SF6断路器幻灯片课件_理化生_高中教育_教育专区。 一、概述 利用六氟化硫 (SF6)气体作为灭弧介质和绝缘介质的一 种断路器。简称 SF6断路器。六氟化硫用作断路器中灭 弧介质始于20世纪50年代初。由于这种气体的优异特性， 使这种断路器单断口在电
一、概述 利用六氟化硫 (SF6)气体作为灭弧介质和绝缘介质的一 种断路器。简称 SF6断路器。六氟化硫用作断路器中灭 弧介质始于20世纪50年代初。由于这种气体的优异特性， 使这种断路器单断口在电压和电流参数方面大大高于压 缩空气断路器和少油断路器，并且不需要高的气压和相 当多的串联断口数。在60～70年代，SF6断路器已广泛用 于超高压大容量电力系统中。80年代初已研制成功363千 伏单断口、550千伏双断口和额定开断电流达80、100 千 安的SF6断路器。 应用范围：10～1000kv电压等级的电力系统 SF6气体的特点 物理特性： SF6气体是一种无色、无味、无毒和不可燃且透明的气体，在通常情况下有液化的可能性，在 45摄氏度以上才能保持气态。在均匀电场下，其绝缘性是空气的3倍，在4个大气压下，其绝缘性相当变压 器油。 化学特性：常温下是一种惰性气体。一般不会与其它材料发生反应。 电气特性：绝缘性能佳，还具有独特的热特性和电特性。 SF6气体是电负性气体，其分子和原子具有很强 的吸附自由电子的能力，可以大量吸附弧隙中的自由电子，生成负离子。负离子的运动比自由电子慢得多， 很容易和正离子复合成中性的分子和原子，大大加快了电流过零时的弧隙介质强度的恢复。 分解特性：纯净的SF6气体一般公认是无毒的。 SF6在生产过程中会有少量伴随的生成物，其中S2F10是公认 的剧毒气体，但经过净化处理可以完全将它除净。纯净的SF6气体虽然无毒，但在工作场所要防止SF6气体 的浓度上升到缺氧的水平。 SF6气体的密度大约是空气的五倍、SF6气体如有泄漏必将沉积于低洼处， 如电缆沟中。浓度过大会出现使人窒息的危险，设计户内通风装置时要考虑到这一情况。 SF6气体通过 对流能与空气混合，但速度很慢。气体一旦混合后就形成SF6和空气的混合气体，不会再次分离。问题严重 的是，电弧作用下SF6的分解物如SF4，S2F2，SF2，SOF2，SO2F2，SOF4和HF等，它们都有强烈的腐蚀性和 毒性。 SF6断路器的特点 优点： 1、开断短路电流大 2、截流量大，寿命长 3、操作过电压低 4、运行可靠性高 5、安全性高 6、体积和占地面积小 7、安装调试方便 8、检修维护量小 缺点： 1、制造工艺要求高、价格贵 2、气体管理技术要求高。 ? 常见型式 六氟化硫断路器 二、SF6断路器的灭弧室 1、单压式SF6断路器 单压式SF6断路器又称为压气式SF6断路器。它的灭弧室 的可动部分带有压气装置。主要应用在252kV以上的电 压等级。 单压（压气）式SF6断路器，外形上与双压式无多大差别。 断路器内部只有一种压力，一般为0.6MPa(表压力)，它 是依靠压气作用实现气吹来灭弧的。 按灭弧室结构的不同，可以分为变开距灭弧室和定开距 灭弧室。 变开距灭弧室： 触头开距在整个分闸过程中是不 断改变的。吹弧方式有单向纵吹 和双向纵吹，前者适用于小容量 断路器，后者适用于高压大容量 断路器。 优点是开距大，断口电压可以做 得较高，熄弧后介质强度恢复速 度较快，喷口形状不受限制，可 以设计得比较合理，有利于改善 吹弧效果。缺点是电弧长电弧电 压高，电弧能量大，不利于提高 开断电流 定开距灭弧室： 两个静触头式中保持固 定的开距，气流向静触 头喷口处对电弧进行双 向对称纵吹。 优点是触头开距小，行 程短，电弧能量小，熄 弧能力强，燃弧时间短。 可以开断很大的短路电 流。 缺点是压气室的体积较 大。 2、自能式SF6断路器 ? 自能式SF6断路器是在压气式基础上发展起来的， 又称第三代SF6断路器。用电弧自身的能量建立 灭弧所需要的压力差。 ? 自能式SF6断路器的开断能力与电弧能量有关。 ? 可采用弹簧操动机构 ? 按灭弧原理可分为旋弧式、热膨胀式、混合吹式。 旋弧式 ? 旋弧式SF6断路器利 用SF6气体中电弧在 磁场作用下快速转动 而使电弧熄灭。 ? 旋弧式SF6断路器多 用于中压系统中。 磁吹线圈设置在静触头附近，在开断电 流时，线圈被电弧串联接进回路，电流 流过线圈，在动静触头间产生磁场，电 弧在磁场的驱动下旋转，在旋转时受到 冷却而熄灭。 按照磁吹和电弧的运动方式不同可分为 径向旋弧式和纵向旋弧式。 热膨胀式 利用电弧本身的能量，加热灭弧室 内的SF6气体，建立高压力，形成压差， 并通过喷口释放，产生强力气流吹弧， 从而达到冷却和吹灭电弧的目的。 混合式 将几种灭弧原理同时应用在断路器的灭 弧室中。如旋弧＋热膨胀，压气＋热膨 胀，压气＋旋弧，旋弧＋热膨胀＋助吹。 三、SF6断路器的附件 定义：断路器本体及操动机构配置的具有一定特殊功能的附属部件。 1压力表、压力继电器：监视SF6气体压力的变化情况。 2密度表和密度继电器：测量SF6气体密度 3并联电容和并联电阻：改善断路器分闸和合闸特性。 4净化装置：用来吸附杂质。 5压力释放装置：用来保护断路器不受过量的正压和负压的影响 压力表、压力继电器 压力表：起监视作用。一般采用弹簧管式。 压力继电器：主要配置在操动机构上，有多对电触点，可以控制 操动机构的动作。起控制和保护作用。 安全阀：是压力继电器的一种特殊形式，它与压力继电器的不同 之处在于安全阀不带电触点，且动作方式不同。 密度表和密度继电器 密度表：在SF6断路器上装设的SF6气体密度表，带指针及有刻 度的称为密度表； 密度继电器：不带指针及刻度的称为密度继电器；有的SF6气 体密度表也带有电触点，即兼作密度继电器使用。它们都是 用来测量SF6气体的专用表计。 并联电容和并联电阻 并联电容又称为均压电容，与断路器灭弧断口并联， 可以降低断路器触头间弧隙的恢复电压速度，提高开 断能力。 并联电阻又称为合闸电阻，可以用来限制合闸或分闸 时的过电压，其安装方式有两种，一种是并联电阻片 与断口放在同一个瓷套内，有利于热量的扩散。另一 种是将电阻片与辅助断口不放在同一个瓷套内，各自 成独立元件，串联后并联在灭弧室的两端。电阻值的 大小对影响着限制过电压的程度。一般使用的是 400～450欧姆的并联电阻值 净化装置 主要由过滤罐和吸附剂组成。 吸附剂：吸附SF6气体中的水分和气体的分解物。常用的有： 1活性炭。黑色粉末状或颗粒状的无定形碳。活性炭主成分除了碳以外还有氧、氢等元素。 2分子筛具有网状结构的天然或人工合成的化学物质。如交联葡聚糖、沸石等 。 3氧化铝又称三氧化二铝，分子量102，通常称为“铝氧”，是一种白色无定形粉状物，俗称 矾土。 4硅胶又称为硅橡胶，是一种高活性吸附材料，属非晶态物质。不溶于水和任何溶剂，无毒无 味，化学性质稳定，除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应。 另外，还有漂白土、氧化镁等各种吸附剂。目前国内用的最多的是分子筛和氧化铝。 压力释放装置 分为压力释放阀和防爆膜两种。 压力释放阀一般装在罐式SF6断路器上 防爆膜一般装设在支柱式SF6断路器上，防爆膜一旦开启后 不能够再闭合。 四、SF6断路器结构原理 （一）结构分类 （1）瓷柱式SF6断路器。其灭弧装置在支持 瓷套的顶部，由绝缘杆进行操动。这种结 构的优点是系列性好，用不同个数的标准 灭弧单元和支柱瓷套，即可组成不同电压 等级的产品；其缺点是稳定性差，不能加 装电流互感器。 （2）落地罐式SF6断路器。其总体结构类似 于箱式多油断路器，它的灭弧装置用绝缘 件支撑在接地金属罐的中心，借助于套管 引线，基本上不改装就可以用于全封闭组 合电器之中。这种结构便于加装电流互感 器，抗震性好，但系列性差，且造价昂贵。 （3）3—35KV六氟化硫断路器。