电气的接线方式

电气的接线方式1



1. 电气设备主接线方式

1.1 220KV系统接线方式

图1—1 电气主接线

电气主接线主要是指在发电厂、变电所、电力系统中，为满足预定的功率传送方式和运行等要求而设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路。电路中的高压电气设备包括发电机、变压器、母线、断路器、隔离开关、线路等，它们的连接方式，对供电可靠性、运行灵活性及经济合理性等起着决定性作用。一般在研究主接线方案和运行方式时，为了清晰和方便，通常将三相电路图描绘成单线图，在绘制主接线全图时，将互感器、避雷器、电容器、中性点设备以及载波通信用的高频阻波器等也表示出来。

对一个电厂而言，电气主接线在电厂设计时就根据机组容量、电厂规模及电厂在电力系统中的地位等，从供电的可靠性、运行的灵活性和方便性、经济性、发展和扩建的可能性等方面，经综合比较后确定。它的接线方式能反映正常和事故情况下的供送电情况。

我厂发电机组采用可靠的发电机—变压器组单元接线，将发电机额定电压20KV经三台单相容量各为240MVA的主变压器组升高电压至220KV，通过一个半断路器与系统可靠连接。

220KV变电所接线采用一个半断路器的双母线接线方式，两个元件引线接往两组母线组成一个半断路器接线，如图1—1，每一回路经一台断路器接至母线，两回路设一台联络断路器，形成一串，又称二分之三接线。运行时，两组母线和全部断路器都投入工作，形成多环状供电，具有较高的供电可靠性和运行灵活性，任一母线故障或检修，均不致于停电，除联络断路器故障时，与其相连的两回线短时停电外，其他任何断路器故障或检修都不会中断供电，甚至两组母线同时故障的极端情况下，功率仍能继续输出。此种接线运行方便，操作简单，隔离开关只在检修时作为隔离电器，为进一步提高接线的可靠性，并防止联络断路器故障可能同时切除两组电源线路，尽量把不同名元件布置在同串上，同名元件分别接在不同母线上。如图中右边的一串，即将变压器和出线同串交叉配置，此时，将增加配电装置间隔。

⑴ 一次回路的突出优点

一个半断路器接线是从双母线双断路器改进而成的，这种接线有高度的灵活性和可靠性。表现在：

① 任何一组母线或一台断路器检修退出工作时，都不会影响供电，并且操作程序简单，能够同时检修一个母线的所有母线隔离开关，从而简化检修时的倒闸操作工作。

② 由于每个回路有两台断路器，从而方便了断路器的检修。隔离开关不被用来倒闸操作，减少了误操作引起

事故的几率。

③ 配电装置可以很容易地分为两个部分，母线系统之间的回路可以任意分配，所有切换都由断路器进行。

④ 继电保护对母线系统之间回路的分配没有任何限制。

⑤ 任一台断路器故障或拒动时，只影响一个回路。

⑥ 在母线区域内故障时，故障母线的所有断路器自动断开，不影响任何回路运行。

一个半断路器接线是一种没有多回路集结点的双重连接的多环状接线，是现代国内外大型发电厂和变电所超高压配电装置应用最广泛的一种典型接线。其突出的优点为：

① 运行调度灵活，正常时两条母线和全部断路器都投入运行，从而形成多环状的供电，运行调度灵活。

② 操作检修方便，隔离开关仅作检修时用，避免了大量倒闸操作，当一组母线停电清扫或检修时，回路不需要切换，任何一台断路器检修时各回路仍按原接线方式运行，也不需要切换。

③ 有高度的可靠性，每一回路由两台断路器供电，发生母线故障时，只跳开与此母线相连的所有断路器，其它回路不停电。在事故与检修相重合情况下的停电回路不会多于两回。

⑵ 一次回路存在的问题

① 如进出线数为n，在双母线情况下采用的断路器数为n+2个，而一个半断路器接线情况下采用的断路器数为1.5n个,使变电所的造价增大。

② 当任一连接元件发生短路时，需要同时跳开两个断路器。在断路器制造或检修质量不太理想条件下，这对电力系统稳定或连续供电是不利因素。断路器跳闸次数的增加，也增加了断路器的检修工作量，对于一串中的中间断路器，由于跳闸的次数最多，需要检修的工作量也最大。

