sf6断路器低温报警事故调查分析

SF6断路器低气压报警闭锁事故原因分析

（英文）

张渺 何勇1 戴巍

（1.内蒙古电力科学研究院，内蒙古 呼和浩特 010020;2.内蒙古国电能源投资责任有限公司，内蒙古

呼和浩特 010020）

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摘要：六氟化硫断路器是电力系统重要电气设备，它的开断性能的好坏，直接影响到电力系统的安全稳定和经济运行。六氟化硫断路器大都是规定在-28℃—+40℃环境中或海拔小于1000米的地区使用，因而使SF6高压断路器的应用受到了地域的限制，并给高原高寒地区使用六氟化硫断路器埋下安全隐患。锡林郭勒盟地区2010年1月持续低温天气，最低气温达零下36摄氏度，35kV—110kV六氟化硫断路器出现大范围的低气压报警、闭锁故障。经过分析研究，建议加强并更换六氟化硫断路器的加热和保温措施，保证六氟化硫断路器的绝缘性能及开断能力不会下降，提高六氟化硫断路器恶劣的超低温环境下的安全性、可靠性，为此类事故的解决提供参考。

关键词：电力系统；六氟化硫断路器；可靠性；加热器

0 引言

2010年1月3日以来，锡盟地区持续低温天气，2010年1月5日最低气温达-36℃，锡盟电业局各变电站35kV～110kV SF6断路器出现大范围的低气压报警、闭锁故障。2010年1月6日电力公司生产部召开专题会议，安排布置现场应急处理任务。电科院技术人员于1月6号下午即日前往锡林浩特，于2010年1月6日至2010年1月10日，分别赴锡林浩特220kV变电站、明安图220kV变电站和元上都220kV变电站现场，进行调查和协助处理。下面通过典型事故分析对此类型事故进行分析及探讨。

1 SF6断路器低气压报警闭锁事故概述

1.1 事故SF6断路器统计

截止7号上午，锡盟局共计41台35kV—110kV SF6断路器发生低气压故障，其中35kV断路器9台，全部发生低气压闭锁。110kV断路器32台，10台断路器发生低气压报警，22台断路器发生低气压闭锁。发生故障的开关中北开厂生产

的LW36-126型断路器有15台，LW8-40.5型1台；湖南天鹰开关厂生产的LW46-126型断路器8台；西开厂生产的LW25-126型断路器2台，LW8-40.5型4台；平高厂生产的LW35-126型断路器4台，LW34-40.5型3台；江苏如皋LW36-126型断路器有1台，LW8-40.5型1台；阿尔斯通GL314型断路器有1台；ABB HPL245B1型断路器有1台。详细情况见附表1。 1.2低温对SF6断路器性能的影响

环境温度的变化对断路器中SF6气体的运行特性有直接影响，北方及高原一些地区在冬季会出现－40℃及以下的环境温度经常发生，在此温度下，SF6气体将出现液化。如下图所示。当环境温度降低到一定程度时，断路器灭弧室内SF6气体将沿ATMB曲线变动，并依等密度线Ｐ的变化而与ATMB相交，如T点：在温度-35℃，气体SF6密度达到35kg/ m3,将出现液化现象。随着环境温度的进一步降低， SF6气体密度将逐渐减少，部分气体由气态变为液态，从而会造成断路器的绝缘性能和开断能力急剧下降，将严重影响电力系统的安全稳定及经济运行。

SF6气体状态参数曲线图1

附表1：锡林郭勒电业局SF6断路器低气压告警情况明细（2010.01.07）

从附表1可以看出：锡盟局共计41台SF6断路器中发生闭锁的竟然高达31台，闭锁意味着SF6断路器失去开断能力，意味着SF6断路器失效，意味着SF6断路器不能和继电保护装置协调工作，意味着锡盟电力系统发生故障时，SF6断路器该断不能断，该投不能投，成为电力系统的重大危险源。为了说明闭锁的严重性，解析说明如下：电力系统中对发电机、变压器、线路的投入和切除，都要使用断路器进行操作来实现，对断路器的控制，是通过操作系统的控制回路来实现的，值班员可使用控制开关（或遥控装置）通过如下控制回路对断路器实施操作。

