六氟化硫断路器-西安交大高压电器.ppt

六氟化硫断路器 一、六氟化硫气体特性与灭弧原理 1.六氟化硫气体的基本特性 SF6是目前高压电器中使用的最优良的灭弧和绝缘介质。它无色、无味、无毒，不会燃烧，化学性能稳定，常温下与其它材料不会产生化学反应。 六氟化硫气体的灭弧原理 六氟化硫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，而主要是利用六氟化硫气体的特异的热化学性质和强电负性，使得六氟化硫气体具有很强的灭弧能力。。对于灭弧来说，供给大量新鲜的六氟化硫中性分子并使之与电弧接触是有效地方法。 3.六氟化硫气体的绝缘特性 （1）六氟化硫气体具有很强的电负性 （2）六氟化硫气体分子直径大，电子在六氟化硫气体中的平均自由行程短，不易积累足够的动能，碰撞电离的可能性减小。 二、 六氟化硫断路器的灭弧装置 六氟化硫断路器的优点： 可以提高单断口的额定电压和开断电流 切小电感电流时较少发生截流现象；切空载架空线时不会发生多次重击穿；能承受快速上升的瞬态恢复电压，尤适于开断近区故障 满容量开断次数多，检修周期长 可集合成GIS 按所利用能源的不同，将SF6灭弧装置分为三类： 外能式灭弧装置：利用运行贮存的高压力SF6气体或开断过程中依靠操作力产生SF6的压力差，在开断时将SF6气体吹向电弧而使之熄灭。 自能式灭弧装置：利用电弧本身的能量使SF6气体受热膨胀而产生压力差，在开断时将SF6气体吹向电弧而使之熄灭。或者利用开断电流本身依靠线圈形成垂直于电弧的磁场，使电弧在SF6气体中旋转运动而使之熄灭。 混合式灭弧装置：既利用电弧（或开断电流）自身的能量，也利用部分外界能量的综合式灭弧装置 （1）双压力式SF6断路器 最早的SF6断路器是根据压缩空气断路器的气吹灭弧原理设计的。通常设计采用全密封结构，0.3MPa（表压力）的低压气体作为断路器内部的绝缘介质， 1.5MPa （表压力）的高压气体用作灭弧。 由于这种断路器内部有两种不同的压力，故称为双压力式SF6断路器，又称为第一代SF6断路器。在60年代，它被誉为开断电流最大、工作性能最好的断路器，大有取代当时压缩空气断路器的趋势。 （2）单压力式SF6断路器 双压力式SF6断路器工作性能虽然良好．但必须配置一台在密封循环中工作的气体压缩机，结构复杂、价格昂贵。另外，1.5MPa（表压力）高压SF6气体的液化温度高，工作温度必须保持在8°C以上，低温环境下需要加热才能工作，这也是一个致命的弱点。因此很快被第二代SF6断路器，即单压力（压气）式SF6断路器所取代。 单压力（压气）式SF6断路器，外形上与双压式无多大差别。断路器内部只有一种压力，一般为0.6MPa(表压力)，它是依靠压气作用实现气吹来灭弧的。 压气式灭弧室的开断过程分为两个阶段： （1）预压缩阶段 为使触头分离产生电弧时就能实行有效的气吹，压气灭弧室应先进行一段预压缩过程，使压气室中的气体压力提高后再打开喷口产生吹弧作用。压气灭弧室要求有较大的预压缩行程(超行程)，达到全行程的40％。压气式SF6断路器的分闸时间比其它断路器要长些。 （2）气吹阶段 要保证电弧可靠熄灭，在气吹阶段中，要压气室中的气体压力仍保持较高的比值。这就要求压气室体积的压缩率足够高，足以补偿喷口流出气体引起的压力下降。 2.自能式SF6断路器 自能式SF6断路器是在压气式基础上发展起来的，又称第三代SF6断路器。用电弧能量建立灭弧所需要的压力差。 自能式SF6断路器的开断能力与电弧能量有关。 可采用弹簧操动机构 3.旋弧式SF6断路器 旋弧式SF6断路器利用SF6气体中电弧在磁场作用下快速转动而使电弧熄灭。 三、SF6断路器的结构 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) 四、 六氟化硫气体与温室效应 1997年防止全球变暖的京都议定书中，将包括SF6气体的6种气体列为温室效应气体，它们对温室效应的影响依次为C02，CH4，N2O，PFC，HFC，SF6。 将SF6气体列为温室效应气体的原因，主要是SF6气体对温室效应有着相当大的潜在危险，其原因有二：(1)SF6分子对温室效应的潜在影响大。若以CO2气体的全球变暖系数为1，则SF6气体为23900。这就是说，一个SF6分子对温室效应的影响为CO2的23900倍。（2） SF6气体排放大气后，它的寿命长，约为3200年。 电力开关设备及应用（高压电器部分）