用于抑制内部金属颗粒起举的GIS开关改进方法及GIS开关技术

本发明专利技术提供用于抑制内部金属颗粒起举的GIS开关改进方法，属于高电压绝缘技术领域。包括：将GIS开关的筒体置放在密闭的氟化室中；向所述氟化室中充入含氟混合气体；设置氟化处理条件，所述氟化处理条件包括氟气的体积百分比、氟化处理温度值、氟化处理压力值和氟化处理时长；基于所述氟化处理条件对所述筒体的表面进行氟化处理，得到表面具有氟化层的GIS开关筒体；利用所述表面具有氟化层的GIS开关筒体组装所述GIS开关。本发明专利技术还提供GIS开关。本发明专利技术还提供GIS开关。本发明专利技术还提供GIS开关。

【技术实现步骤摘要】
用于抑制内部金属颗粒起举的GIS开关改进方法及GIS开关


[0001]本专利技术涉及高电压绝缘
，尤其涉及一种用于抑制内部金属颗粒起举的GIS开关改进方法及GIS开关。

技术介绍

[0002]GIS是由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等结构组成，这些部件全部被封闭在充有一定压力的SF6绝缘气体的接地金属筒体外壳中。由于结构紧凑、占地面积小、可靠性高等诸多优点，被广泛应用。
[0003]GIS在参与电网运行期间，其绝缘故障率随电网电压等级的提高显著增高，主要表现在GIS开关内金属颗粒在直流场、交流场中运动，导致影响GIS安全可靠运行。为了减轻金属颗粒的影响，一般是在GIS筒体内表面上涂覆有机绝缘层、以抑制金属颗粒从筒体内表面起举。但是，有机绝缘层在设备长期运行中会老化降解、甚至会剥离，从而污染设备内部、引起绝缘下降，同样会影响到电网安全。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供一种用于抑制内部金属颗粒起举的GIS开关改进方法及GIS开关，用以减轻来自GIS开关内金属颗粒对电网安全的影响程度，抑制GIS中金属颗粒起举的效果长期有效，可提升GIS运行的安全可靠性。
[0005]本专利技术实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于抑制内部金属颗粒起举的GIS开关改进方法，包括：将GIS开关的筒体置放在密闭的氟化室中；向所述氟化室中充入含氟混合气体；设置氟化处理条件，所述氟化处理条件包括氟气的体积百分比、氟化处理温度值、氟化处理压力值和氟化处理时长；基于所述氟化处理条件对所述筒体的表面进行氟化处理，得到表面具有氟化层的GIS开关筒体；利用所述表面具有氟化层的GIS开关筒体组装所述GIS开关。
[0006]较优地，所述含氟混合气体的成分包括氟气和氮气。
[0007]较优地，所述的含氟混合气体中所述氟气的体积百分比为5
‑
50%。
[0008]较优地，所述氟化处理温度值的范围为150℃至400℃，所述氟化处理压力值的范围为0.2 bar至2bar，所述氟化处理时长的范围为10h至100h。
[0009]较优地，所述表面具有氟化层的GIS开关筒体的氟化层厚度不小于0.1μm。
[0010]较优地，所述GIS开关的筒体的材质为铝合金，所述表面具有氟化层的GIS开关筒体为一种表面具有氟化层的铝合金筒。
[0011]进一步地，本专利技术还提供一种根据前述的方法制成的表面具有氟化层的GIS开关筒体。
[0012]进一步地，本专利技术还提供一种GIS开关，包括前述的表面具有氟化层的GIS开关筒体。
[0013]由上述技术方案可知，本专利技术实施例提供的用于抑制内部金属颗粒起举的GIS开关改进方法及GIS开关，通过对GIS开关的筒体内表面氟化处理，使其表面具有氟化层，显著地提高GIS开关内金属颗粒在筒体上的起举电压，以减轻来自GIS开关内金属颗粒对电网安全的影响程度，另外，通过本专利技术抑制GIS中金属颗粒起举的效果长期有效，可提升GIS运行的安全可靠性。
附图说明
[0014]图1为本专利技术方法的流程图；图2为本专利技术方法的铝电极板气相氟化处理系统示意图；图3为经本专利技术方法（实施例3）改性前后铝电极板的X射线能量色散谱和表面元素组成；图4为经本专利技术方法（实施例3）改性前后铝电极板的表面电子显微镜像；图5为下述金属颗粒起举试验实施例所用的球/板电极结构示意图。
[0015]图中标记说明：1—氟化室，2—真空泵，3—干式废气处理系统，4—高压铝球电极，5—接地的表面氟化或未氟化铝圆板电极，6—金属颗粒。