弹簧操动机构电气控制回路图2

这里只列举弹簧操动机构的电气控制回路，其他如气动，液压的控制回路基本雷同。弹簧操动机构的三相操作电气控制回路如图2所示，图2中辅助开关的触点位置对应于断路器分闸状态，密度继电器在无压状态、继电器的触点处于其线圈无励磁状态，就地—远方转换开关43LR处于远方操作的位置，自动开关处于分闸状态，52a为提前接通、断开触点，SF6气体密度继电器的触点63ＧＬ和63ＧＡ均处于无压力状态时的闭合位置，合闸弹簧未储能状态时限位开关的触点33hb接通，储能后限位开关的触点33hb断开。超低温时SF6 气体液化，压力低于报警值时63ＧLX动作，断开了分、合闸回路，致使断路器失效，展开本图旨在强调“闭锁”这一过程的重要性。

2 SF6断路器事故原因分析

2.1 环境条件分析

断路器使用环境条件，不能满足锡盟地区-30℃以下的低温环境。

北开LW36-126型断路器使用环境条件：周围环境温度-25℃~+40℃（说明书规定） 湖南天鹰LW46-126型断路器使用环境条件：周围环境温度-30℃~+40℃（说明书规定） 西开LW8-40.5型断路器使用环境条件：周围环境温度-30℃~+40℃（说明书规定） 平高LW34-40.5型断路器使用环境条件：周围环境温度-30℃~+40℃（说明书规定） 2.2

断路器保温条件分析

断路器机构支架整体裸露，无保温措施；SF6断路器气体连接管路裸露，无保温措施；

断路器加热控制器裸露，无保温措施。 2.3

断路器加热装置分析

SF6温；由于环境温度原因，加热器并不能满足环境温度的变化自动投入加热器，因而自动投入加热器并不能改善断路器的性能。一下是几个厂家的断路器的实际位置运行情况图。

湖北开断路器图3 湖南天鹰断路器图

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平高断路器图5 西开断路器图6

如上面各图3——6显示，北开110kV断路器每个拐臂箱内置600W加热器，气体管路外包电伴热带，加热功率偏小，机构支架整体裸露，无保温，35kV断路器无加热装置，气室和机构支架整体裸露，无保温；湖南天鹰断路器仅在机构支架箱内放置3个100W加热器，机构支架箱内气体管路未包电热带，加热功率小，简易保温、保温效果差；西开、江苏如皋35kV断路器，无加热装置，气室和机构支架整体裸露，无保温；平高110kV、35kV断路器无加热装置，机构支架整体裸露,无保温。 2.4小结

环境温度的变化对SF6断路器中SF6气体的运行特性有直接影响。SF6的液化温度与SF6压力有关，工作压力越高，液化温度也越高，当环境温度降低到一定程度时，断路器灭弧室内SF6气体将出现液化现象。随着环境温度的进一步降低，SF6气体密度将逐渐减少，部分气体由气态变为液态，从而造成断路器的绝缘性能和开断能力急剧下降，严重影响断路器的可靠性及安全运行。

3现场采取的措施 3.1 SF6气体特性分析

在温度不太高（与常温相比），压力不太大（与大气压力相比）的条件下，SF6气体压力与温度的关系近似遵循理想气体玻意尔˙马略特定律

PVPPVMR1V1

22 NN 恒量 T1T2TN

对于质量为m，摩尔质量为M的理想气体讲，则

PV

M：给定分子总质量。 μ：克分子质量。

m

RT M

当T为绝对温度T=t（环境温度）+273.15(K) R为普遍适合于任何气体的恒量，称为摩尔气体常数

R P0V0R0

P0单位用[大气压]，VO用[升]/[ 克分子] 时，R为0.082[升] [大气压]/[克分子] [度]；

P0 单位是[巴]，V0用[立方厘米]/[克分子]时，P0=8.31[焦耳]/[克分子][度]

然而，当温度t = - 28℃以下时，上 …… 此处隐藏：4877字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……