電氣設(shè)備及運(yùn)行SF6斷路器PART2.3.2SF6斷路器1.SF6氣體的性質(zhì)

1）物理性質(zhì)：常態(tài)下，純凈的SF6氣體為無色、無味、無毒、不燃的惰性氣體。SF6氣體的比重大，容易液化，液化溫度與壓力有關(guān)，壓力升高液化溫度也增高。為此，斷路器中的SF6氣體都不采用過高的壓力，以使其保持氣態(tài)。單壓式SF6斷路器滅弧室氣體壓力為0.3MPa～0.6Mpa，斷路器還裝有加熱器，根據(jù)溫度和壓力確定投入時(shí)間，防止氣體液化。SF6斷路器2）SF6氣體的電氣性質(zhì)SF6具有很強(qiáng)的負(fù)電性,指SF6氣體中的自由電子容易被SF6氣體吸附成為負(fù)離子(SF6+e→SF6-)，這種負(fù)電性是一般氣體所沒有的，正、負(fù)離子很容易復(fù)合成中性質(zhì)點(diǎn)或原子。因此，在電弧電流接近零值狀態(tài)時(shí)，SF6氣體具有較強(qiáng)的滅弧能力。SF6滅弧能力為空氣的100倍。在0.294MPa壓力下，SF6的絕緣強(qiáng)度與普通變壓器油的絕緣強(qiáng)度相同。因此SF6氣體還具有良好的絕緣性能。SF6氣體優(yōu)良的絕緣性能與滅弧性能使其應(yīng)用于斷路器并得到發(fā)展，目前SF6氣體已被廣泛用于高壓電器設(shè)備中作為絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)。SF6斷路器3）化學(xué)性質(zhì)SF6化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，在設(shè)備的允許運(yùn)行溫度范圍內(nèi)，SF6對(duì)設(shè)備中常用的銅、鋼、鋁等金屬材料不起化學(xué)作用。電弧高溫作用下，少量SF6會(huì)分解為SOF2、SO2F2、SF4和SOF4等，但電弧過零值后，很快又再結(jié)合為SF6。因此，密封完善的SF6斷路器，雖經(jīng)多次開斷滅弧，SF6氣體也不會(huì)減少或變質(zhì)。電弧的分解物的多少與SF6中所含水分有關(guān)，有毒。斷路器中常用吸附劑清除水分和電弧分解產(chǎn)物。SF6斷路器2.SF6斷路器結(jié)構(gòu)SF6斷路器結(jié)構(gòu)分為落地罐式和支柱瓷套式兩大類。1)落地罐式落地罐式SF6斷路器的結(jié)構(gòu)如圖所示，在充有SF6氣體的金屬罐內(nèi)水平放置有著滅弧室，引出線通過絕緣套管引出，在套管下部裝有電流互感器。落地罐式斷路器重心低，抗震性能好，特別容易與隔離開關(guān)、接地開關(guān)和電流互感器等組合成封閉式組合電器。缺點(diǎn)是罐體耗用材料較多,用氣量大,系列化較差,因此價(jià)格較高。SF6斷路器落地灌式六氟化硫斷路器LW8-35kV落地罐式戶外SF6斷路器外形500kV落地罐式戶外SF6斷路器外形SF6斷路器現(xiàn)場運(yùn)行的落地灌式六氟化硫斷路器斷路器SF6斷路器1．出線帽；2．瓷套；3．電流互感器；4．互感器連接護(hù)管；5．吸附器6.外殼；7．底架；8．氣體管道；9．分合指示；10．銘牌；11．傳動(dòng)箱；12．分閘彈簧；13．螺套；14．起吊環(huán)；15．彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)SF6斷路器2)瓷絕緣支柱式滅弧室支柱液壓機(jī)構(gòu)鼓形瓷套裝配分子篩瓷套靜弧觸頭觸指噴管動(dòng)弧觸頭壓氣缸逆止閥彈簧裝配動(dòng)觸頭桿裝配接頭進(jìn)氣管圖2.6一相外形圖圖2.7滅弧室結(jié)構(gòu)圖支柱瓷套式三相分裝結(jié)構(gòu)，每相一個(gè)斷口，斷路器整體呈“I”形布置。