③ 当一串中的断路器如2241DL检修时，同串的三城线发生故障时，将使该串中的两条线路同时停电。

④ 当一个断路器如2241DL检修时，断路器2242DL和相应的电流互感器要流过三城线和三南乙线的和电流，即连接元件额定电流为和电流。

⑤ 线路或变压器的保护需接在两组电流互感器二次和电流中，因此一方面要增加电流互感器的数量，同时由于电流互感器的比值误差和励磁回路汲出作用，给继电保护的运行带来一些困难。

⑥ 在双母线接线情况下，当线路断路器检修时，可利用旁路断路器和它的继电保护来代替线路断路器和线路继电保护，所以线路继电保护可在线路断路器检修时进行检修和校验，而在一个半断路器接线情况下，一个断路器可停用和检修，相应的线路保护却不能同时检修和校验，因此，对于线路保护必须采取双重化措施。

⑦ 如图，三南乙线靠近对侧发生短路同时伴随断路器2240DL失灵时，失灵保护动作跳开断路器2241DL。但

为了跳开线路对侧开关，三城线对侧的保护在相邻线路上应装设音频远方跳闸装置，利用2240DL的失灵保护起动远方跳闸装置，使之跳开对侧的开关。在每回线路上，除了需要主保护双重化所需的2个高频通道外，还应增加远方跳闸装置所需的一个音频通道，使通道的安排带来困难。

⑧ 继电保护和重合闸装置与两个断路器都有联系，二次回路之间的交叉多，调试和运行都比较复杂，相应地影响了一次回路的可靠性。

⑶　一次回路故障时的运行方式

①　当南母线上有一台断路器检修(如2231DL)，而同串中北母线上断路器(2232DL)故障时，如故障点在中间开关(2230DL)侧，则2230DL和2232DL跳闸，使该串停电，如故障点在北母线侧，则与北母线相连的所有断路器跳闸。

②　当南母线检修，北母线故障时，则北母线上的所有断路器跳闸。此时发电机直接通过联络开关2230DL向用户供电，而起备变依靠2250DL进行充电备用，这时的三南乙线与三城线通过中间开关2240DL联络。

③　当南、北母线同时故障时，南北母线上的断路器均断开，各串回路分隔，进出线各自供电，当只有一组母线故障时，则连接于该母线的断路器跳闸，各回路继续供电。

④　当中间联络断路器2230DL故障拒动时，2231DL和2232DL跳闸，该串进、出线停电，将断路器2230DL隔离后可恢复供电。

⑷　一个半断路器接线失灵保护动作范围及停电回路

①　线路故障时

a. 三南甲线故障，断路器2232DL、2230DL动作，三南甲线停电，如2232DL拒动，失灵保护动作，2230DL及与北母相连的开关跳闸(除2232DL外)，而其它回路继续供电。

b. 三南甲线故障，断路器2232DL、2230DL动作，三南甲线停电，如断路器2230DL拒动，失灵保护动作，断路器2231DL跳闸，此时3号发电机跳闸，切断电源进线。

② 变压器故障

a. 3号主变故障，断路器2230DL、2231DL动作，3号机跳闸。如断路器2231DL拒动，失灵保护动作，2230DL和与南母相连接的开关跳闸(除2231DL外)，只有3号机停运，不影响其它线路供电。

b. 3号主变故障，断路器2230DL、2231DL动作，3号机跳闸。如断路器2230DL拒动，失灵保护动作，断路器2232DL跳闸，三南甲线停电，不影响其它线路供电。

