SF6高压断路器结构及工作原理
SF6断路器原理、结构及性能特征
SF6断路器原理、结构及性能特征青海电力科学试验研究院2009年7月1、SF6气体1.1 SF6气体的基本特性纯净的SF6是一种无色、无嗅、无毒、不可燃的卤素化合物。
SF6气体的化学性质非常稳定，在空气中不燃烧，不助燃，与水、强碱、氨、盐酸、硫酸等不反应，在低于150℃时，SF6气体呈化学惰性，极少溶于水，微溶于醇。
与传统绝缘油相比，其绝缘性能和灭弧性能都较为突出。
SF6气体是由最活泼的氟原子和硫原子结合而成，分子结构是个全对称的八角体。
其分子量较大，为146；SF6气体难溶于水，在常温甚至较高温度下都不会发生化学反应；SF6气体的热传导性能差，仅为空气的2/3，但是其散热性能比空气要好。
图1 SF6分子结构1.2 SF6气体的绝缘性能断路器开断后，触头间间隙绝缘能力的恢复是电弧熄灭的重要因素，间隙中带电粒子的多少决定了绝缘能力的大小。
当触头分开产生电弧后，带电粒子主要是热游离和碰撞游离产生的，由于SF6气体是负电性的气体，而且体积比较大，对电子捕获较易，并能吸收其能量生成低活动性的稳定负离子，其自由行程短，使间隙间难以再产生碰撞游离，大大减少了间隙中的带电粒子。
因此，在一个大气压下，SF6气体的绝缘能力超过空气的两倍，在三个大气压下，其绝缘能力和变压器油相当。
1.3 SF6气体优良的灭弧性能SF6气体在电弧的作用下，接受电能而生成低氟化合物，但电弧电流过零时，低氟化合物能迅速再合成SF6气体。
故弧隙介质强度恢复较快，所以SF6气体的灭弧能力相当于同等条件下空气的100倍。
1.4 影响SF6气体击穿电压的部分因素SF6气体的自屏蔽效应：在极不均匀电场下，当棒电极发生电晕放电后，放电所产生的空间电荷，因热运动向周围扩大，从而形成较为均匀的电晕层，它改善了棒极周围的电场分布，相当于扩大了棒极的半径一样，这种作用叫做电极的自屏蔽效应。
由于SF6气体的分子直径大，分子量大，故与空气相比，它的空间电荷热运动低，使棒极周围的空间电荷密集，而不易向外扩散，因此SF6气体的自屏蔽效应不如空气好。
SF6断路器基本结构ppt课件
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
4.操动机构
主要指各种型式的操动机构和传动机构 , 它的作用是实现对断路器规定的操作程序 , 并使断路器能够保持在相应的分、合闸位 置。
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3.根据所配置操动机构类型的不同
根据所配置操动机构类型的不同 , 也可分为 液压机构式、气动机构式、弹簧机构式 SF6 断路器等 ;
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SF6 断路器基本结构 及灭弧过程
一、SF6 断路器的基本结构组成 二、灭弧室结构及灭弧过程
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3.变开距 灭弧室的基本结构图
图 －1
变开距灭弧室基本结构
( a ）合闸状态； ( b ）压气过程；（3）吹弧过程； ( d ）分闸状态
SF6高压断路器结构及工作原理参考文档
12
单压式灭弧装置
1、只有一种压力（一般为304-808kPa) 。在开断过程中，灭弧室所需的吹弧压力 由动触头系统运动时的压气活塞产生；
2、图11-2为单压式单向灭弧室的原理图 。图中，喷嘴2、压气罩3及动触头（导电 杆）4机械上为一体。
40
储能模块
