SF_6断路器在北方高寒地区的选择与应用

a. 断路器灭弧室中充入 SF6 和 N2 的混合气 体 ,作为断路器的绝缘和灭弧介质 ,降低 SF6 气体 液化点 。该方案可以有效地避免纯 SF6 气体在低 温环境下液化的缺陷 ,确保断路器在低温下的电 气性能 。
b. 在断路器的直动密封处增加了加热器 ,保 证直动密封橡皮圈在低温下可靠密封 。
第 26 卷 第 6 期 黑龙江电力 2004 年 12 月
SF6 断路器在北方高寒地区的选择与应用
申 强1 ,孙 亮2 ,仲伟涛2 ,孟 强2
(1. 黑龙江省电力勘察设计研究院 ,哈尔滨 150010 ;2. 哈尔滨电业局 ,黑龙江 哈尔滨 150010)
华能鹤岗电厂订购的 3 台 L W17 - 220 型 SF6 断路器于 1997 年 12 月投入电网运行 ,1998 年又
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
第 26 卷 第 6 期 黑龙江电力 2004 年 12 月
摘 要 : SF6 高压断路器具有良好的灭弧性能 ,可提高供电可靠性及减少检修次数 ,使电气接线形式简单 、运行 维护方便 ;但 SF6 气体遇超低温易液化 ,严重制约了 SF6 断路器在北方的正常使用 。通过对国产几种典型 SF6 断路器性能的分析和用户使用情况的调研 ,证明了在灭弧室内按比例充入 SF6 混合气体后 ,可解决 SF6 气体易 液化的问题 ,确保 SF6 断路器可在北方寒冷气温下稳定运行 。 关键词 : SF6 断路器 ;高寒地区 ;混合气体 ;稳定运行 中图分类号 : TM561. 3 文献标识码 : A 文章编号 : 1002 - 1663 (2004) 06 - 0425 - 03
温不低于 - 30 ℃时 , SF6 气体额定压力 0. 4M Pa , SF6 断 路 器 可 以 正 常 工 作 ; 当 环 境 气 温 低 于 30 ℃,SF6 气体将产生液化 ,无法熄灭高压电弧 , 低温严重制约 SF6 断路器的安全运行 。
2 对国产 SF6 断路器性能的分析
为解决 SF6 断路器在北方高寒地区应用中存 在的问题 ,对国产 SF6 断路器的性能进行了分析 , 并调研用户使用情况 ,以便选择出更为合理可靠 的设备 。 2. 1 在断路器本体底部加装加热器
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Vol. 26 ,No . 6 Heilongjiang Electric Power Dec. 2004
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均已达到液化点 ,不能满足要求 。
表 1 SF6 断路器低温试验数据 (投入加热器后)
℃
测量部位
加热器功率 1 000W 环温 - 45 ℃ 环温 - 50 ℃
1
- 31. 1
- 47. 1
2
- 27. 9
- 33. 9
3
- 27. 6
- 28. 9
4
百度文库
- 26. 8
- 29. 0
5
表 2 混合气体应用情况
项 目 混合气体总压力
SF6 气体 N2 (氮气)
压力值 (绝对压力) 0. 70MPa 0. 37MPa 0. 33MPa
最佳比例/ % 充入顺序
Abstract :High voltage SF6 breaker switch has an excellent arc extinguishing performance , which can pro2 mote t he reliability of power supply , cut down t he times of overhaul , and make t he elect ricity connection type simple and run & maintenance convenience. However , SF6 gas is apt to liquidize when pumped into ext ra - low temperat ure climate , due to which SF6 breaker switch is rest ricted badly to use in nort h areas. Through t he performance analysis of several typical kinds of SF6 breaker switches made by manufact ures at home and t he survey of customers use circumstance , it is shown t hat t he problems of SF6 gas liquefaction can be solved when mixed SF6 gas is put into arcing chamber at appropriate proportion and make SF6 break2 er switch run steady in nort h cold temperat ure climate. Key Words : SF6 breaker switch ; ext remely cold areas ; mixed gas ; steady operation
1 SF6 断路器在北方高寒地区应用 中存在的问题
近年来 ,由于电网容量越来越大 ,发电厂与变 电所母线短路容量也不断增大 ,且要求供电可靠 性也越来越高 。现运行的少油断路器由于设备检 修频繁 ,在倒闸操作时为保证不停电或少停电 ,就 需要旁路母线配合 ,使得变电所的接线形式复杂 , 投资增加 ,并多占土地 。
