LW9-55型FS6断路器.doc

内容提要：LW9-55型铁道电气化用六氟化硫断路器是两相组装在一个框架上、配用CT15型弹簧操动机构，可以就地手控及远距离两相联动操作。 本产品为瓷瓶式单柱单断口结构。 断路器由灭弧单元、框架、机构箱及支架组成。 灭弧单元的灭弧室采用变开距、单压式双向吹弧原理。 关键词：SF6、操动机构、灭弧、绝缘、接线原理 一、前言 高压断路器是电力系统中重要的电气设备之一，它使用数量多、范围广，应用在电力系统的各种电压等级中。高压断路器在电能生产、传输、分配过程中的主要作用是：在正常情况下，控制各种电气设备和电力线路的断开及投入；在电力系统发生故障时，与继电保护及自动控制装置相配合，快速切断故障电流，缩小事故范围，以保证电力系统的正常运行。因此，它是否具有优良的性能，直接影响到电力系统的稳定和安全运行，在经济效益和社会效益方面具有非常重要的意义。 高压断路器的发展始终与电力系统电压等级的提高密切相关。当交流330kV及以上电压等级的电力系统在20世纪50年代开始发展的时候，1952年，瑞士率先投入运行了世界上第一条400kV电压等级的交流电力线路，使电力系统的最高电压等级突破了300kV的水平，向更高电压等级发展。以后欧、美、前苏联等相继建造了330、400、500、750kV等各种电压等级的交流超高压和特高压电力系统。随着电力系统向大容量、高电压的不断发展，相应地高压断路器的种类也日益增多。高压断路器主要可分为压缩空气断路器、油断路器、真空断路器、SF6断路器及SF6混合气体断路器等类型。据有关资料介绍，现在国外主要的电力设备生产厂商已将245kV及以上高电压和超高电压电气产品全部转向了生产SF6气体绝缘电气设备或装置方面。 二、SF6气体的基本特性 1．理化特性 （1）物理特性 SF6气体是目前高压电器使用的最优良的灭弧和绝缘介质。它无色、无味、无毒、不可燃，一般条件下（大气压下、20℃）密度是空气的5.1倍。在常压下，液化温度为-63.8℃；而在常温下，其液化压力为1.5～2MPa。SF6的物理参数见（附表1）。 （2）化学特性 SF6气体是在常温下极为稳定的惰性气体，其稳定性超过氮气。它不溶于水和变压器油，也不同氧气、氢气和其他许多物质发生作用。其热稳定性很高，在150～200℃以上才开始分解。 SF6断路器开断电路时，在电弧的高温作用下，SF6气体与触头材料（W，Cu）会产生化学反应，主要为： 4SF6+W+Cu→4SF4+WF6+CuF2 此外，SF6气体还可能与石墨（C）、绝缘材料（CxHy）和聚四氟乙烯（CF2）发生化学反应（见下图） 2．绝缘特性 在均匀电场下SF6气体具有优良的绝缘性能。相同压力下，其绝缘强度为空气的2～3倍，在三个大气压力下，它的绝缘强度与变压器油相当。由于它是负电性气体，它本身和它分解出的氟原子在高温下对电子有很大的亲和力，能吸附电子形成负离子。这些离子直径越为10-8cm，故在电场作用下的迁移率仅为电子的千分之一，而空间中的自由电子大量减少则抑制了空间电离过程的发展，不易形成击穿，使绝缘强度大为提高。然而，应当注意到，在不均匀电场中SF6气体的绝缘强度将明显降低。 3．灭弧特性 SF6气体具有很强的灭弧能力，在自由开断情况下，其灭弧能力约比空气大100倍。若采用不很高的压力和不太大的吹弧速度，就能在高电压下开断甚大的电流。 SF6中的电弧燃烧与熄灭和空气、油中电弧相比有以下几个特点： （1） 输入弧隙的能量小 SF6电弧弧柱温度达10000K左右，SF6在这种温度下早已全部电离分解成原子、电子及离子，形成一束导电率极高的高温等离子流，使弧柱电阻很小，因此SF6电弧压降比空气、油中电弧要低，电网输入能量小，电弧容易熄灭； （2） 焓流迁移能力大 所谓焓流迁移能力大就是弧柱四周SF6气体带走能量的能力强，因此弧隙温度下降快、带电离子清除快、弧隙介质绝缘恢复快，电弧就容易熄灭； （3） SF6电弧直径细 SF6电弧弧柱部分的温度很高，弧柱外围沿径向的温度梯度很大，弧柱温度因此迅速地沿径向散失，使靠近弧柱心轴很近的区域温度相当低。所以，SF6电弧直径很细； （4） 零后弧隙介质绝缘恢复快 电流过零后，弧隙残余自由电子大大减少，SF6优良的负电性使残余自由电子迅速被吸附形成SF6离子，它的导电性能迟缓，使弧隙电导迅速下降。 三、SF6断路器的发展和优点 1．SF6断路器的发展 根据SF6断路器灭弧室结构的变化，SF6断路器的发展过程可划分为以下三个阶段： （1） 第一代SF6断路器 第一代SF6断路器是指早期的SF6断路器，它是沿用压缩空气断路器的原理，配置压缩机将SF6气体压缩到高压罐(1.2-1.5MPa)内。当触头开断时打开主气阀，高压力的SF6气体通过主气阀，在灭弧室喷口中形成高速气流经过