具体实施方式
[0016]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0017]如图1
‑
5所示，本专利技术提供一种用于抑制内部金属颗粒起举的GIS开关改进方法，包括：步骤S1，将GIS开关的筒体置放在密闭的氟化室中；步骤S2，向氟化室中充入含氟混合气体，具体的，含氟混合气体的成分包括氟气和氮气，含氟混合气体中氟气的体积百分比为5
‑
50%；步骤S3，设置氟化处理条件，氟化处理条件包括氟气的体积百分比、氟化处理温度值、氟化处理压力值和氟化处理时长；氟化处理温度值的范围为150℃至400℃，氟化处理压力值的范围为0.2 bar至2bar，氟化处理时长的范围为10h至100h。
[0018]步骤S4，基于氟化处理条件对筒体的表面进行氟化处理，得到表面具有氟化层的GIS开关筒体；表面具有氟化层的GIS开关筒体的氟化层厚度不小于0.1μm，GIS开关的筒体的材质为铝合金，表面具有氟化层的GIS开关筒体为一种表面具有氟化层的铝合金筒步骤S5，利用表面具有氟化层的GIS开关筒体组装GIS开关。
[0019]下面给出的实施例采用的是“球/板”电极组合，该组合能模拟实际GIS中的电场，球/板电极的材质与GIS筒体的材质相同、为6063铝合金。
[0020]首先请参阅图2，该装置用于实施步骤S1
‑
S4，用6063铝合金替代GIS筒体进行操作，首先将6063铝合金板置于氟化室中，将氟化室“抽真空和氮气置换”三次；然后将含氟混
合气体引入氟化室中，再根据步骤S3中设置的氟化处理条件下对6063铝合金板进行氟化处理；反应结束后再次将氟化室“抽真空和氮气置换”三次，即可打开氟化室中、取出表面氟化了的铝合金板。
[0021]请参阅图3和图4，本专利技术方法是通过氟气与铝合金板反应，在其表面形成厚度不小于0.1μm的氟化层。由于氟原子的引入改变了铝合金板的表面组成和结构，增加了表面绝缘性，从而降低了金属颗粒与铝合金板（GIS筒壁）间的电荷转移、或降低了金属颗粒的带电，这是本专利技术方法抑制GIS中金属颗粒起举的主要原因。
[0022]如下述实施例中所详述，与未经本专利技术方法表层改性的铝电极板相比，采用本专利技术方法改性后的铝电极板的颗粒起举电压提高了10
‑
20%（取决于氟化处理条件中各参数的配置情况）。下面所列举的一种抑制GIS中金属颗粒起举的方法的各实施例试验，均使用图5所示的能模拟实际GIS中金属颗粒起举的“球/板”电极结构、在0.1 Mpa的SF6气中进行，使用的金属颗粒为由球形铝颗粒经平板硫化机压制而得的尺寸和形状一致的“鼓形颗粒
”ꢀ
（如由φ1.5mm铝球在1mm厚的不锈钢模板中、经平板硫化机压制而成的高度1mm的“鼓形颗粒”）。颗粒起举试验采用直流、阶梯升压的方式，每个阶梯的维持时间为5min。
[0023]实施例1：铝电极板的氟化处理条件：氟化室中氟化处理温度设置为150℃，氟化处理压力设置为2.0bar，氟气占反应性混合气体的体积百分比为5%，氟化处理时间为100h。
[0024]结果如表1所示，金属颗粒在该表面氟化的铝电极板上的平均起举电压相对未表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于抑制内部金属颗粒起举的GIS开关改进方法，其特征在于，包括：将GIS开关的筒体置放在密闭的氟化室中；向所述氟化室中充入含氟混合气体；设置氟化处理条件，所述氟化处理条件包括氟气的体积百分比、氟化处理温度值、氟化处理压力值和氟化处理时长；基于所述氟化处理条件对所述筒体的表面进行氟化处理，得到表面具有氟化层的GIS开关筒体；利用所述表面具有氟化层的GIS开关筒体组装所述GIS开关。2.根据权利要求1所述的用于抑制内部金属颗粒起举的GIS开关改进方法，其特征在于，所述含氟混合气体的成分包括氟气和氮气。3.根据权利要求1所述的用于抑制内部金属颗粒起举的GIS开关改进方法，其特征在于，所述含氟混合气体中所述氟气的体积百分比为5
‑
50%。4.根据权利要求1所述的用于抑制内部金属颗...

【专利技术属性】
技术研发人员：马飞越，相中华，牛勃，倪辉，伍弘，陈磊，魏莹，孙尚鹏，安振连，刘绪光，孙景鹏，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：