左圖為LW10B-252斷路器一相的結(jié)構(gòu)圖和滅弧室的結(jié)構(gòu)圖。斷路器每相配置一臺(tái)液壓操作機(jī)構(gòu)和一臺(tái)控制柜，可進(jìn)行單相操動(dòng)或三相聯(lián)動(dòng)。斷路器本體置于液壓機(jī)構(gòu)箱上方。滅弧室和絕緣瓷柱內(nèi)腔相通，充有20℃時(shí)表壓為0.6Mpa的相同壓力的SF6氣體。在控制柜中，有密度繼電器和壓力表進(jìn)行控制和監(jiān)視。瓷柱式SF6斷路器結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)動(dòng)部件少，系列性好。而且，瓷柱式斷路器中SF6氣體的容積比罐式斷路器小得多，用氣量少，從而降低了費(fèi)用。雖然由于它的重心高，抗震能力較差，使用場所受到一定限制，但瓷柱式斷路器還是得到普遍使用。SF6斷路器SF6斷路器220kV瓷絕緣支柱式SF6斷路器SF6斷路器SF6斷路器110kV瓷絕緣支柱式SF6斷路器SF6斷路器六氟化硫斷路器全封閉組合電器----斷路器SF6斷路器3.滅弧原理1）SF6氣體良好的絕緣性能和滅弧性能（負(fù)電性）2）吹?。⊿F6氣體和電弧之間形成速度較高的相對(duì)運(yùn)動(dòng)）視頻:SF6斷路器滅弧室滅弧過程演示SF6斷路器4.根據(jù)滅弧方式不同分為壓氣式SF6斷路器和自能吹弧式SF6斷路器1)壓氣式SF6斷路器開斷過程-演示壓氣式SF6斷路器開斷過程示意圖1-靜主觸頭；2-靜弧觸頭；3-動(dòng)弧觸頭；4-動(dòng)主觸頭；5-壓氣缸；6-活塞；7-操作拉桿；8-噴嘴；9-壓氣室分閘時(shí)，操作拉桿帶動(dòng)動(dòng)觸頭系統(tǒng)（包括噴嘴、動(dòng)觸頭、可動(dòng)氣缸）迅速向下移動(dòng)，首先靜主觸指和動(dòng)主觸頭脫離接觸，然后動(dòng)靜弧觸頭分離。在動(dòng)觸頭系統(tǒng)向下運(yùn)動(dòng)過程中，逆止閥關(guān)閉，壓氣缸內(nèi)腔的SF6氣體被壓縮，氣壓增大，動(dòng)靜弧觸頭分離后，SF6氣體經(jīng)噴嘴向電弧區(qū)噴吹，使電弧冷卻和去游離而熄滅，并使斷口間的介質(zhì)強(qiáng)度迅速恢復(fù)，以達(dá)到開斷額定電流及各種故障電流的目的。SF6斷路器2)自能吹弧式SF6斷路器的開斷過程-演示圖2.9自能吹弧式SF6斷路器的開斷示意圖1-弧靜觸頭；2-絕緣噴口；3-主靜觸頭；4-弧動(dòng)觸頭；5-主動(dòng)觸頭;6-貯氣室；7-滑動(dòng)觸頭；8-閥門；9-輔助貯氣室；10-固定活塞；11-閥門在開斷大電流時(shí)如圖所示，主觸頭分開后，弧動(dòng)、靜觸頭隨后分開產(chǎn)生電弧。電弧能量加熱貯氣室中的氣體使壓力升高，建立滅弧所需的壓力。貯氣室中的高壓力氣體經(jīng)絕緣噴口吹向電弧，使電弧在電流過零時(shí)熄滅。隨后閥門打開，排出多余氣體。在開斷小電流（如電抗器和空載線路）時(shí)，由于電弧能量小，依靠電弧能量難以建立滅弧所需的壓力，因而必須設(shè)法提供附加的吹氣作用。附加氣吹作用是由貯壓室向下運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。在圖中，依靠固定活塞的壓氣作用使輔助氣室中的壓力升高，打開閥門，讓氣體通過貯氣室經(jīng)絕緣噴口吹向電弧。SF6斷路器二者主要區(qū)別:建立吹弧所需壓力差的方式不同。