主要由储能活塞缸、储能 活塞、碟型弹簧组成.在液压 油的作用下通过储能器活塞压 缩碟形弹簧并将液压能长期存 储在储能活塞缸内，为断路器 分、合闸操作做好必要的能量 储备。
41
碟簧
42
控制模块
主要由电磁阀、换 向阀组成，通过主控室 给出的电信号命令使相 应电磁阀打开阀口，使 换向阀换向从而达到分 闸或合闸的目的。
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监测模块
主要由行程开关、安 全阀组成，通过对碟簧的 压缩量的监测带动行程开 关凸轮旋转来断开或闭合 微动开关触点达到为主控 室报警及自动闭锁的目的 。当压力高于规定值时泄 压阀自动开启达到保护机 构的目的。
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以上五个模块通过连接管连接后，可与工作 缸组成一个紧凑的整体，实现可靠的动作，其结 构特点具有以下几个优点： 1. 模块式结构具有结构简单紧凑，零件量少，通 用性强，性能可靠且便于检查。 2. 液压集成回路具有无外部油管，损耗小，传动 效率高，泄漏量低。 3. 优质碟簧储能器具有不存在氮气泄漏，系统压 力稳定，应力松弛小，寿命长，可靠性高 4. 优良的液压缓冲系统具有操作平稳，无反跳， 噪音低，易与和调速系统不同断路器适配。
2
(2)保护作用。当电力系统某一部分发生 故障时，它和保护装置、自动装置相配合， 将该故障部分从系统中迅速切除，减少停电 范围，防止事故扩大，保护系统中各类电气 设备不受损坏，保证系统无故障部分安全运 行。
SF6断路器构造及其工作原理
FK-4弹簧机构动作模型
此图单击可播放
合闸凸轮
指示器 （合闸弹 簧位置： 储能或释 能）
指示器 （断路 器位置： 合闸或 分闸）
合闸系 统 分闸 系统
凸轮
FK-4弹簧机构动作过程（合闸）
合闸线圈 通电动作
合闸掣子 拖开
合闸弹簧释能
合闸轴旋转180°
合闸完成
拐臂就停靠在分闸掣子
主轴旋转60°
SF6断路器构造及其工作原理
SF6断路器简介
• SF6开关利用压缩的SF6气体为灭弧和绝缘介质， 利用电弧的能量，产生SF6压缩气体，熄灭电弧。 用以切断额定电流和故障电流、转换线路、实现 对高压输变电线路和电气设备的控制和保护，并 配以操作机构进行分、合闸及自动重合闸
SF6断路器简介
1个操作机构: 三相机械联动
路器的进出线绝缘。
开 热喷
断 膨气
单 胀室
元室
带
门
双
阀
的
活
塞
GL314型断路器灭弧室的工作原理
上接线板 静触头座 主触头 动触头 动触头座
上接线板
主触头 动触头 动触头座
下接线板
下接线板
GL314型断路器灭弧室的工作原理
Vt
V
c
此
图
单
击
可
合闸位置
压气过程 热能效应 分闸位置
播
放
Vt : 热能室
Vc : 压气室
器组时），电弧产生
的热能量太小，无法
产生足够的压力。因
此 图
此，传统的容积Vp压
单
气式灭弧起主要作用，
击 可
利用压缩的气体熄灭
播 放
电弧。
SF6讲义_断路器基本结构
SF6讲义_断路器基本结构SF6（六氟化硫）断路器是一种高压开关设备，常用于电力系统中的变电站和输电线路中。
它的主要功能是在系统中断开或接通电路，并保护电力设备免受故障或过载的损害。
下面是关于SF6断路器的基本结构的详细讲义。
一、SF6断路器的基本构造SF6断路器由以下主要部分组成：1、绝缘体罩：绝缘体罩是将断路器内部与外界环境隔离的部分，通常由瓷质或绝缘弧罩组成。
2、断路器主体：断路器主体是SF6断路器的核心部分，包括固定触头、活动触头、熔断器、弹簧机构等。
断路器主体通常由金属材料制成，以确保其良好的导电性能和机械强度。
