SF6開關設備抽真空工

1、  1 序言 由于SF6開關設備在電氣性能、可靠性、經濟性、占地面積等方面表現卓越，該產品逐步為廣大電力用戶認可，特別是在72.5kV以上電壓等級領域中，成為城、鄉(xiāng)電網使用的產品。但該設備在安裝和檢修時，它與空氣斷路器和油斷路器有很大差異，具有特殊性。下面對該開關設備的抽真空全過程，即抽真空的目的；真空、真空度單位及真空區(qū)域劃分；真空中的絕緣強度；抽真空的程序和技術要求；對技術要求和過程的討論等6部分做探討。1  SF6開關設備抽真空的目的SF6開關設備，如GCB，GIS，H-GIS，SF6BUS和SF6CT等產品，抽真空是它們注入SF6氣體前的一項必要的程序。該SF6開關

2、設備抽真空的目的是：(1)降低SF6開關設備內部的濕度(水蒸汽含量)，即去除設備內部微量水分；(2)作為一種定性檢漏的方法。實際操作時，由于種種原因，曾出現過一些誤操作，致使產品受損或返修。2  真空、真空度單位及真空區(qū)域劃分所謂真空，是指稀薄氣體的狀態(tài)。凡絕對壓力低于正常大氣壓的狀態(tài)都可稱為真空狀態(tài)。絕對壓力等于0的空間稱為絕對真空。真空度是以氣體的絕對壓力來表征，壓力越低為真空度越高。真空度量的單位是：在國際單位制中絕對壓力以帕(Pa)為單位(即1N/m2作用力)。我國將真空區(qū)域劃分為5個區(qū)域：(1)粗真空。真空壓力范圍：1.01×1051.33×102Pa；

3、(2)低真空。真空壓力范圍：1.33×1021.33×10-1Pa；(3)高真空。真空壓力范圍：1.33×10-11.33×10-6Pa；(4)超高真空。真空壓力范圍：1.33×10-61.33×10-10Pa；(5)極高真空。真空壓力范圍為小于1.33×10-10Pa。SF6開關設備抽真空的壓力范圍處于1.0l×1051.33×102Pa，屬于粗真空范疇，而真空斷路器的壓力范圍是1.33×10-21.33×10-5Pa，屬于高真空范疇。二者的絕緣強度截然不同。3  真空中的

4、絕緣強度真空中的絕緣強度如圖l所示。該曲線是某電壓等級真空管電極間距離為20mm時的實測曲線。從曲線的走向不難看出，當絕對壓力降至133.32×10-4Pa以下時，絕緣擊穿電壓基本保持不變，具有較高值。這是因為氣體分子的碰撞游離已經不起作用，擊穿電壓由其他條件如電極表面情況來決定。真空斷路器就是利用這個范圍獲得高的絕緣強度。當壓力處于133.32×10-3Pa左右時，絕緣強度開始下降。在133.32×10-1133.32Pa之間出現拐點，擊穿電壓到達最低值。此后隨著壓力的升高，絕緣強度又呈上升趨勢，曲線的變化規(guī)律符合帕申(Pasehen)定律。4  抽真

5、空的程序與技術要求4.1  抽真空的程序高壓開關設備六氟化硫氣體密封試驗方法GB11023-1989和氣體絕緣金屬封閉開關設備運行及維護規(guī)程DL/T603-1996對抽真空順序和技術要求都有明確規(guī)定。后者規(guī)定：(1)真空度達到133Pa開始計算時間，維持真空泵運轉至少在30min以上；(2)停泵并與泵隔離，靜觀30min后才能讀取真空度A；(3)再靜觀5h以上，讀取真空度B，要求B-A67Pa(極限允許值133Pa)合格，否則，要先檢測泄漏點；(4)抽真空要有專人負責，要防止誤操作而引起的真空泵油倒灌事故。4.2  對抽真空技術要求的探討圖2表示200L容器內裝入20mL的

6、水，在常溫下抽真空的試驗裝置。試驗后，得容器內水分和真空度的關系如下：(1)在1333.2Pa左右時，水分沸騰；(2)在533.28Pa左右時，真空度平衡不變，水分慢慢減少；(3)在266.64Pa左右時，水分已除去。由此可知，如果抽真空至133.32Pa，容器內的水分完全能夠除去。本試驗若繼續(xù)抽真空，真空度到達13.33219.998Pa時處于飽和狀態(tài)，該飽和點是到達133.32Pa壓力后，再抽真空30min的開始點。圖3為到達規(guī)定真空度所經過的時間。由上所述，采用設備內部抽真空的方法，可除去殘存的水分，但是從有機絕緣材料中析出的水分也用抽真空的方法除去的話，則必須進行較長時間的抽真空，這部