壓氣式SF6斷路器:動(dòng)觸頭系統(tǒng)向下移動(dòng)使壓氣缸內(nèi)腔的SF6氣體被壓縮。自能吹弧式SF6斷路器:電弧能量加熱貯氣室中的氣體使壓力升高。自能吹弧式SF6斷路器和壓氣式SF6斷路器相比有以下優(yōu)點(diǎn):固定活塞的截面積比壓氣式小得多,結(jié)構(gòu)簡化而且相應(yīng)的操動(dòng)機(jī)構(gòu)的操作功也可減小。SF6斷路器5.SF6斷路器主要技術(shù)參數(shù)SF6斷路器主要技術(shù)參數(shù)舉例SF6斷路器SF6斷路器SF6斷路器SF6斷路器6.影響SF6斷路器的安全運(yùn)行的因素（1）對(duì)運(yùn)行中的SF6斷路器，應(yīng)定期測量SF6氣體的含水量。水分與酸性雜質(zhì)在一起，還會(huì)使金屬材料腐蝕，導(dǎo)致機(jī)械操作失靈。SF6斷路器6.影響SF6斷路器的安全運(yùn)行的因素（2）運(yùn)行中，為保證SF6斷路器的安全運(yùn)行，要求采用專用儀器定期監(jiān)測斷路器SF6氣體泄漏情況，年漏氣率應(yīng)小于1％?，F(xiàn)場實(shí)錄視頻演示SF6斷路器6.影響SF6斷路器的安全運(yùn)行的因素（3）為保證SF6斷路器可靠工作，還應(yīng)裝設(shè)絕緣氣體的經(jīng)常性監(jiān)測裝置。這種經(jīng)常性裝置，在規(guī)定的溫度之下，當(dāng)SF6氣體壓力或密度的變化值超過允許變化范圍時(shí)，自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并裝有閉鎖裝置，使斷路器不能操作。SF6斷路器由于110kV以上高壓斷路器一般采用具有一定壓力的SF6氣體作為絕緣、滅弧介質(zhì)，如因滅弧室密封問題，導(dǎo)致氣體泄漏，使滅弧室氣體壓力降低，可能會(huì)發(fā)生滅弧困難，甚至在關(guān)合操作過程中發(fā)生爆炸，因此監(jiān)測高壓斷路器的SF6氣體壓力成為監(jiān)視斷路器運(yùn)行狀態(tài)的必須手段。SF6斷路器斷路器內(nèi)SF6氣體壓力通常由指針式密度監(jiān)測儀進(jìn)行在線測量，其工作原理為：當(dāng)SF6氣體由于泄漏而造成壓力下降時(shí)，儀表的指示也將隨之發(fā)生變化，當(dāng)降至報(bào)警值時(shí)，電接點(diǎn)的一對(duì)接點(diǎn)閉合，輸出報(bào)警信號(hào)；當(dāng)壓力繼續(xù)下降，達(dá)到閉鎖值時(shí)，電接點(diǎn)的另一對(duì)接點(diǎn)閉合，輸出閉鎖信號(hào)，禁止斷路器分、合操作。SF6斷路器7.SF6斷路器的特點(diǎn)和用途優(yōu)點(diǎn)：1）額定電流和開斷電流大,斷口耐壓高,滅弧時(shí)間短,允許開斷次數(shù)多。2）使用安全可靠，無火災(zāi)和爆炸的危險(xiǎn)，不必?fù)?dān)心材料的氧化和腐蝕。3）減小了電器的體積和重量，便于在工廠中裝配，運(yùn)輸方便。4）設(shè)備的操作、維護(hù)和檢修都很方便，全封閉電器只須監(jiān)視SF6氣壓，電氣觸頭檢修周期長，載流部分不受大氣的影響，可減少維護(hù)工作量。5）無噪音和無線電干擾。6）冷卻特性好。7）有利于電器設(shè)備的緊湊布置。SF6斷路器7.SF6斷路器的特點(diǎn)和用途缺點(diǎn)：對(duì)工藝及密封要求嚴(yán)格,對(duì)材料要求高,價(jià)格高。總之，由于SF6氣體的電氣性能好，SF6斷路器的斷口電壓較高，在電壓等級(jí)相同，開斷電流和其它性能接近的