第六节 SF6断路器

第二节 高压断路器（四） 二、SF6断路器的特点
《发电厂变电所电气部分》 第二章 开关电器
缺点： 优点：
1．开断短路电流大，一般能达到 40～50kA以上，最高可以达到80kA。 1．制造工艺要求高，制造成本高，价格昂贵。 2．载流量大（额定电流可达12000A），触头的烧损小，电气寿命长。
1-并联电容；2-端子； 3-灭弧室瓷套；4-支持瓷； 5-合闸电阻；6-灭弧室； 7-绝缘拉杆；8-操动机构箱
第二节 高压断路器（四） 五、SF6断路器的结构类型
《发电厂变电所电气部分》 第二章 开关电器
瓷柱式SF6断路器
第二节 高压断路器（四） 五、SF6断路器的结构类型
《发电厂变电所电气部分》 第二章 开关电器
《发电厂变电所电气部分》 第二章 开关电器
六氟化硫气体（SF6）是由两位法国化学家于 1900年合成的，它所具有的优良的灭弧和绝缘性能，六 氟化硫断路器的优良性能得益于SF6气体。
1．SF6气体的物理特性
在标准条件下，SF6为无色、无味的气体，难溶于水和 SF6的工作压力为0.2～0.7MPa。SF6气 2．油，容易液化， SF6气体的化学特性 体比空气重，有向低处积聚的倾向。 SF6气体在常温（低于500℃）下是一种化学性能非常稳 3．定的惰性气体。在通常条件下对电气设备中常用的金属和绝 SF6气体的电气特性 缘材料是不起化学作用的，它不侵蚀与它接触的物质。 具有优异的绝缘性能，在均匀电场中，SF6气体的绝缘强 4．SF6 气体的分解特性 度为空气的 2.5～3倍；具有优异灭弧性能，SF6气体的灭弧 纯 采用合适的材料和采取合理的结构，可以排除潮气和 SF6 气体无腐蚀，但其分解物遇水后会变成腐蚀性 能力为空气的 100倍，开断能力大约为空气的2～3倍。这是 SF6 气体在断路器操作中和出现内部故障时，会产生不 SF6 气体的分解主要有三种情况，即在电弧作用下的 强的电解质，会对设备内部某些材料造成损害及运行故 防止腐蚀。在设备运行中可以采用吸附剂（如氧化铝、碱 由于 SF6 气体及其分解物具有极强的电负性，它不仅具有优 同量的分解物，高毒性的分解物，（如 SF4、S2F2、 分解；在电晕、火花和局部放电下的分解；在高温下的 障。（玻璃、瓷、绝缘纸及类似材料易受损害） 石灰、分子筛或它们的混合物）清除设备内的潮气和 SF6 良的绝缘特性，还具有独特的热特性和电特性。电流过零前 S2F10、SOF2、HF及SO2）会刺激皮肤、眼睛、粘膜， 催化分解。 气体的分解物。 的截流小，能避免产生较高的过电压。 如果大量吸入，还会引起头晕和肺水肿。
《发电厂变电所电气部分》 第二章 开关电器
思考练习
1.SF6气体有哪些特性？SF6断路器有何特点？
2.SF6断路器有哪些灭弧室结构？各有何特点？
1－套管；2－支持绝缘子；3－电流互 感器；4－静触头；5－动触头；6－喷 口工作缸；7－检修窗；8－绝缘操作杆； 9－油缓冲器；10－合闸弹簧；11－操
第二节 高压断路器（四） 五、SF6断路器的结构类型
《发电厂变电所电气部分》 第二章 开关电器
罐式SF6断路器
第二节 高压断路器（四） 六、SF6断路器的使用知识
2．SF6气体处理和管理工艺复杂，要有完备的气体回
第二节 高压断路器（四） 三、SF6断路器的灭弧室
