[发明专利]一种免加热的用于寒冷地区的六氟化硫高压电气设备

说明书

技术领域

    本发明涉及高压电气设备，尤其涉及六氟化硫高压电气设备。

背景技术

由于六氟化硫气体具有优异的绝缘和灭弧性能，是高压电气设备（尤其是高压断路器）中理想的绝缘和灭弧介质，在国内外得到广泛应用。六氟化硫气体的优异性能是在一定密度和压力下实现的，当温度降到一定程度时，高压电气设备内部的六氟化硫气体将出现液化现象，其液化温度与密度和压力有关，密度越大，液化温度越高。由于高压电气设备内部六氟化硫气体液化，部分气体变成液体，六氟化硫气体的密度和压力将逐渐减小，从而会造成高压电气设备的绝缘性能和开断能力下降，严重影响了高压电气设备的可靠运行。

户外用高压断路器是其一大应用，其使用范围大，可在纬度高于45度地区使用，比如在我国新疆、内蒙古、冀北及东北地区，冬季气候寒冷，户外温度达到-40℃，部分地区甚至到达-50℃，六氟化硫断路器在这种温度下会因六氟化硫气体液化，气体压力降低到闭锁压力值，六氟化硫断路器无法正常工作，不得不退出运行，严重时会造成大面积停电。

为解决六氟化硫高压电气设备在超低温下可靠运行的问题，有关厂家和研究院（所）对此进行了大量的分析和试验，取得了如下几种解决方案，但均不理想，具体有：

1、采用混合气体（六氟化硫/N₂;六氟化硫/CF4等）作为灭弧，绝缘介质，其缺点是：对于高压断路器的开断电源能力只有原来的80%左右，且制造技术要求较高，成本昂贵；混合气体的比例混合方法需合理的配比，否则混合气体的绝缘特性和灭弧特性将严重削弱，同时一旦漏气，但是由于两种高压力的气体混合在一起，其泄漏率不同，补充气体工艺很繁杂，达不到产品技术要求，给该产品的使用、检测、管理带来了许多不便，因此也不能得以推广。

2、采用降低六氟化硫气压来达到六氟化硫气体液化点降低，但是由于气体压力降低，气体密度随之亦降低，导致高压断路器的灭弧性能和绝缘性能降低。直接影响高压断路器的开断电流能力，满足不了需要正常开断容量用户的要求，使产品使用受到很大的局限。

3、采用对六氟化硫高压电气设备内的六氟化硫气体直接进行加热的技术。采用直接加热的方法来提高六氟化硫高压电气设备内部的六氟化硫气体温度，防止六氟化硫气体液化。目前现有技术，对罐式六氟化硫断路器，是在罐体外侧（如专利ZL200820150430.1(CN201242969Y)）或罐体上开设的拔口里（如专利ZL201020224456.3(CN201796803U)）加装电加热装置，为提高加热效率，在电加热带外部需加装保温层和防护层。此方法的缺点是：由于罐式六氟化硫断路器的六氟化硫气体是很好密封在罐体内，要对其加热，只能靠热传导方式传热，结构复杂，热效率低，同时由于直接加热，还会对罐式六氟化硫断路器的密封圈加速老化，造成漏气，带来严重安全问题；而对于瓷柱式六氟化硫断路器而言，高压开关制造厂目前采取了以下一些措施：即在高压断路器六氟化硫气室内部或外部设置加热器，并由智能温度控制器自动控制，当环境温度降低至一定温度以下时，温控器接通加热器电源对六氟化硫气室加热，使六氟化硫气室温度始终保持在一定温度以上。这些措施，对于户外瓷柱式断路器的使用效果很不理想，因为，如果把加热器放置在六氟化硫气室内部，一旦加热器损坏几乎是无法更换，所以这种方法很少采用。而如果把加热器放置在六氟化硫气室外部，目前的技术，要么加热效果很差，要么带来其它严重问题，如使密封圈快速老化，造成漏气问题。如专利ZL200610152005.1(CN1925084A)采用的技术就是在瓷柱式六氟化硫断路器的每相瓷柱的支柱瓷套下端设有加热装置，当温度低时，开启加热器，由于瓷柱式六氟化硫断路器的气体是密封在瓷柱内的，瓷柱是一种绝热材料，为了达到效果，选用很大的加热器，这样虽然达到了不让瓷柱式六氟化硫断路器的六氟化硫气体液化的目的，可是由于支柱瓷套下端温度很高，造成支柱瓷套下端的密封圈快速老化，时间不长就失效，造成漏气。还有，如专利ZL200620086633.X(CN2927307Y)采用在在高压断路器底部底板上设有加热装置、ZL201120025943.1(CN202013833U)采用一种加热保温外套包裹在高压断路器的操动机构箱和传动机构箱的横梁外的办法，由于六氟化硫断路器的气体是密封在瓷柱内的，瓷柱是一种绝热材料，其加热效果不好，不能根本解决问题。