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六氟化硫断路器和六氟化硫全封闭组合电器发展来源-约泰电力

发表时间:2021-09-20 08:25作者:约泰电力/yuetaipower

电力行业发展寻求新的绝缘介质

由于社会经济的不断发展,人们对电能的依赖和需求量日益增加,促使大型火电站、水电站和核电站及风、光、生物质等可再生能源的加速建设。这些大型电站为了就近取得能源或由于环境保护的要求,往往远离负荷中心,因而促使电力输送系统向大容量,长距离,超、特高压方向发展。为此,对电气设备提出了新的要求,而新的电气设备的发展又依赖于优异的绝缘介质和灭弧介质。只有不断使用新的绝缘介质和灭弧介质,才能更好地解决电力网各电压等级发展阶段的技术难题。电气设备传统的绝缘介质和灭弧介质是绝缘油。这是由于绝缘油具有比空气强度高得多的绝缘特性,其比热容比空气大一倍,液态受热后具有对流特性,使它在电气设备中既作绝缘介质又兼冷却介质。在油断路器中,开断电流时,绝缘油为电弧高温所分解,形成以氢为主体的高温气体,积贮压力,达到一定值后形成气吹。由于氢的热导率极高,使弧道冷却并游离,导致电弧在电流过零时熄灭,使断口间获得良好的绝缘恢复特性,保证了大电流的开断。因此,绝缘油在断路器内既是良好的绝缘介质,又是优异的灭弧介质。这些特性使油断路器在高压断路器的发展史上长期占支配地位。但绝缘油**的弱点是可燃性,而电气设备一旦发生损坏短路,都有可能出现电弧,电弧高温可将绝缘油引燃形成大火。这个问题在城市电网中更为突出。城市对电力依赖性大,要求供电功率大、连续性强,因此在城市电网建设中一系列的供电技术问题(如防火、防过电压、环保等)都需要认真考虑。这就迫使人们改变以油介质为主的绝缘构成,寻求不燃烧、抗老化的新型绝缘介质和灭弧介质。六氟化硫(化学分子式SF6)气体,人们在自然界中并未发现它的存在。

SF6泄漏监测系统SF6气体连接头

1900年,法国人首次用元素硫和氟气在巴黎大学直接反应合成出六氟化硫气体,随后人们对其物理化学性质进行了初步研究,发现六氟化硫是一种可以与氮气和其他惰性气体相比拟的化学性质极稳定的物质。随着科学技术的发展,六氟化硫气体日益引起人们的兴趣和关注。特别是六氟化硫气体具有不燃烧、优异的绝缘性能和灭弧性能,逐步被人们作为新型介质应用于高压电器。1937年,法国首先将六氟化硫用于高压绝缘电气设备。1955年,美国西屋电气公司制造了世界上**台六氟化硫断路器。进入20世纪60年代,六氟化硫绝缘电气设备的优越性已为世人所公认,各发达国家竞相研制开发该类设备。我国从20世纪60年代开始研制六氟化硫绝缘电气设备,目前在我国63~500kV、750kV、±800kV及1000kV、1100kV电压等级中,六氟化硫断路器和六氟化硫全封闭组合电器(GIS)的应用已相当普遍,110kV的六氟化硫变压器也已经运行多年。


六氟化硫气体质量监督的必要性

六氟化硫气体除因其相对密度大(约为空气的5倍),可能在下部空间积聚引起缺氧窒息外,其纯净气是无毒无害的。但是在其生产过程中或者在高能因子的作用下,会分解产生若干有毒甚至剧毒、强腐蚀性有害杂质。当体系中存在水分、空气(氧)、电极材料、设备材料等,会导致分解过程的复杂化,致使分解产物的数量和种类明显增加,其危害也显著加大。六氟化硫气体杂质的危害主要表现在它的分解产物的毒性和腐蚀性。六氟化硫气体中的杂质及分解产物中酸性物质(特别是HF、SO2等)可引起设备材质的腐蚀;水分的存在,在一定条件下可能导致电气性能劣化,甚至造成严重设备事故;而六氟化硫中存在的诸如SF4、SOF2、SF2、SO2F2、HF等均为毒性和腐蚀性极强的化合物,对人体危害极大,并有可能引起恶性人身事故。因此对六氟化硫气体施行严格的质量监督与安全管理,是确保设备可靠运行和人身安全的重要保证。


六氟化硫气体的质量监督内容

实现六氟化硫气体质量控制的技术基础和前提是,建立准确可靠的分析检测方法和技术,用以监督检验六氟化硫中的杂质组分和含量。为此国际电工委员会(IEC)于1971年和1974年颁布,2005年、2014年及近年修订了六氟化硫气体质量标准和六氟化硫新气及电气设备中六氟化硫气体的分析方法。我国国家标准GB12022《工业六氟化硫》1989颁布,2006年、2012年修订;GB/T8905《六氟化硫电气设备中气体管理和检测导则》1988年颁布,1996年、2012年修订。我国行业标准DL/T596—1996《电力设备预防性试验规程》,也分别对六氟化硫气体的分析检测方法和技术、六氟化硫高压电气设备的监督与管理作了相应的规定。表02简要介绍了六氟化硫气体检测项目、分析方法、仪器设备。


在六氟化硫气体杂质中,气体含水量极受关注。气体湿度的检测是气体质量监督的一项重要内容。气体湿度检测方法很多,主要应用的方法有重量法、露点法、阻容法、电解法。温度检测的对象不仅针对六氟化硫新气,还包括六氟化硫电气设备中正在使用的六氟化硫气体。诸多的SF6湿度检测方法中,重量法为国际电工委员会(IEC)推荐的仲裁方法,电解法、露点法、阻容法为日常测量方法。


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