SF6罐式断路器防爆膜选型和运行维护

摘要：对SF6罐式断路器防爆膜选型和运行维护等进行了探讨。

关键词：SF6罐式断路器；防爆膜；爆破压力；选型；维护

前言

高压SF6罐式断路器为防止断路器内部故障时，SF6气体压力急剧增加，对罐体、套管等造成破坏性二次损伤，通常在SF6罐式断路器的罐体上设计安装用于紧急情况下泄压的防爆膜。防爆膜作为断路器故障后的安全装置，之前国内并无严格的标准要求，只是参照国外断路器厂家的要求，进行维护和检修工作。SF6罐式断路器多安装于室外，经过长年运行，空气中的水分、污秽物等势必对防爆膜产生不利影响。

事故发生过程

某双母线带旁路敞开式220KV变电站，开关采用落地罐式SF6气体绝缘高压断路器，故障前I、II母并列运行，母联开关运行，旁路开关及旁路母线备用。其中II母线上1台SF6罐式断路器，在正常工况下发生防爆膜爆裂，导致220KV II母线被迫退出运行。爆裂的防爆膜如图1所示。

图1 故障防爆膜

防爆膜爆裂事故分析

事故发生在夏季大暑节气前后，当高温、太阳直晒等因素使SF6罐式断路器的罐体温度升高，其内部的SF6气体压力也将随之升高。加之此断路器已运行20多年，防爆膜外表面长年与空气灰尘接触，故障发生地又处于Ⅳ污秽区，使防爆膜外表面锈蚀，降低了防爆膜的爆破压力（从另两相拆下旧防爆膜在实验室进行了爆破试验，其爆破压力均低于额定爆破压力，具体数据见表一），造成防爆膜在断路器无故障情况下爆裂。

SF6罐式断路器的SF6气体压力是靠带温度补偿的SF6密度表来观察的，密度表无法及时地反映罐体内部SF6气体压力。

表一 旧防爆膜爆破试验

序号 型式 额定爆破压力 泄放口径mm 安装情况 爆破压力bar

1 正拱 9.6bar-22℃ 114 中心对正 7.75

2 正拱 9.6bar-22℃ 114 中心对正 8.25

4、故障处理

由于断路器原生产厂已解散，无法找到原厂备件，最后选用国产与之型式一致的9.6bar-22℃正拱式防爆膜，进行故障断路器三相防爆膜的更换。更换后，将SF6压力充至7bar保持1小时观察新防爆膜良好后，又降至额定压力5.5bar，各项试验合格后，故障断路器重新投入运行。

由于防爆膜是在室外进行更换，虽严加防范，仍有可能对断路器罐体内造成污染和水分侵入，所以更换防爆膜后要严格履行抽真空和充SF6气体工序。根据《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》（GB50150-2006）规定，断路器充入SF6气体48小时后，对断路器进行SF6微水试验（按新投运断路器要求，SF6微水≤150ppm）、SF6气体捡漏及SF6断路器交流耐压试验。试验合格后方可投入运行。

关于SF6罐式断路器防爆膜选型及运行维护的建议

（1）作为SF6罐式断路器的防爆膜，多使用金属爆破片，金属爆破片的材质为镍基材料和不锈钢；金属爆破片的型式主要为反拱式和正拱式。镍基材料反拱式爆破片有爆破压力稳定、耐腐蚀和受温度影响小等优势，目前在SF6罐式断路器上使用较多。

（2）但反拱式爆破片安装要求严格，若无厂家配套的夹持器，不要贸然将原正拱式爆破片改为反拱式。表二是在准备对故障断路器防爆膜进行更换前，对某国产镍基材料防爆膜进行的爆破试验数据。在安装中心和泄放侧夹持器根据现场安装实际，做了几种状况的模拟，结果发现，反拱式爆破片对安装时的中心、夹紧力、泄放口径等因素要求极高，稍有偏差爆破压力下降很多。而正拱式爆破片则更便于现场的安装。

表二 新（镍基材料）防爆膜爆破试验

序号 型式 额定爆破压力 泄放口径mm 安装情况 爆破压力bar

1 反拱 11.5bar-22℃ 109 中心找正 11.5

2 反拱 11.5bar-22℃ 114 中心找正 11.25

3 反拱 11.5bar-22℃ 114 中心偏1mm 8

4 正拱 9.6bar-22℃ 114 中心对正 9.6

5 正拱 9.6bar-22℃ 114 中心对正 7bar保持1.5小时未爆

（3）日常维护方面，应每天对SF6罐式断路器内SF6气体压力进行巡检，保证SF6气体压力在其断路器要求的额定压力范围内。

（4）若遇SF6罐式断路器检修等情况，需大量补气，一定要注意补气速度不宜太快。抽真空时注意真空泵的功率，防止防爆膜反向受压太大。

（5）对防爆膜表面应做防腐蚀处理，减少雨水、灰尘等对其产生的腐蚀。防爆膜外应可靠安装防护帽，以防止防爆膜爆裂后对设备和人身造成伤害。应根据现场实际，对防爆膜安装方向、外表面腐蚀变形等情况进行定期检查，并在每次检查时核对防爆膜的爆破压力和爆破温度。每三年应检查一次夹持器是否变形腐蚀，密封面是否损坏等。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。