SF6开关设备抽真空工.pdf

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1 SF6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× 10-10PaSF6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 126kV GIS 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。