SF6高压断路器结构及工作原理_电力/水利_工程科技_专业资料。SF6断路器构造及其工作原理 新疆国信生产准备部 - 1/23 - 一、断路器的作用： 高压断路器在正常运行时用它接通或切断负荷电流；在电气设备或线路发生 短路故障或严重过负荷时，由继电保护装置控
SF6断路器构造及其工作原理 新疆国信生产准备部 - 1/23 - 一、断路器的作用： 高压断路器在正常运行时用它接通或切断负荷电流；在电气设备或线路发生 短路故障或严重过负荷时，由继电保护装置控制其自动迅速地切断故障电流， 切断发生短路故障的设备或线路，以防止扩大事故范围。 二、断路器的功能 (1)控制作用。根据电力系统运行的需要，将部分或全部电气设备，以及部分 或全部线路投人或退出运行。 - 2/23 - (2)保护作用。当电力系统某一部分发生故障时，它和保护装置、自动装置相 配合，将该故障部分从系统中迅速切除，减少停电范围，防止事故扩大，保护系 统中各类电气设备不受损坏，保证系统无故障部分安全运行。 （3）灭弧作用。高压断路器不仅能可靠的开断空载电流和负荷电流，而且能 可靠的开断短路电流。 - 3/23 - 电弧的产生与熄灭 1、电弧的概念 当开关电器开断电路时，电压和电流达到一定值时，触头刚刚 分离后，触头之间就会产生强烈的瞬间火花，我们称之为电弧。电 弧的实质是一种气体放电现象。 2、电弧的形成 当开关设备的触头分断有载电路时，电子在强电场的作用下高 速冲向阳极，碰撞触头间隙中的中性质点，发生链式反应。在电场 的作用下带电离子定向移动，使触头间隙由绝缘状态变成导电状态 。触头间隙被击穿通过电流形成电弧。 - 4/23 - 3、电弧的危害 （1）电弧的存在延长了开关电器开断故障电路的时间，加重了电力系统短路 故障的危害。 （2）电弧产生的高温，将使触头表面熔化，烧坏绝缘材料，对充油电气设备 还可能引起着火爆炸等危险。 （3）由于电弧在电动力或热动力的作用下能移动，很容易造成飞弧短路和伤 人，或引起事故的扩大。 - 5/23 - 4、电弧的熄灭 一般吹弧的主要措施是用气体或油流吹弧，其中包括横吹或纵吹。用两个或两个 以上的断口熄弧，比单口拉弧更长，速度更快。 - 6/23 - SF6气体的基本特性 纯净的SF6是一种无色、无嗅、无毒、不可 燃的卤素化合物。 SF6气体的化学性质非常稳定 ，在空气中不燃烧，不助燃，与水、强碱、氨、 盐酸、硫酸等不反应，在低于150℃时， SF6气 体呈化学惰性，极少溶于水，微溶于醇。与传统 绝缘油相比，其绝缘性能和灭弧性能都较为突出 。 - 7/23 - 1、SF6气体性能： ① 热化学性： a 分解温度低，分解能量高，导热率好，有利于熄弧； b 温度相同时，SF6游离度大，电弧电压小； ② 强负电性：能吸附电子或负离子，然后与正离子复合， 去游离作用强，不易重燃。 - 8/23 - 2、优点： （1）灭弧能力强，介质强度高。单断口的电压可以做得很 高，因此，与少油和空气断路器相比，同一额定电压等级下 ，SF6断路器所用的串联单元数较少。 （2）介质恢复速度特别快，开断近区故障性能特别好。 （3）由于SF6气体的电弧分解物中不含有碳等影响绝缘能力 的物质，在严格控制水分的情况下分解物又没有腐蚀性，再 加触头在SF6中的烧损极轻微，因此SF6断路器允许开断的次 数多，检修周期长。 - 9/23 - SF6气体缺点： 含有水分的SF6气体在电弧的高温下，会分解出一些硫的低氟化合物，这些 低氟化合物有较强的毒性和刺激性，对人体有危害，对许多绝缘材料、导电材 料也有腐蚀作用。当SF6气体中水分含量大得足以引起在绝缘表面结露时，击穿 电压会显著下降，尤其在温度较低时更易造成水分的凝结。 - 10/23 - SF6断路器的灭弧装置 按熄弧能量分为自能式、外能式和混合式。其中自能式是熄灭大电流，而外能 式是熄灭小电流。 ① 自能式：是利用电弧本身能量使SF6气体膨胀、压力升高，产生压力差，或利用 磁场使电弧运动。 ② 外能式：是利用外储SF6或操作力，使SF6气体运动，将电弧熄灭。 ③ 混合式。 - 11/23 - 按灭弧装置不同，分为双压式和单压式。 早期的SF6断路器都用双压式灭弧装置，由于其结构复杂，所需辅助设备多， 维护不便，已逐渐为单压式灭弧装置所取代。（灭弧室有活塞，原理类似于打气筒 ） - 12/23 - 单压式灭弧装置 1、只有一种压力（一般为304-808kPa)。在开断过程中，灭弧室所需的吹弧压 力由动触头系统运动时的压气活塞产生； 2、图11-2为单压式单向灭弧室的原理图。图中，喷嘴2、压气罩3及动触头（导 电杆）4机械上为一体。 - 13/23 - 单压式单向灭弧室的原理图 虚线部分 为合闸后 的喷嘴位 置 压气活 塞 - 14/23 - 3、断口形式： a、变开距形式（与少油断路器类似） b、定开距形式（与压缩空气断路器类似） 4、吹弧方式： a、单向吹弧方式 b、双向吹弧方式，和单向吹弧方式相比双向吹弧方式能提高开断电流20％以 上。 - 15/23 - 单压式双向灭弧室的原理图 - 16/23 - 5、喷嘴材料： 喷嘴材料不能采用金属材料，而要用聚四氟乙烯塑料树脂。聚四 氟乙烯，一般称作“不粘涂层” ；是一种使用氟取代聚乙烯中所有氢 原子的人工合成高分子材料。这种材料有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂 的特点，几乎不溶于所有的溶剂。同时，聚四氟乙烯具有耐高温的特 点，它的摩擦系数极低，可作润滑，亦成为水管内层的理想涂料。因为 压缩空气断路器中压缩空气吹弧速度很高，可保护喷嘴免受电弧侵袭；而SF6断路器的吹弧速度低，无法保护 喷嘴免受电弧侵袭。 聚四氟乙烯塑料树脂的特点:能抵抗高温，在电弧直接作用下不会 碳化，且其机械性能高、易加工，是制造喷嘴的好材料。 - 17/23 - ，加之单6可压、省式优去SF点压6断气：路泵器等具装有置气，压因低此，其液结化构温简度单也，低造，价在便低宜温，地维区护使也用较时方不便需。装加热器 - 18/23 - 7、a、缺为点使：触头分开、电弧刚产生时就有较好的气吹条件，单压式灭弧 室的压气腔应该有一段预压缩过程，使压气腔中的气压提高后，再打开 喷口进行吹弧。预压