③ 母线故障

a. 北母线故障，北母上的断路器跳闸，如果断路器2232DL拒动，失灵保护动作，断路器2230DL及三南甲线对侧断路器跳闸，只停三南甲线一个回路。

b. 南母线故障，南母上的断路器跳闸。如果断路器2231DL拒动，失灵保护动作，断路器2230DL跳闸，3号机跳闸，停一回路。

④ 一个半断路器接线故障停电范围

无设备检修： 母线侧断路器故障 停电回路 1回

一组母线故

障 停电回路 0回

中间断路器故障 停电回路 2回

有一台断路器检修： 母线侧断路器故障 停电回路 1~2回

一组母线故障 停电回路 0~1回

中间断路器故障 停电回路 2回

一组母线检修： 母线侧断路器故障 停电回路 2回

一组母线故障 停电回路 0回

中间断路器故障 停电回路 2回

⑸ 一个半断路器二次回路的合理设计

一个半断路器接线在一次系统方面具有较突出的优点，但是每串回路连接着三台断路器，一个中间联络断路器连接着两个回路，给继电保护及二次回路带来了复杂性。例如，保护的和电流问题，重合闸使用问题，失灵保护设计问题，继电保护检修问题，互感器的配置问题等，这些问题有的在多角形接线中同样存在，如和电流问题，跳合涉及两个断路器问题，有的问题如失灵保护在一个半断路器接线中却有新的特点，但这些问题，只要认真研究是可以得到妥善解决的。

① 和电流问题

输电线路继电保护的电流回路需接入两组电流互感器的二次电流之和，这将产生下列问题：两组电流互感器将流过不同的短路电流、电流互感器是否受短路电流分量的影响而饱和、由于电流互感器误差不一致所引起的不平衡电流而导致线路保护误动作。

根据我国设计的桥形接线和多角形接线的发电厂和变电所长期运行试验，尚未发生过继电保护误动作现象，分析其原因，估计与下列因素有关：

a. 一次系统时间常数T1比较小，小于40ms，因为在互感器二次侧的时间常数大于1秒的条件下，暂态电流中的直流分量基本上与T1的大小成正比，T1数值小，暂态直流分量对保护的影响相应较小。

b. 在一般情况下，对侧线路送来的短路电流比电流互感器的误差电流大得多，则流至保护装置的电流相位不会因误差电流受到严重影响。

c. 短路电流中的直流分量与短路电流初相角有关，而高压电网的许多短路是在电压暂态值较高的条件下发生的，因此实际的直流分量有所下降，继电保护暂态电流工作条件有所好转。

从以上分析，我们可以认为不需要采取防止保护误动的措施，如果认为保护仍有误动的可能，则可以考虑装设反应和差电流的闭锁元件。此外，为了减轻电流互感器饱和对动作可靠性的影响，还可采用带气隙的电流互感器和适当选用变比较大的电流互感器等。

② 重合闸的配置

一个半断路器接线，在线路故障时切除两台断路器，装设重合闸时两台断路器要采用先、后合闸的方式，被指定先合闸的断路器首先合闸，重合闸后如线路故障消除，则后合闸断路器再合闸。如线路故障仍然存在，则将先合闸的断路器的三相跳开，后合闸

的断路器不再重合。如先合的断路器拒合，则后合的断路器合闸。

③ 失灵保护的设计

为防止断路器因主保护装置故障，死区（指断路器与电流互感器之间）故障或断路器机构本身故障而拒动，可以采取以下措施：

a. 利用超高压系统的双套主保护装置。因主保护的双重化，可以不考虑主保护拒动，而以主保护动作后是否返回作为断路器是否正确动作的判断。

b. 在双套主保护的前提下，把死区故障作为断路器失灵拒动情况一并考虑，然后应用 失灵保护装置，在主保护动作后不返回回路，加一最小延时将所有相邻的电源断路器跳开。

c. 针对一台半断路器接线特点，失灵保护由线路返回和判别断路器拒动的电流元件构成。同时采用两串一组的组合方式，使失灵保护的回路简化。

失灵保护的装设，在双母线的情况下，线路故障及线路断路器拒动时，跳开母联断路器，并使一段停运。对于一个半断路器接线，失灵保护的优越性大，因线路故障和断路器拒动时，最多影响另一个元件，甚至没有影响，除去故障元件使其停运之后，仍能保证系统完好运行。