《发电厂变电所电气部分》 第二章 开关电器
1.压气式SF6断路器的灭弧室
按灭弧室结构可分：为变开距和定开距。 触头系统：包括工作触头、弧触头和中间触头。 定开距灭弧室：断路器的触头由两个带嘴的空心静触头 3、5和 压气式SF6断路器灭弧室的可动部分带有压气装 特点：喷口采用耐电弧性能好的金属或石墨等导电材料制成。灭 特点：变开距灭弧室内的气体利用率高。断口电压可做得较高 主喷口：用聚四氟乙烯或以聚四氟乙烯为主的填料制成的复合材料 变开距灭弧室：在灭弧过程中，触头的开距是变化的。 动触头 2组成。在关合时，动触头（ 2跨接于静触头 3、5之间，构 弧室断口电场均匀，灭弧开距小， 126kV的断路器只有 30mm） 置，在开断过程中利用操作机构带动活塞和气缸的相 （断口间隙可达 150 ～ 160mm ），但开断电流受到限制。绝缘 等绝缘材料制成。 成电流通路；开断时，断路器的弧隙由两个静触头保持固定的 变开距灭弧室按吹弧方式分为单向纵吹（适用于中小容 电弧能量较小，熄弧能力强，燃弧时间短，可以开断很大的短路 喷嘴易被电弧烧伤，会影响弧隙的介质强度。 对运动，压缩SF6气体形成气体吹弧而熄灭电弧。对 逆止阀的作用：使分闸过程中压气室的气体集中向喷嘴吹弧，而在 开距。 电流。但是压气室的体积较大。 量断路器）和双向纵吹（高压大容量断路器）。 合闸过程中不致在压气室形成真空。 操作功率要求大。
第二节 高压断路器（四） 五、SF6断路器的结构类型
《发电厂变电所电气部分》 第二章 开关电器
1.瓷柱式SF6断路器
“I”形布置 结构特点：灭弧室安装在高强 优点：系列性强，结构简 一般用于220kV及以下 度瓷套中，用空心瓷柱支承和 单，用气量少，单断口电 的单柱单断口断路器 实现对地绝缘。灭弧室和绝缘 压高、开断电流大、运动 瓷柱内腔相通，充有相同压力 “Y”形布置 部件少，价格相对便宜， 的SF6气体，通过控制柜中的 一般用于220kV及以上 运行可靠性高和检修维护 密度继电器和压力表进行控制 的单柱双断口断路器 工作量小。 和监视。穿过瓷柱的绝缘拉杆 缺点：重心高，抗震能力 “T”形布置 把灭弧室的动触头和操动机构 较差，且不能加装电流互 的驱动杆连接起来，通过绝缘 一般用于220kV及以上 感器，使用场所受到一定 拉杆带动触头完成断路器的分 特别是500kV的单柱双断 限制。 合操作。 口断路器
第二节 高压断路器（四） 三、SF6断路器的灭弧室
《发电厂变电所电气部分》 第二章 开关电器
2.自能式SF6断路器
利用设置在静触头附近的磁吹线圈 利用电弧本身的能量，加 在开断电流时自动地被电弧串接进 热灭弧室内的SF6气体， 将几种灭弧原理同时应用在断路 回路，被开断电流流过线圈，在动、 建立高压力，形成压差， 器的灭弧室中。如旋弧＋热膨胀， 静触头之间产生磁场，电弧在磁场 并通过喷口释放，产生强 压气＋热膨胀，压气＋旋弧，旋 的驱动下高速旋转，电弧在旋转过 力气流吹弧，从而达到冷 弧＋热膨胀＋助吹。 程中不断地接触新鲜的 SF6 气体，使 却和吹灭电弧的目的。 自能式SF6断路器 电弧受到冷却而熄灭。
4．SF6断路器在运行中的检查
运行中除了按断路器的一般检查项目进行检查外还应特别注意检查气体压力 是否保持在额定范围，发现压力下降即表明有漏气现象，应及时查出泄漏部 位并进行消除。严格防止潮气进入断路器内部。