3、电磁铁：电磁铁是用来关闭或分离断路器触头的部分，通常由磁铁线圈和可移动铁芯组成。
当线圈通电时，磁场将铁芯吸引向触头，使其接通或断开电路。
4、操作机构：操作机构是控制和操作断路器的部分，通常由手动或电动机构组成，可以实现断路器的开关操作和状态监测。
5、SF6气体系统：SF6气体系统是为绝缘和灭弧提供气体的部分，通常包括SF6气体压力容器、过滤器、干燥器等。
气体系统能够维持合适的SF6气体压力和纯度，以确保断路器的正常运行。
二、SF6断路器的工作原理SF6断路器的工作原理主要有以下几个步骤：1、合闸：当断路器关闭时，电磁铁线圈通电，磁场将可移动铁芯吸引向触头，使其接触，电路闭合。
同时，SF6气体在触头之间形成绝缘层，以防止电流过载和火花放电。
2、分闸：当断路器断开时，电磁铁线圈断电，磁场消失，可移动铁芯受到弹簧机构的作用逐渐离开触头，电路打开。
此时，SF6气体将扩散和灭弧，避免产生电弧或火花。
3、灭弧：当断路器打开时，可能会产生电弧或火花。
SF6气体在电弧发生时会立即吸收电弧的能量，同时生成高热和化学火焰来灭弧。
这种灭弧能力使得SF6断路器能够处理高电流和高电压的电路。
三、SF6断路器的优势SF6断路器相比其他类型的断路器具有以下优点：1、高绝缘性能：SF6气体具有良好的绝缘性能，可以防止电弧和火花的产生，从而提供可靠的绝缘保护，尤其适用于高压系统。
SF6断路器构造及其工作原理
6．真空断路器：利用真空灭弧和绝缘，灭弧 时间一般只有半个周波。
SF6(六氟化硫)
• SF6气体已有百年历史，它是法国两位化学家Moissan和Lebeau于1900年合成的
人造惰性气体，1947年提供商用。当前SF6气体主要用于电力工业中。SF6气体用 于4种类型的电气设备作为绝缘和/或灭弧；SF6断路器及GIS（在这里指六氟化硫 封闭式组合电器，国际上称为“气体绝缘开关设备”（Gas Insulated Switchgear)）、SF6负荷开关设备，SF6绝缘输电管线，SF6变压器及SF6绝缘变 电站。80%用于高中压电力设备
• 灭弧室（1）
支
• 支柱（2）
柱
• 传动箱（3）
传 动 箱
单 极 剖 面 图
灭 弧 室
静触 静 头座 弧
触 头
GL314型断路器灭弧室的工作原理
• 灭弧介质：灭弧介质为 压缩的SF6气体，或在 特殊情况下采用压缩的 SF6和CF4的混合气体。
• 灭弧原理：灭弧室属于 热膨胀型，利用电弧的 能量，并具有辅助的自 动氩气功能。
• 说明：工作部件位于密 闭的瓷套内，将断路器 的进出线绝缘。
动触头座
开 热喷
断 膨气
单 胀室
元室
带
门
双
阀
的
活塞Biblioteka GL314型断路器灭弧室的工作原理
上接线板 静触头座 主触头 动触头 动触头座
上接线板
主触头 动触头 动触头座
下接线板
下接线板
GL314型断路器灭弧室的工作原理
Vt Vc
合闸位置
Vt : 热能室
SF6断路器构造及其工作原 理
16012421 张磊 16012422 闫涵
SF6断路器构造及其工作原理-弹簧储能
02 SF6断路器构造
灭弧室
01
灭弧室是SF6断路器中 的核心部分，主要作用 是产生并熄灭电弧。
02
它由绝缘外壳、导电触 头、喷嘴、吸附剂等组 成，具有良好的绝缘和 灭弧性能。
03
灭弧室内填充有SF6气 体，其绝缘性能和灭弧 性能均优于空气。
04
灭弧室的设计应确保电 弧在触头间快速、有效 地熄灭，同时减少对触 头的烧蚀。
SF6断路器构造及其工作原理-弹 簧储能
目 录
