高电压工程2(六氟化硫和气体绝缘电气设备)浅析.ppt

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* * 专题 . 六氟化硫和气体绝缘电气设备 简介 1900年SF6首次出现;1960’s开始作为绝缘和灭弧介质使用; SF6的电气强度约为空气的2.5 倍,灭弧能力高达空气的100倍以上,目前广泛应用于220kV以上电气设备中,如SF6断路器、气体绝缘变压器(GIT)、充气管道输电线(GIC)、封闭式气体绝缘组合电器(GIS)等。 GIS:Gas Insulated Switchgear(Substation) GIT:Gas Insulated Transformer GIC:Gas Insulated Cable 一. SF6的理化特性 1. 液化问题 在-40 ℃ T80 ℃, P0.8MPa 范围内气态占优势 ,一般使用范围内不存在液化问题,在高寒地区,需考虑采取措施, 如加热、采用SF6-N2混合气体。 2. 毒性分解物 纯净SF6是无色,无味,无毒,不燃的惰性气体, 由于电子碰撞、热以及光辐射导致SF6气体分解出有毒分解物; 电弧的高温、火花放电、电晕或局部放电都会使SF6分解;常用措施: 采用活性氧化铝和分子筛等吸附剂,吸附分解物和水分 3. 含水量 水分影响气体分解物, SOF2、SO2F2、SOF4等分解物发生水解作用,形成氢氟酸HF,引起材料腐蚀,导致机械故障;在低温时引起固体介质表面结露,使闪络电压降低。因此在设备安装、运行时要检测含水量,不超过容许值。 4. SF6混合气体 采用SF6 -N2,CO2、空气的混合气体,使液化温度降低、减小对电场的敏感度、降低价格 二. SF6具有高电气强度的原因 1. 氟是卤族元素中电负性最强的,因此SF6分子具有很强的电负性,容易吸附电子成为负离子,阻碍放电的形成和发展; 2. SF6分子的直径比氧、氮分子的要大,使得电子在SF6气体中的平均自由行程缩短,不易积累能量;而SF6的电离电位又比氧、氮分子的大,因而减小了电子碰撞电离的可能性; 3. SF6分子量比空气大5倍,离子迁移率小,更容易复合(消电离),此外,电子与SF6分子相遇时,还会因极化等过程增加能量损失,减弱其碰撞电离的能力; 三. 均匀和稍不均匀电场中SF6的击穿 1. 电子电离系数和附着系数 —电子附着系数,表示一个电子在电场方向运动1cm 的 行程所发生的电子附着次数的平均值 —有效电子碰撞系数 2. 均匀电场中的电子崩增长规律 3. 均匀电场中电负性气体的流注放电条件 p-气压,MPa; d-极间距离,mm 在工程应用中,通常pd1MPa·mm,所以 kV 对SF6气体,实验得出K=10.5,相应的击穿电压为: 4. 稍不均匀电场中的极性效应 与极不均匀电场中的情况相反,此时负极性下的击穿 电压比正极性时低10%左右。 因为在稍不均匀电场中不能形成稳定的电晕放电,电 晕起始电压就是其击穿电压 四. 影响击穿场强的其他因素 除电场均匀程度外,主要有: 2. 导电微粒-不利影响,在装配和维修时注意清洁 1. 电极表面缺陷-表面越粗糙,击穿场强越低;电极表面积越大,击穿场强越低 “面积效应” 五. 封闭式气体绝缘组合电器(GIS) 1. 什么是GIS,Gas Insulated Switchgear (Substation) GIS是把整个变电站除变 压器外的一次设备,包括 断路器、隔离开关、接地 开关(刀闸)、互感器、 避雷器、母线、连线和出 线终端等组合在一个充 SF6气体的金属密闭室中 而组成。 典型的双母线GIS间隔: 1-母线及隔离开关/接地开关组合 2-断路器 3-电流互感器 4-电压互感器 5-线路隔离开关及接地开关 6-安全接地开关 7-电缆接头 8-控制柜 2. 采用GIS组合电器的好处 ▲ 与敞开式相比,大大节省占地面积和空间体积,额定电压越高,节省得越多; ▲ 运行安全可靠,GIS的金属外壳是接地的,既可防止运行人员触及带电导体,又可使设备的运行不受污秽、雨雪、雾露等不利的环境条件的影响; ▲ 现场安装工作量小,检修周期长 Sweden: 某132/10kV 变电站,两路130kV母线,两台 30MVA变压器,20台10kV开关柜 Conventional URBAN *

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