一种瓷柱式断路器混合气体充装方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于输电设备技术领域更具体的，更具体的，本发明涉及一种瓷柱式断路 器混合气体充装方法。
【背景技术】
[0002] SF6气体，即六氟化硫已有百年历史，它是法国两位化学家Moissan和Lebeau于 1900年合成的人造惰性气体，1940年前后，美国军方将其用于曼哈顿计划（核军事）。1947 年提供商用。当前SF6气体主要用于电力工业中。SF6气体用于4种类型的电气设备作为 绝缘和/或灭弧；3^断路器及GIS(在这里指六氟化硫封闭式组合电器，国际上称为"气体 绝缘开关设备"（GasInsulatedSwitchgear)、SF6.荷开关设备，SF6绝缘输电管线，SF6变 压器及SF6绝缘变电站。80%用于高中压电力设备。SF6气体具有良好的化学稳定性和热 稳定性，卓越的电绝缘性和灭弧性能，它已完全取代绝缘油和压缩空气而成为唯一的断路 器灭弧媒质。
[0003]化学式CF4，四氟甲烧（CarbonTetrafluorideorTetrafIuoromethane)，亦 称四氟化碳、全氟化碳，PFC-14(R-14)，商品名称Reflube14,相对分子量88. 00。在 常温下，四氟甲烷是无色、无臭、不燃，不溶于水的可压缩性气体。沸点_128°C，熔 点-183. 6°C。液体密度（_130°C)I. 613g/cm3,临界温度-45. 67°C，临界压力3. 74MPa，蒸气 压（-150. 7°C) 13. 33kPa，介电常数（25°C，0. 5MPa) 1. 0006。挥发性较高，是最稳定的有机化 合物之一，在900摄氏度时，不与钢、镍、钨、钼反应，仅在碳弧温度下缓慢分解，微溶于水， 在25摄氏度及0.IMPa下其溶解度为0. 0015% (重量比），然而与可燃性气体燃烧时，会分 解产生有毒氟化物，危险性类别为第2. 2类不燃气体。
[0004] 目前户外SF6断路器灭弧室气体压力一般是0? 6MPa(相对压力），则其对应的液化 温度约为一 25°C。当断路器所安装位置位于高寒地带时，冬季低温易发生液化现象，导致断 路器开断容量急剧降低，倒闸操作中极易发生断路器灭弧不成功甚至爆炸，扩大事故范围， 因此运行中需要防止发生SF6低温液压现象。目前国网新疆电力公司检修公司负责运维疆 内最高电压等级750kV电网，截至目前已建成并投运11座，分布南北疆。由于新疆特殊地 理环境，冬季易出现极端低温气候。在750kV变电站，已发生过多起断路器低温液化报警、 闭锁故障，如750kV乌北变乌恒线、乌化一线就先后出现过SF6气体液化问题。在后续新、 改扩建工程中，断路器低温液化一直是关注重点，并严重威胁设备安全稳定运行。实际运行 中，一旦断路器因低温出现液化，并没有可靠临时手段解决此类现象，只能在设备停运后才 可以彻底解决。
[0005] 当前解决断路器低温液化的方法有三种，一是产品设计时采用低气压的5匕气体 为额定充气压力。在相同条件下，降低3匕气体压力，可以使断路器在更低温度下工作，其代 价是降低断路器开断能力，因此此类方式不适用于需耐受低温、高额定开断电流地区。二是 断路器气室内采取混合型气体如SFe+队或SF6+CF4作为工作介质，既降低气体液化温度，又 没有大幅度降低断路器开断能力。三是采用对气室内SF6气体加热方式，使在冬季运行工况 中3?6气体脱离液化点。因瓷柱式断路器结构特点，采取加热方式并不很理想加热气室内绝 缘介质，实际应用效果差。对比以上三种方式，采用充装混合气体最可行，因〇匕气体亦是 强电负性气体，根据实际工程应用效果，考虑经济性问题等，采用SF6+CF4方式最有效。但应 用充装SF6/CF4气体时，与纯SF6气体充装方式有很大不同，充气完毕后需要验证SF6与CF4 浓度比例关系，确保不因多冲入SF6气体少冲入CF4气体，没有实质性降低液化点温度；又不 会因多冲入CF4气体少冲入SF6气体而大幅降低断路器开断能力。所充装的SF6/CF4混合气 体具有确定的比例关系，并严格按照比例关系维护。