• SF6断路器概述 • SF6断路器构造 • SF6断路器工作流程 • SF6断路器弹簧储能系统工作原理 • SF6断路器弹簧储能系统维护与保养 • SF6断路器弹簧储能系统案例分析
01 SF6断路器概述
定义与特点
定义
SF6断路器是一种利用SF6气体作 为绝缘和灭弧介质的断路器。
保养建议
对于SF6断路器，应制定详细的维护保养计划，定期进行 保养，并加强设备的巡检，及时发现并处理潜在问题。
案例三：某风电场断路器的应用与选型分析
应用场景分析
某风电场在建设过程中，针对其特殊的环境和运行要求，选择了适合的SF6断路器。在 选型过程中，重点考虑了断路器的耐候性、机械性能和电气性能等因素。
案例二：某变电站断路器维护保养经验分享
维护保养经验
某变电站对SF6断路器进行了全面的维护保养，包括清洁、 检查、润滑和调试等。在维护过程中，发现并处理了一些 小问题，如螺丝松动、接触不良等。
保养效果评估
经过维护保养后，断路器的运行稳定性得到了提高，故障 率明显降低。同时，定期的维护保养也有助于延长设备的 使用寿命。
05 SF6断路器弹簧储能系统 维护与保养
日常检查与维护
每日检查
LW9-72.5SF6断路器原理及故障处理参考文档
吉林供电公司
（一）产品结构及原理
1、特点：LW9—72.5/31.5瓷柱式高压六氟 化硫断路器每极为单断口结构，每台断路 器的三极装于一个机构箱上；灭弧室采用 自能灭弧原理，每极包括灭弧室、支柱。 产品配用一台CT15型弹簧操动机构，机构 设于本体的下侧，三极所有的联动部件都 机械的连在同一个弹簧机构上。二次控制 可实现远方和就地的电动分、合闸。
保持掣子将轴销A锁住，开关保持在合闸位置。
合闸弹簧储能过程
图3所示状态为开关处于合闸位置，合闸弹簧释放 （分闸弹簧已储能）。断路器合闸操作后，与棘 轮相连的凸轮板使限位开关XK闭合，磁力开关 ZJ1带电，接通电动机回路，使储能电机启动，通 过一对锥齿轮传动至与一对棘爪相连的偏心轮上， 偏心轮的转动使这一对棘爪交替蹬踏棘轮，使棘 轮逆时针转动，带动合闸弹簧储能，合闸弹簧储 能到位后由合闸弹簧储能保持掣子将其锁定。同 时凸轮板使限位开关XK切断电动机回路。合闸弹 簧储能过程结束。
计的弹簧操动机构具有高度的可靠性和稳定性，
既可满足O-0.3 sec -CO-180 sec -CO操作循环，又 可满足CO-15sec-CO操作循环，机械稳定性试验 达10000次。
（一）产品结构及原理
7、完善的二次控制和保护回路 操动机构箱内，带有完善的二次控制和保护回路，如储能电 机的过载，超时等保护信号，就地、远方操作选择，自带防 跳回路及SF6气体密度监测系统，加热器可根据温、湿度自 动投切。 8、安装简单方便 出厂时断路器本体内充有0.04Mpa的SF6气体，因此，现场安 装时，只需将断路器本体吊装在支撑框架上，连好管路及传 动联板，不需抽真空就可直接充气。因此，现场安装简单方 便，工作量非常小。 9、运行安全可靠，维护工作量小 由于断路器的设计合理，可靠性高，寿命长，处于国内领 先，国际先进水平，所以，运行安全可靠，使运行维护工作 量很小，检修工作量也非常小。
SF6断路器
“T”形布置 一般用于220kV及以上特别是 500kV的单柱双断口断路器
• 2.罐式SF6断路器
结构特点：灭弧室安装在接地 的金属罐中，高压带电部分用 绝缘子2支持，对箱体的绝缘 主要靠SF6气体。绝缘操作杆 穿过支承绝缘子，把动触头5 与机构驱动轴连接起来，在两 个出线套管的下部都可安装电 流互感器。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