⑹ 一个半断路器接线方式互感器的配置。

① 电流互感器的配置

在一个半断路器的母线中，当一串中任一母线侧的一个断路器检修时，同一串的两个元件都要由另一组母线供电。因此，同一串中的断路器、隔离开关和电流互感器等设备额定电流必须选取为双母线情况下的2倍。

对于SF6断路器，在断路器的两侧套管中可装设套管式电流互感器，相应的继电保护的测量表计可接入这些电流互感器，并且也不会发生断路器与电流互感器之间的短路，但是，必须符合另外装设母线保护、线路保护、变压器保护、断路器失灵保护、故障录波器和测量表计等的要求。

220KV卷线式电流互感器通常只有四个二次线圈，对于“线路— 线路”串或“线路— 变压器”串两种不同的情况，电流互感器的配置方式也稍有不同，下面分别进行讨论。

a. 线路—变压器串的电流互感器配置

为了判别断路器的失灵，在每个断路器的串联回路中应接入一组电流互感器，以便于接入失灵保护的电流判别元件，此外为防止电流互感器发生故障酿成母线短路，必须将电流互感器安装在靠近线路或变压器一侧，其中又将一次端子中不带绝缘子一侧的安装更靠近线路或变压器的一侧。一般情况下中间断路器两侧应各装设一组CT，但考虑到变压器高压侧的套管中可装设套管式CT，将套管式CT加以利用后，可减少一组卷线式CT，所以一般只在线路的两侧各装一组CT，而仅在变玉器的一侧装设一组CT。

b. 线路—线路串

的电流互感器配置

在线路—线路串中，由于不能利用变压器的套管式CT，所以必须在中间断路器两侧各装设一组卷式CT，线路侧装设一组CT。

② 电压互感器的配置

在一个半断路器接线方式中，任一连接元件由两组母线同时供电，如该连接元件的继电保护测量表计由母线的PT供电，它的二次电压需要经相应的隔离开关和断路器辅助接点后再接到供电负载。同时还应注意两组母线回路十分复杂和不可靠，因此要在一个半断路器母线接线方式中，每回出线上都装设一组电容式PT，作为线路的继电保护、测量表计和同期装置用。在每组母线上各装设一组电压互感器，母线PT作为母线保护的电压闭锁元件、测量表计和同期装置的电源。

1.2 厂用电系统接地方式

⑴高压厂用电系统的中性点接地方式

高压厂用电系统中性点接地方式的选择，与接地电容电流的大小有关，当接地电容电流小于10A时，可采用高电阻接地方式，也可采用不接地方式；当接地电容电流大于10A时，可采用中电阻接地方式，也可采用电感补偿 （消弧线圈）或电感补偿并联高电阻的接地方式。目前电厂的高压厂用电系统多采用中性点经电阻接地的方式，我厂采用中性点不接地方式。

高压厂用电系统采用中性点不接地方式的主要特点：

① 发生单相接地故障时，流过故障点的电流为较小的电容性电流，且三相线电压仍基本平衡，不影响高压辅机的正常运行。

② 当高压厂用电系统的单相接地电容电流小于10A时，一般允许继续运行2小时，为处理这种故障争取了时间。

③ 当高压厂用电系统的单相接地电容电流大于10A时，接地处的电弧 （非金属性接地）不易自动消除，将产生较高的电弧接地过电压（可达额定相电压幅值的3.5倍），并易发展为多相短路。故接地保护应动作于跳闸，中断对厂用设备的供电。

④ 实现有选择性的接地保护比较困难，需要采用灵敏的零序方向保护。以往采用反应零序电压的母线绝缘监视装置，在发现接地故障时，需对馈线逐条拉闸才能判断出故障回路。

⑤ 无需中性点接地装置。这种中性点不接地方式应用在单相接地电容电流小于10A的高压厂用电系统中比较合适。但为了降低间隙性电弧接地过电压水平和便于寻找接地故障点，采用中性点经高电阻或中电阻接地方式更好。