第二节 高压断路器（四） 六、SF6断路器的使用知识
《发电厂变电所电气部分》 第二章 开关电器
利用电弧自身的能量来熄灭电弧的断路器，可减少 对操动机构操作功率的要求，可以提高断路器的可靠性。
旋转式
热膨胀式
混合式
第二节 高压断路器（四） 四、SF6断路器的附件
并联电容 气体密度表 压力释放装置 吸附剂 压力继电器 气体压力表 并联电阻 密度继电器 净化装置 安全阀
《发电厂变电所电气部分》 第二章 开关电器
（3）SF6气体的回收净化处理
（4）SF6断路器的检修注意事项
采用带有净化器的SF6气体回收装置。 断电源；气体回收；氮气洗；通风换气；白色粉末吸尘器或柔软 卫生纸拭净；金属部件清洗剂或汽油清洗；绝缘件无水酒精或丙酮清 洗；新密封圈 ；吸附剂更换；绝缘件干燥；避潮气
第二节 高压断路器（四） 思考习题
定性检漏：判断泄漏率的相对程度。 定量检漏：测定SF6气体的泄漏率，方 方法有：抽真空检漏、发泡液检漏、 法有：挂瓶法、扣罩法、局部包扎法 检漏仪检漏、局部蓄积法、分割定 等。定量测量应在充气24h后进行， 判断标准为：年漏气率不大于1％。 位法、压力下降法等。 重量法是国际电工委员会（IEC） 推荐的仲裁方法，电解法和露点 法为其推荐的日常测量方法。
5、检修
（1）SF6气体中的杂质及处理
（2）SF6断路器的补气
SF6新气的纯度不应低于99.8％，充入设备后SF6气体的纯度不 低于97％，运行中SF6气体的纯度不低于95％。 充气前，所有管路冲洗干净，充气后气压稍高于要求值。充气时， 先开钢瓶阀门，再开减压阀，使SF6气体缓慢充入设备，并观察气 压变化；充气至额定气压后，先关减压阀，再关钢瓶气阀。
2.罐式SF6断路器
优点：结构重心低，抗震性能 好，灭弧断口间电场较好，断 结构特点：灭弧室安装在 流容量大，可以加装电流互感 接地的金属罐中，高压带 器，还能与隔离开关、接地开 电部分用绝缘子支持，对 关、避雷器等融为一体，组合 箱体的绝缘主要靠SF6气 成复合式开关设备。借助于套 体。绝缘操作杆穿过支承 管引线，基本上不用改就可 绝缘子，把动触头与机构 以用于全封闭组合电器之中。 驱动轴连接起来，在两个 缺点：罐体耗用材料多，用气 出线套管的下部都可安装 量大，系列性差，难度较大， 电流互感器。 造价比较昂贵。
3．SF6气体介质强度恢复速度快，开断近区故障的性能好，开断电容电流 收、分析测试设备，工艺要求高。 时不产生重燃，通常不加并联电阻就能够可靠地切断各种故障而不产生 过电压，可降低设备的绝缘水平。
4．SF6断路器的采用全密封结构，减少了设备事故的可能性，使用安全， 运行可靠性高。 5．SF6断路器没有爆炸和火灾的危险。噪声低、无污染、无公害，安全性 较高。 6．SF6断路器结构设计紧凑，体积减小，能大幅度地减小占地面积。 7．安装调试简单方便，施工周期较短，220kV的SF6断路器只需2～3小时 就可装好。 8．检修周期长，日常维护工作量极小，年运行费用大为降低。
《发电厂变电所电气部分》 第二章 开关电器
1．SF6气体密度的监测
压力表监测：在运行中可直观地 监测气体的压力的变化，平均压 力是否异常 。 密度继电器监：当气体泄漏时，先发 补气信号，继续泄漏，对断路器进行 分闸闭锁，并发闭锁信号。