考虑到与纯SF6气体充装方式不同，在 给断路器充装SF6/CF4混合气体时，怎样确定混合气体分压力来保证确定严格的比例关系。 而目前并没统一有效的充装方法，断路器防低温液化，设备可靠稳定运行也就无从谈起。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术中存在的新疆因冬季极端低温气候使断路器低温液化报警以及出 现闭锁故障，严重威胁设备安全稳定运行；并且现在使用的断路器气室内充装混合型气体 SF6+N^SF6+CF4并没统一有效的充装方法的问题。本发明旨在提出一种瓷柱式断路器混 合气体充装方法，其方法是按照前后相同温度下压力差计算，根据道尔顿分压定律确定出 各气体含量，准确计算出瓷柱式断路器混合气体含量，进行充装后与设备制造厂提供3匕与 〇匕气体体积百分浓度比较，确定混合气体含量是否合格，直至符合标准。此方法为电网设 备安全稳定运行提供有力保障。
[0007] 本发明是通过如下技术方案实现的：
[0008] -种瓷柱式断路器混合气体充装方法，依据其使用阶段的不同，可分为以下两阶 段，即新投运阶段断路器充气和已投运阶段（日常维护阶段）断路器充气，气体充装方法包 括如下步骤：
[0009] 当断路器新投入使用充气时：
[0010] (1)核对断路器当前环境温度T及其对应的断路器所规定压力值Pn。
[0011] (2)判断设备制造厂提供的充气方案是否符合道尔顿分压定律，如符合则先充SF6 气体后充〇匕气体直至所需的额定压力值。
[0012] (3)混合气体补气完毕后，根据（2)的实施结果再次测试5^与CF4气体体积百分 比浓度，与设备制造厂提供3匕与CF4气体体积百分浓度比较，确定混合气体含量是否符合 要求；若不符合，则将断路器视为已投运阶段断路器充气，按照已投运阶段断路器的充气步 骤进行充气，直到符合标准。
[0013] 当新投运断路器使用后再进行充气时，即视为已投运阶段断路器，已投运阶段断 路器充气时：
[0014] (4)准确计算断路器当前环境温度T及其对应的断路器所规定压力值Pn;测试断 路器中3匕与CF4气体体积百分比浓度，即使用SF6气体体积百分比浓度测量仪器测定SF6 浓度，根据此浓度确定K2 %;
[0015] (5)从瓷柱式断路器厂家资料中准确取得所需补充气体体积百分比浓度K1^，通 过公式①与②计算各气体压力，根据道尔顿分压定律确定各气体含量，按照所计算数值进 行补气直至额定压力值；
[0016]SF6气体压力A=PniXK1^-PnXK2^ ①
[0017] CF4气体压力B=PniX(I-K1^ )-PnX(I-K2% )②
[0018] (6)混合气体补气完毕后，根据（5)的实施结果再次测试5^与CF4气体体积百分 比浓度，与设备制造厂提供3匕与CF4气体体积百分浓度比较，确定混合气体含量是否符合 要求；若不符合，重复上述过程，直到符合标准。
[0019] 本发明达到的有益效果：
[0020] 本发明所述的一种瓷柱式断路器混合气体充装方法，按照前后相同温度下压力差 计算，根据道尔顿分压定律确定出各气体含量，准确计算出瓷柱式断路器混合气体含量后 进行充气，充气后再次测试3? 6与CF4气体体积百分比浓度，与设备制造厂提供SF6与CF4气 体体积百分浓度的要比较，确定混合气体含量是否合格，直至符合标准。解决了新疆因冬季 极端低温气候使断路器低温液化不能正常工作，严重威胁设备安全稳定运行的问题，进一 步解决了新投运瓷柱式断路器混合气体的充气及日常维护中充混合气体断路器的补充气 体过程中SFjPCF4气体含量及比例关系问题，此方法可以针对不同厂家生产的瓷柱式断路 器进行充装并确保工程可用性，为电网设备安全、稳定运行提供有力保障。
【附图说明】
[0021] 图1为本发明中SF6/CFjg合气体压力与温度曲线关系示意图。图中，a为SF6/CF4 混合气体额定压力簇，b为SF6/CF4混合气体报警压力簇，c为SF6/CF4混合气体闭锁压力簇， e为SF6/CFjg合气体液化压力簇。
[0022] 图2为本发明中SF6/CF4混合气体压力与温度曲线关系示意图。
【具体实施方式】
[0023] 根据附图1-2和实施例，对本发明作进一