中性点经高电阻或中电阻接地的主要特点是：

① 选择适当的电阻，可以抑制单相接地故障时非故障相的过电压倍数不超过额定相电压幅值的2.6倍，避免故障扩大。

② 当发生单相接地故障时，故障点流过一固定的电阻性电流，有利于确保馈线的零序保护动作。

③ 接地总电流小于15A时保护动作于信号，接地总电流大于15A时，改为中电阻接地方式，保护动作于跳闸。

④ 需增加中性点接地装置。

⑵低压厂用电系统中性点接地方式

低压厂用电系统中性点接地方式主要有两种：中性点直接接地方式和中性点经高电阻接地方式。600MW机组单元厂用400V系统，多采用中性点经高电阻接地的方式，但也有采用中性点直接接地方式的。

采用中性点直接接地方式的系统，每条馈线必须装设一套接地保护装置，在发生单相接地故障时动作于跳闸。



2. 全连式分相封闭母线

随着单机容量的不断增大，发电机额定电流也随之增大，可达上万安培，同时，系统对机组运行的可靠性的要求也越来越高，因而，在发电机与变压器间的联接上也出现了一系列问题。

⑴ 大电流通过母线时，因电磁感应的影响，将使母线附近的钢构件严重发热。

⑵ 由于机组容量的增大，发电机出口发生短路时，不但对发电机本身造成危害，而且也威胁系统的稳定运行。

⑶ 由于短路电流的增大，它所产生的巨大电动力将使一般母线绝缘子和断路器的机械强度难以满足要求，造成选型的困难。

基于以上原因，人们在发电机与变压器间的联接及厂用分支等部分采用封闭母线，使上述问题得到了很好的解决。

所谓封闭母线，即把母线用非磁性的金属外壳封闭起来。根据外壳对母线封闭方式的不同，封闭母线可分为以下几种类型：

⑴ 合相封闭母线，即三相母线合用一个外壳，也有的在相间用金属板隔开的。

⑵ 分相封闭母线，即每相单独用一个外壳。

分相封闭母线又分为全连式和非全连式。非全连式封闭母线的外壳相邻段在电气上相互绝缘，以防轴电流流过外壳和连接处，每段外壳都有一点接地，以防感应过电压危急人身安全，并避免了外壳上环流的形成。全连式分相封闭母线的每相外壳的相邻段在电气上都连接起来，并在母线装置两端分别用短路板将三相外壳短接，在短路板上选一点接地，允许外壳中流过轴电流。

2.1 全连式分相封闭母线的工作原理

全连式分相封闭母线由于其三相外壳在电气上是通过短路板连接在一起的，构成了以母线为原绕组，外壳为副绕组的1:1的空芯变压器。由于三相外壳短接且外壳为铝制品，电阻很小，根据磁链守恒原理，在母线电流磁场的作用下，外壳上将感生出与母线电流大小相近方向相反的环流，该环流产生的磁场强度与母线电流磁场强度方向相反大小相近，从而使母线电流磁场大大削弱。封闭外壳的屏蔽作用使壳外的磁场减小到母线电流磁场的10%以下，这样，可忽略

壳外钢构架的发热问题。另外，当三相母线流过短路电流时，其中一相电流产生的磁场经过其外壳屏蔽得到削弱后再进入另一相外壳时，又被该相外壳所屏蔽，结果使作用在母线间的电动力大为减小，约为裸露母线的25%左右。