华能鹤岗电厂在 1996 年定购上海 B 开关厂 3 台 L W17 - 220 型 SF6 断路器 ,设备要求的运行 环境温度最低为 - 40. 6 ℃,最大日温差为 25 ℃, 覆冰厚度 100mm 。当时 ,由设计单位黑龙江省电 力设计院 、中南电力设计院与上海 B 开关厂针对 该温度条件下的设备运行情况 ,经过技术分析与 综合论证 ,B 开关厂在原产品基础上吸收瑞士公 司技术 ,采取了一系列的措施来满足断路器在超 低温下运行的需要 ,这些措施包括 :
和产品的大规模生产 ,SF6 断路器的价格也在逐步 降低 ,有取代少油断路器的趋势 。
在近期设计工程中 ,所址涉及黑龙江省北部 的几个地区 ,纬度在北纬 47 。 以上 ,最低气温达 - 48 ℃。根据 SF6 断路器的运行导则 , 在环境气
收稿日期 : 2003 - 10 - 18 。 作者简介 : 申强 (1974 - ) ,男 ,1997 年毕业于哈尔滨工程大学电气自动化专业 ,工程师 。
增订了 B 开关厂生产的 L W 31 - 252 型单断口 SF6 断路器 ,于 1999 年 10 月投入运行 。至今 ,在 多年运行中 ,这两种型号断路器经受了现场低温 环境的考验 ,并成功地开断了多次负荷电流和故 障电流 。运行实践表明 ,该厂对 SF6 断路器采取 的预防低温的一系列措施是有效的 。但是 ,当时 这种 SF6 断路器采用的是气动机构 ,气动机构故 障几率较高 ,即使瑞士公司的原装气动机构也未 能从根本上解决此类问题 。此后 ,该厂产品又配 备新型液压弹簧机构以降低故障率 。另外 ,采用 混合气体后 ,能够保证在环境温度 - 50 ℃(极限) 下正常运行 ,但开断电流要降低到 80 %额定开断 电流 。 2. 2. 2 北京 C 公司生产的 220kV HP 型 SF6 户 外柱式断路器应用混合气体解决低温问题 ,可用 于高寒地区 。该产品主要特点是开断容性电流无 重击 穿 , 开 断 感 性 电 流 时 过 电 压 低 , 并 配 备 BL G1002A 型电动机储能弹簧操作机构 。应用道 尔顿分压定律 ,在充入 0. 7M Pa 混合气体 ( SF6 和 N2) ,其中 SF6 与 N2 气体压力最佳比例为 53 :47 , 现场实际气体充入情况见表 2 。
Choice and application of SF6 breaker switch in north cold climate regions
SHEN Qiang1 ,SUN Liang2 ,ZHON G Weitao2 ,M EN G Qiang2
(1. Heilongjiang Electric Power Survey & Design Institute , Harbin 150010 ,China ;2. Harbin Electric Power Bureau , Harbin 150010 ,China)
注 :断路器自上而下每隔 0. 5m 设置 1 个测量点 图 1 低温试验测量点示意图
根据 SF6 断路器运行导则 ,要求在测试的 10 个点中 ,不超过 2 个液化点断路器可正常运行 。试 验中 LW10H - 252 型 断 路 器 , 加 热 器 功 率 为 1 000W ,在环境温度 - 45 ℃时 ,10 个测量点中只有 测点 1 SF6 气体达到液化点 ,满足运行要求 ;加热 器功率为 1 500W ,在环境温度 - 50 ℃时 ,10 个测 点中只有测点 1 SF6 气体达到液化点 ,可满足运 行要求 。但是在环境温度 - 50 ℃时 ,加热器功率 为 1 000W ,10 个测点中测量点 1～5 的 SF6 气体
SF6 断路器的应用可以克服上述弊端 ,SF6 气 体具有良好的灭弧性能和电气绝缘性能 ,提高了断
路器的开断容量 。采用 SF6 气体作为灭弧介质 ,断 路器开断时 ,气体被压气筒压缩后喷向电弧 ,将高 压电弧熄灭。这种断路器具有结构简单 ,开断性能 良好及操作平稳等优点 ,能够顺利地开断各种异常 短路 ,且具有检修间隔时间长 (约 15 年检修 1 次) , 综合造价不高的特点 。随着生产厂家的技术进步
- 26. 2
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7
- 10. 6
- 18. 5
8
- 5. 1
- 10. 1
9
25. 8
0. 1
10 11 (底座)
35. 4 58. 3
19. 7 43. 8
加热器功率 1 500W 环温 - 50 ℃ - 47. 2 - 26. 9 - 26. 5 - 26. 4 - 26. 2 - 7. 8 - 4. 8 12. 9 28. 5 57. 1 79. 3
注 :1. 单个加热器功率 500W ,电源交流 220V ,频率 50 Hz 。 2. 试品充入 SF6 气体压力为 0. 6MPa ,液化温度为 - 28 ℃。
根据实测数据可以看出 ,L W10H - 252 型断路 器投入适当容量的加热器后 ,在环境温度 - 50 ℃ 时 ,能够满足运行要求 。 2. 2 采用混合气体代替 SF6 气体 2. 2. 1 该原理是利用 SF6 + N2 的混合气体替代 纯 SF6 气体充入断路器的灭弧室内 ,以降低 SF6 气体的液化点 。国内齐齐哈尔 500kV 冯屯变电 所已采用国外厂家同类产品 ,但产品价格较高。 上海 B 开关厂生产的 L W17 - 220 、L W31 - 252 型 混合气体断路器引进瑞士公司技术 ,在华能鹤岗 电厂有 3 年运行试验 。
国内 A 高压开关厂生产的单断口 SF6 断路 器在支柱下端加装电加热器 ,如图 1 所示 ,以保证 SF6 断路器在低温下运行时 ,灭弧室内 SF6 气体 不产生液化 。该厂于 2001 年 7 月在吉林省电力 科学研究院做过 126kV 、252kV SF6 断路器低温 冷冻试验 。低温试验测点如图 1 所示 ,试验数据 见表 1 。