高电压工程2(六氟化硫和气体绝缘电气设备)浅析.ppt

* * 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 *