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SF6断路器
阅读:15027时间:2011-09-02 16:54:58

  SF6断路器是利用六氟化硫(SF6)的灭弧特性,将其作为绝缘介质来工作的断路器,用于分合额定电流、故障电流或转换线路,实现对输变电系统的保护、控制及操作,可以进行三极分闸、合 闸及快速自动重合闸操作。

发展历程

  1.简单开断:就是说,开断时只通过动、静触头之间距离的不断加长来开断,即没有气吹,也没有通过磁场力让电弧在SF6气体里运动来冷却电弧,这种办法比较简单,效果当然不太理想,现在早已不用了;

  2.双压式吹弧:就是在SF6断路器内有两种气压的SF6气体存在,低压的SF6气体只用于内部的绝缘,一般为3—5个大气压,高压的SF6气体一般有十几个大气压,只是在分断过程中,吹气阀才打开,高压的SF6气体从高压区流向低压区,经触头喷口吹向电弧,使电弧熄灭;分断过程结束后,吹气阀关闭,气吹过程结束。这种SF6断路器的优点是灭弧能力强,开断容量大,金属短接时间、固有分闸时间和全开断时间都比单压式的短;但是它的结构比较复杂,辅助设备多,在SF6气体的低压区和高压区之间要有压缩机和管道,此外,高压的SF6气体的压力比较大,很容易液化(如在16个大气压下,SF6气体的液化温度是5℃),因此需要有加热装置。

结构

  瓷柱式

  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,绝缘支柱则安装在接地的基座上。称为外壳带电断路器,也称之为绝缘支柱式断路器。

  罐式

  开断元件放在接地的箱壳中,其间的绝缘依靠气体来承担,导电部分经套管引入,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(又称落地罐式)

SF6的灭弧原理

  (1)SF6气体的分解温度(2000K)比空气(主要是氮气,分解温度约7000K)低,而需要的分解能 (22.4eV)比空气(9.7eV)高,因此在分解时吸收的能量多,对弧柱的冷却作用强。由于气体分子的分解,在相应的分解温度上就出现气体导热率的高峰。

  (2)SF6在高温时分解出S原子、F原子和正负离子,与其他灭弧介质相比,有较大的游离度。在维持相同游离度时,弧柱温度就较低。因此,SF6气体中电弧电压也较低,燃弧时的电弧能量较小,对灭弧有利。

  (3)由于SF6的强电负性,能吸附电子和正离子复合,故复合作用快,去游离作用强。尤其在电流过零前后,可使弧隙中带电粒子减少,导电率下降。SF6气体电弧的时间常数也很小,为微秒级或更小,在电弧电流过零后,弧柱温度将急剧下降,分解物急剧复合。因此SF6弧隙的介质强度及其恢复速度都很高,能耐受很高的恢复电压作用,电弧在电流过零后不易重燃。

  SF6气体中电弧的熄灭原理与空气电弧和油中电弧是不同的,它并不仅依靠气流等的压力梯度所形成的等熵冷却作用,而主要是利用SF6气体特异的热化学性质和强电负性,使得SF6气体具有很强的灭弧能力。。对于灭弧来说,供给大量新鲜的SF6中性分子并使之与电弧接触是有效的方法。

运行与检修

  运行中的巡视检查

  1)检查断路器的外绝缘部分(瓷套)应完好,无损坏、脏污及闪络放电现象;

  2)对照温度—压力曲线,观察压力表(或带指示密度控制器)指示应在规定的范围内,并定期记录压力、温度值;

  3)分、合闸位置指示器应指示正确,并分、合闸应到位;

  4)整体紧固件应无松动、脱落;

  5)储能电机及断路器内部应无异常声响;

  6)断路器的分、合闸线圈应无焦味、冒烟及烧伤现象;

  7)断路器接地外壳或支架接地应良好;

  8)断路器外壳或操动机构箱应完整、无锈蚀;

  9)断路器各件应无破损、变形、锈蚀严重等现象。

  SF6断路器的运行维护

  1)每年对外壳锈蚀部分进行防腐处理及补漆;

  2)应定期对断路器转动及传动部位作一次润滑(半年一次),并操动3次应正常;

  3)每两年一次对断路器所有密封面定性检漏,不应有10-6atm.cm3/s以上的漏点存在;

  4)每年应进行一次SF6气体微量水分测试,测试结果对照水分—温度曲线,不应超过300ppm(20℃);

  5)其它项目,如绝缘、操作试验等可按有关规定定期进行,试验结果应符合相关标准。

  6)检修注意事项

  (1)断路器在真空状态下不允许进行分合操作,以免损坏灭弧室零部件;

  (2)机构在正常检修时,应将分、合闸弹簧能量释放。

应用

  1. 架空线路和电缆:当用于切断和保护以架空线为主的配电网时,真空断路器和 SF6 断路器均能满足要求。

  2. 变压器:适合切断空载变压器的励磁电流,而过电 压倍数低于 3.0。

  3. 电容器组:适用于电容器组无重燃切换。当成组切换时,可能需要 装设电抗器,以便冲击电流。断路器的同步控制技术是解决这个问题的一种有效方案, SF6 断路器适用于额定电压高于 27 千伏的场合。

  4. 电弧炉:切换电弧炉的特点是操作频繁、大电流、短间隔。真空断路器特别适用于 这种场合。

  5. 并联电抗器:SF6 断路器适用于切换并联电抗器,通常其过电压倍数低于 2.5。

  6. 电气化铁路牵引

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