由此可见，全连式分相封闭母线有下列优点：

a. 封闭外壳消除了外界因素造成的母线短路的可能性，提高了运行的可靠性，减少了维护量。

b. 主母线产生的强磁场几乎全被封闭外壳所屏蔽，消除了母线附近钢构架的发热问题。

c. 由于外壳的屏蔽作用，短路电流通过时母线所承受的电动力只有裸露母线的20~30%，改善了母线及其支持绝缘子等设备的动稳定性。

d. 由于各相外壳等电位且接地，对人身无影响。

但是，由于封闭母线结构庞大，材料消耗量大，外壳环流的电能损耗也较大，经济性较差。

2.2 封闭母线的运行和维护

a. 封闭母线在投运后半年时间内应定期检测母线及外壳的运行情况。

b. 绝缘电阻测量，用2500V摇表测每相导体对外壳的绝缘电阻应不小于100MΩ。

c. 利用微正压装置向封闭母线内充入洁净、干燥的压缩空气，建立微正压，防止外部灰尘及潮湿的空气进入，避免母线及绝缘子受潮、积灰，提高母线的绝缘水平。



3. SF6断路器

断路器是电力系统中最重要的控制电器，它用来接通和断开电路，故障时继电保护能使之自动断开故障电路。

LW6系列SF6断路器是根据法国MG公司引进技术制造的。该产品为高压三相交流户外输变电设备，主要用于输电线路的控制和保护，可进行单相、三相快速重合闸，使用于海拔高度不超过2000m（做为联络断路器不超过1000m），它使用SF6气体作为灭弧和绝缘介质，采用单压式变开距灭弧室结构，用以切断额定电流和故障电流，转换线路实现对高压输电线路等电气设备的控制和保护，并配用液压操作机构进行分合闸及自动重合闸。

LW6—220型SF6断路器由三个分相及一个液压柜组成，每相为单柱双断口结构，每个灭弧断口上并联有均压电容器。

按用户订货要求，可分为下列各种类型：

⑴ 按使用环境的最低温度可分为：

－40℃(额定SF6压力为0.4MPa，额定开断电流为40KA)

―30℃(额定SF6压力为0.6MPa，额定开断电流为50KA)

⑵ 按断路器的操作方式可分为单相操作或三相联动操作。

⑶ 按断路器的电气控制线路的完整程度可分带汇控柜或不带汇控柜。

⑷ 按断路器耐受地震的能力可分为耐震型与普通型。

⑸ 按断路器瓷套的耐污能力可分为普通爬电比距或长爬电比距。

⑹ 按分合闸操作电源可分为直流220V/110V。

⑺ 按使用的油泵电源可分为直流22

0V或交流380V。

3.1 SF6断路器主要的主要特点

⑴ 断路器灭弧室结构先进合理，开断能力强，触头寿命长。全容量开断达14次（累计开断电流4000KA），检修间隔期长。

⑵ 产品的机械可靠性好，保持机械寿命3000次。

⑶ 断路器装有密度继电器监视SF6气体泄漏，而不受环境温度影响。

⑷ 液压机构主贮压器带有漏氮指示装置，可以监视氮气的泄漏。

⑸ 液压机构操作油压由油压开关自动控制，可恒定保持在额定油压而不受环境温度的影响，液压机构内有安全阀可免除过压危险。

⑹ 液压机构内的信号缸可实现对断路器的自我保护。

⑺ 在断路器的气压降为零表压时，其绝缘仍能耐受二倍最高工作相电压。

⑻ 液压机构具有失压后重建压力时的防慢分功能。

⑼ 液压机构装设两套彼此独立的分闸控制线路，可以应用两套继电保护以提高运行的可靠性。

⑽ 断路器的灭弧单元和支柱部分分别密封包装并充有0.4MPa的SF6气体，两者之间由自由接头连接，组装方便。

⑾ 断路器可带电补充SF6气体。

⑿ 断路器的操作噪声低。

⒀ 断路器的液压管路采用密封焊接接头，防止管路渗漏。

3.2 SF6气体的性质

SF6气体是多原子的分子气体，是稳定度极高的化合物。在一般情况下，它是一种不燃、无臭、无毒的惰性气体。其比重约为空气的5倍，故又是一种很重的气体。在大气压下，它在62℃时液化。SF6气体的绝缘强度，在均匀电场中为空气的2~3倍，在压力为0.4×106Pa时甚至超过绝缘油。