有旋弧式、 气自吹式和压气式三种，用于配电开关柜 中，常常做成小车式。 SF6断路器的结构类型 ? 1.瓷柱式SF6断路器 1-并联电容； 2-端子； 3-灭弧室瓷套； 4-支持瓷； 5-合闸电阻； 6-灭弧室； 7-绝缘拉杆； 8-操动机构箱 结构特点：开断元件放在绝缘 支柱上，使处于高电位的触头、 导电部分及灭弧室与地电位绝 缘。灭弧室安装在高强度瓷套3 中，用空心瓷柱4支承和实现对 地绝缘。灭弧室和绝缘瓷柱内 腔相通，充有相同压力的SF6气 体，通过控制柜中的密度继电 器和压力表进行控制和监视。 7是绝缘拉杆，它穿过了整个瓷 柱4，把灭弧室6里面的动触头 和操动机构箱8中的驱动杆连接 起来，通过绝缘拉杆带动触头 完成断路器的分合操作。 优点：结构重心低，抗震性能好， 灭弧断口间电场较好，断流容量大， 可以加装电流互感器，还能与隔离 开关、接地开关、避雷器等融为一 体，组合成复合式开关设备。借助 于套管引线，基本上不用改装就可 以用于全封闭组合电器之中。 缺点：罐体耗用材料多，用气量大， 系列性差，难度较大，造价比较昂 贵。 “I”形布置 一般用于220kV及以下的单柱 单断口断路器 “Y”形布置 一般用于220kV及以上的单柱 双断口断路器 “T”形布置 一般用于220kV及以上特别 是500kV的单柱双断口断路器 ? 2.罐式SF6断路器 结构特点：灭弧室安装在接地 的金属罐中，高压带电部分用 绝缘子2支持，对箱体的绝缘 主要靠SF6气体。绝缘操作杆 穿过支承绝缘子，把动触头5 与机构驱动轴连接起来，在两 个出线套管的下部都可安装电 流互感器。结构比较稳定，常 在额定电压高的高压和超高压 断路器中使用，抗地震性能好， 称为外壳接地断路器 1－套管；2－支持绝缘子；3－电流互感 器；4－静触头；5－动触头；6－喷口工 作缸；7－检修窗；8－绝缘操作杆；9－ 油缓冲器；10－合闸弹簧；11－操作杆 ? 落地罐式 SF6断路器 五、SF6断路器的使用知识 ? 1．SF6气体密度的监测 ? 压力表监测：在运行中可直观地监测气体的压力的变化，平均压力是否异常 。 ? 密度继电器监：当气体泄漏时，先发补气信号，继续泄漏，对断路器进行分闸闭锁， 并发闭锁信号。 ? 2．SF6断路器的检漏 ? 定性检漏：判断泄漏率的相对程度。方法有：抽真空检漏、发泡液检 漏、检漏仪检漏、局部蓄积法、分割定位法、压力下降法等。 ? 定量检漏：测定SF6气体的泄漏率，方法有：挂瓶法、扣罩法、局部 包扎法等。定量测量应在充气24h后进行，判断标准为：年漏气率不 大于1％。 ? 3．SF6断路器的含水量监测 ? 测量方法：重量法、电解法、露点法、电容法、压电石英振荡法、 吸附量热法和气相色谱法 ?。 ? 重量法是国际电工委员会（IEC）推荐的仲裁方法，电解法和露 点法为其推荐的日常测量方法。 ? 4．SF6断路器在运行中的检查 ? 运行中除了按断路器的一般检查项目进行检查外还应特别注意检 查气体压力是否保持在额定范围，发现压力下降即表明有漏气现 象，应及时查出泄漏部位并进行消除。严格防止潮气进入断路器 内部。 ? 5、检修 （1）SF6气体中的杂质及处理 SF6新气的纯度不应低于99.8％，充入设备后SF6气体的纯度不低于97％，运行中SF6气 体的纯度不低于95％。 （2）SF6断路器的补气 充气前，所有管路冲洗干净，充气后气压稍高于要求值。充气时，先开钢瓶阀门，再开 减压阀，使SF6气体缓慢充入设备，并观察气压变化；充气至额定气压后，先关减压 阀，再关钢瓶气阀。 （3）SF6气体的回收净化处理 采用带有净化器的SF6气体回收装置。 （4）SF6断路器的检修注意事项 断电源；气体回收；氮气洗；通风换气；白色粉末吸尘器或柔软卫生纸拭净；金属部 件清洗剂或汽油清洗；绝缘件无水酒精或丙酮清洗；新密封圈 ；吸附剂更换；绝缘 件干燥；避潮气 感谢聆听 Thank you!