7、分水分必須用吸附劑除去。上述介紹可了解用抽真空去除水分的過程和試驗結果；也可了解標準中所規(guī)定的133.32Pa和繼續(xù)抽真空30min的作用。5  對抽真空程序的探討進行抽真空程序經常會遇到以下5種誤操作，要注意防范。5.1  抽真空和真空保持時應施加的電壓SF6開關設備的抽真空屬于粗真空范疇；絕緣擊穿電壓和真空度的關系是處于圖1的右側；在133Pa左右時，擊穿電壓處于最低點。因此，在抽真空和真空保持期問所施加的電壓，即使是低電壓，也是極其危險的?，F舉下述典型事例供參考。事例1：某工程126kV GIS抽真空到133Pa并處于真空保持期間，為了實現交叉作業(yè)縮短工期，對其做了回

8、路電阻試驗。雖然施加電壓僅6V，但已構成放電條件，造成盆式絕緣子沿面閃絡。事例2：某工程550kV罐式SF6斷路器(帶合閘電阻)含水量超標，安裝單位先用充高純氮(氣)、后用紅外線燈烘烤的方法，都未能充分去除水分。以后，他們試圖在罐體外側纏繞線圈用渦流法加熱，施加電壓于合閘電阻上驅除水分，與此同時再通過抽真空去除水分。顯然，該方案如果付諸實現必將帶來嚴重后果。綜上所述，建議：(1)抽真空和保持真空期間切記勿施電壓，即使是低電壓。(2)對于擴建工程，如果新裝產品處于高電壓覆蓋區(qū)，例如處于高壓母線下方，抽真空作業(yè)時應謹防感應電壓的傷害。建議將產品進、出線接線端子直接接地。5.2  讀取真空

9、度時不停泵和不與泵隔離標準規(guī)定應停泵和與泵隔離。但操作時，有時因圖方便或不理解，出現不停泵和不與泵隔離的情況下讀取真空度的現象。其后果往往是讀取值為虛假值。與泵隔離常用方法是關閉位于真空泵進氣口側的截止閥(圖2中截止閥1)。目的是為了保證讀取值能正確反映產品內部的絕對壓力。反之，讀取值極大可能是真空泵進氣口的數值。該值通常都大于產品實際到達的真空度。5.3  返油現象返油是指真空泵處于抽真空運行期間，因失電而引起泵油倒灌進入產品的事故。當前，抽真空配用的泵大多是葉片泵或柱塞泵。將它與SF6氣瓶等原件組合在一起成為“充氣裝置”。將它與壓縮機、儲氣罐等元件組合在一起成為“充放氣裝置”。正

10、規(guī)的“裝置”都配有防返油裝置。防返油措施有多種，常見在真空泵進氣口處(圖2截止閥1左側)裝1個電磁閥。當失電時，電磁閥開啟并與大氣相通，使真空泵進氣口與出氣口壓力迅速達到一致，可有效地防止返油。反之，正在運行的真空泵會因進氣口和出氣口的壓力差，迫使泵油由高壓區(qū)進入低壓區(qū)，通過管道進入產品。一旦出現返油應迅速處理，不應延誤修復，因為返油會危及產品性能及安全運行。因此，建議：(1)使用“充氣裝置”或“充放氣裝置”前應將電磁閥動作可靠性列入檢查項目。(2)真空泵單獨使用時應了解該泵有無防返油裝置或措施。若有，應檢驗其可靠性；若無，應采取相應措施。(3)對于已購但尚無防返油措施的“裝置”應盡早改造；(

11、4)應設專人負責。對設備保養(yǎng)、精通業(yè)務及監(jiān)督“裝置”運行都十分有益。5.4  真空保持時間問題上述2個標準規(guī)定的真空保持時間都是5h以上，即再靜觀5h以上讀取真空度B。這是為了讓隱藏在絕緣件、鑄件、金屬件及金屬焊縫等處的水分在真空狀態(tài)下逐步汽化。通過B-A值判別產品內部元件裝配前的干燥狀態(tài)及能否進行下一程序。對此，筆者認為5h應是下限。真空保持的時間應視產品而異(特別是GIS)，國外一些制造廠規(guī)定值為24h，將24h作為上限也許是有利的。5.5  真空檢漏問題GBll023-1989將真空檢漏確定為2種定性檢漏的方法之一。標準規(guī)定：試品抽真空到真空度113×10-

12、6MPa，再維持真空泵運轉30min后停泵，30min后讀取真空度A，5h后再讀取真空度B，如果B-A值小于133×10-6Pa，則認為密封性能良好。在執(zhí)行該標準時，往往認為：B-A值超過133×10-6MPa時，試品肯定密封不良、存在泄漏點。筆者認為不應絕對化，具體情況應具體分析。如果B-A值遠大于133Pa，密封不良的可能性較大；如果差值較小，有可能是由于真空保持期間，隱藏在試品元件內部水分汽化所致。為了確認這一點，建議再重復進行1次上述標準規(guī)定的測試。如果B-A值降低至133Pa以下，則可排除密封不良的結論。6  結束語上述5.15.3屬于誤操作。如果能理解和執(zhí)行標準，5.2與5.3的誤操作是極易避免的。5.1是因