SF6气体被用作断路器的灭弧介质，是由于它的灭弧能力很强，是空气灭弧能力的100倍。它的电弧从导体向绝缘体的变化速度非常快，对电弧时间常数测量的结果表明，在静止的SF6气体中其大小为空气中的1/100以下，这与开断能力为空气的100倍以上的情况相一致。在同一电路同一压力的条件下进行比较，无论对电流或电压都具有为空气100倍以上的开断能力。

SF6气体具有较大的灭弧能力，是因为该气体有一些特殊性质，即热化学性和强负电性。

⑴　热化学性

SF6气体有这样的热化学特性，即在该气体中产生的电弧，弧芯温度极高，外焰部温度很低，电流几乎都集中通过弧芯部。随着电流的增减，电弧截面积发生迅速变化，一旦电流趋近于零值，电弧弧芯变得很细。当电流过零值时，导体急剧地变为绝缘体，因此达到迅速灭弧的目的。而且，这一过程中不产生电流被强制截断现象，也就很少发生操作过电压。

⑵ 强负电性

SF6气体具有负电性，即分子或离解原子具有生成负离子的倾向，且这种倾向非常强。由电弧引起电离而产生的电子，能被SF6和由

它分解产生的分子和原子强烈的吸附，因而带电粒子的移动性降低。在此同时，负离子和正离子相结合而还原为中性分子和原子，使空间导电性的消失过程非常迅速，这就使SF6气体具有非常大的灭弧能力。

上述两种特性，对灭弧的影响是相辅相成的。

需要指出，SF6气体在高温作用下，是有毒性的。它在电弧作用下，小部分被分解，生成少量低氟化合物，若与水和氧反应，则显毒性，对人体健康有影响，对金属部件也有腐蚀和劣化作用。在SF6断路器中，一般有吸附装置，吸附剂多为活性氧化铝和活性碳等。此外，SF6气体是被密封的。

3.3 SF6断路器的结构及工作原理

⑴　SF6断路器灭弧室结构及气体动力过程

SF6断路器的灭弧室基本上有两种形式，即单压式和双压式。

① 单压式灭弧室

单压式灭弧室又称为压气式灭弧室，只有一个气压系统，灭弧室的可动部分带有压力装置，靠分闸过程中活塞气缸的相对运动，形成短时气流来吹灭电弧。单压式灭弧室可以分为两大类，即变开距和定开距。

a. 变开距



图3—1 变开距灭弧室结构 a 合闸位置 b 开断过程 c 分闸位置

如图3—1示出了变开距灭弧室的工作原理。活塞是固定不动的，图a为触头在合闸位置，动触头与静触头处于接触状态，电流流经动触头、动弧触头以及静触头、静弧触头。动弧触头与静弧触头分离时，电弧在绝缘喷口的耐烧动、静弧触头件之间产生，如图b所示。此时，被压缩的SF6气体突然释放，在喷口喉部强烈地吹弧，并驱使弧根进入静弧触头内。压气缸继续运动，SF6气体压力在喷口喉部就会增大，当电流过零时，电弧熄灭，并且由压缩了的SF6气体使断口区域很快的产生去游离，从而确保了断口间的绝缘强度。图c示出了断路器的分闸位置。在这种灭弧室结构中，电弧可能在触头运动过程中熄灭，所以称为变开距。

断路器合闸时，阀门限定了压气缸内的压力下降，即使在快速重合闸时，也确保了第二次分闸操作时良好的气吹压力。LW6—220型断路器的灭弧室就是采用这种结构。

b. 定开距



图3—2 定开距灭弧室结构

如图3—2示出了定开距灭弧室的工作原理。触头间的开距不变，图（a）为触头在合闸位置。分闸时，操作机构带着动触头和压气缸运动，在活塞与压气缸之间的SF6气体被压缩，产生高气压。当动触头脱离左边的喷嘴触头后，产生电弧，而被压缩的SF6气体产生吹弧作用，如图(b)所示。当电弧熄灭之后，触头处在图(c)所示的分闸位置。

单压式灭弧室中的SF6气体只有一种气压，其值为0.4或0.6MPa。当分闸时，由于压气缸与活塞的作用，吹弧系统的SF

6的压力可比原来压力提高一倍。

c. 变开距与定开距灭弧室的比较

气吹情况：变开距的气吹时间比较富裕，压气室内的气体利用的比较充分。定开距的吹弧时间短促，压气室内气体利用的稍差。

断口情况：变开距的开距大，断口间的电场较差，绝缘喷口置于断口之间经电弧多次灼伤之后，可能影响断口绝缘。定开距的开距短，断口间电场比较均匀，绝缘性能较稳定。

电弧能量：变开距的电弧拉的较长，电弧能量较大。定开距的电弧长度一定，电弧能量较小，对熄弧有利。

行程与金属短接时间：变开距可动部分的行程较小，超行程与金属短接时间较长。

② 双压式灭弧室

双压式灭弧室有高压和低压两个气压系统，灭弧时喷嘴打开，高压SF6气体经喷嘴吹向低压系统，吹过电弧使之熄灭。在这种灭弧室中，有的灭弧室常处于高压气体中，称为常充高压，有的灭弧室仅在灭弧过程中处在高压气体中，称为瞬时充高压。

双压式灭弧室放在低压的SF6箱内。当触头闭合时，静触头触指与动触头的周围接触，定弧极则处于动触头一端的中空部分。触头系统被吹弧喷嘴的吹弧屏罩所环绕以控制电弧的位置和热气体的运动。

动触头具有中空的喷嘴形，在用弹簧加压的中间触头内移动。动触头具有侧面孔，让热的SF6气体从高压区吹向低压区。

在分闸时，当动触头脱离静触头，在定弧极与动触头中空内壁之间产生电弧。这时通向高气压系统的主阀己打开，SF6气体从高压区域吹向低压区域，电弧受喷嘴与吹弧屏罩的控制，最后在SF6气吹的作用下熄灭。

在双压式灭弧室中，每一单元有两个断口，单元的电压可以做到300KV。

单压式灭弧室与双压式比较，有以下不同：

a．断口的电压较低，在相同的断路器的额定电压下，采用的断口数较多。

b．动作时间较长。

c．开断电流较小。

但是，单压式灭弧室的结构简单，造价较低，能满足大部分用户需要，故发展迅速。

⑵ SF6断路器整体结构及工作原理

LW6—220型断路器分相操作型由独立安装的三个单相的液压柜、汇控柜组成。该断路器主要由灭弧室、三联箱、支柱、联接座、密度继电器、主贮压器、工作缸、供排油阀和辅助油箱等部分组成。其动作过程是：工作缸内的活塞受到来自供排油阀的合、分压力后驱动支柱内的绝缘杆上下运动，经过三联箱内的连杆机构变换后，使灭弧室中的压气缸、主动触头和弧触头随之运动，从而实现合闸和分闸。断路器分闸时，压气缸内的SF6气体被压缩后向电弧区域喷吹，使电弧冷却和去游离而熄灭。

每个断口并联有2500PF的均压电容器，用以

改善两断口的电压分布，提高灭弧性能，其电压不均匀系数不大于1.04。

支座内充SF6气体，中间有一拉杆把绝缘杆和工作缸活塞杆连接起来。拉杆上有一套拐臂装置，带动支座上的分合闸指示针转动表示分合闸位置，并可安装断路器的测速装置，还可测量弧触头在开断过程中的烧损程度。

每相有相同的动力元件，其中主贮压器是断路器的操作动力源，供排油阀接受液压机构传送来的分合闸油压信号后对工作缸的合闸端排油或供油。辅助油箱用来缩短断路器的固有分闸时间，密度继电器用于监视SF6气体的泄漏，它带有充放SF6气体的自动接头。

本型断路器配有一台液压柜，内装有控制阀（带分合闸电磁铁）、油压开关、电动油泵、