单压式SF6断路器又称为压气式SF6断路器。它的灭弧室 的可动部分带有压气装置。主要应用在252kV以上的电 压等级。 单压（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。 按灭弧室结构的不同，可以分为变开距灭弧室和定开距 灭弧室。
电气特性：绝缘性能佳，还具有独特的热特性和电特性。 SF6气体是电负性气体，其分子和原子具有很强
的吸附自由电子的能力，可以大量吸附弧隙中的自由电子，生成负离子。负离子的运动比自由电子慢得多，
很容易和正离子复合成中性的分子和原子，大大加快了电流过零时的弧隙介质强度的恢复。 分解特性：纯净的SF6气体一般公认是无毒的。 SF6在生产过程中会有少量伴随的生成物，其中S2F10是公 认的剧毒气体，但经过净化处理可以完全将它除净。纯净的SF6气体虽然无毒，但在工作场所要防止SF6气 体的浓度上升到缺氧的水平。 SF6气体的密度大约是空气的五倍、SF6气体如有泄漏必将沉积于低洼处， 如电缆沟中。浓度过大会出现使人窒息的危险，设计户内通风装置时要考虑到这一情况。 SF6气体通过 对流能与空气混合，但速度很慢。气体一旦混合后就形成SF6和空气的混合气体，不会再次分离。问题严 重的是，电弧作用下SF6的分解物如SF4，S2F2，SF2，SOF2，SO2F2，SOF4和HF等，它们都有强烈的 腐蚀性和毒性。
高压六氟化硫断路器的结构及原理介绍
高压六氟化硫断路器的结构及原理介绍作者：宋志刚秦鹏刚柴园来源：《科技视界》 2013年第21期宋志刚秦鹏刚柴园（西安西电高压开关有限责任公司，陕西西安710018）【摘要】本文介绍了户外高压六氟化硫断路器的结构特点，并对原理和应用进行了介绍。
【关键词】高压六氟化硫断路器；结构；原理近年来，高压六氟化硫断路器在变电站中不断普及应用。
它是输变电线路中的重要设备之一，它不仅可以在系统发生故障时，迅速地切除故障电流，减少停电范围，防止事故扩大，保证系统安全运行。
而且可以切断与闭合高压电路的空载电流和负载电流。
高压六氟化硫断路器是采用高绝缘性能的六氟化硫气体作为绝缘和灭弧介质的新型高压断路器，具有工作电流大、开断能力强、绝缘水平高、断口电压高、噪音小、重量轻、结构尺寸小和检修周期长等传统油断路器和压缩空气断路器无法比拟的优点，因此被大量应用于电力系统中。
1 高压六氟化硫断路器基本结构和灭弧原理户外交流高压六氟化硫断路器由导电部分、灭弧单元、绝缘部件、操动结构、电气控制和辅属连接装置等六部分组成。
按断路器结构可分为罐式（TGCB）和瓷柱式（PGCB）。
1.1 罐式高压六氟化硫断路器（TGCB）罐式高压六氟化硫断路器灭弧单元安装在与低电位相连的金属罐体内，罐体上部安装进出线套管。
整个断路器本体内充一定压力的SF6气体，保证内部绝缘能力，使带电部位与罐体绝缘。
罐式高压六氟化硫断路器可在进出线套管下部安装套管式电流互感器。
有时为了减少传统电站设计的占地面积，可将罐式断路器、隔离开关、接地开关、避雷器和电压互感器进行组合，形成敞开式组合电器，大大减少了占地面积和检修时间。
罐式断路器的重心低，抗震效果好，现公认的可抗0.9g地震。
适应环境能力强，在低温地区可在罐体外部加装加热带，以满足开断能力。
但是罐式断路器壳体所用金属很多，用六氟化硫气体量大，价格比瓷柱式断路器高，因此在设计选型时，须进行全面考虑，选择一种“性价比”高的断路器。
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SF6高压断路器结构及工作原理
一、SF6高压断路器结构
1、高压开关柜
高压开关柜中包含表示指示装置、保护装置、操作装置、告示装置以及防雷接地装置等，表示指示装置主要用于表示断路的指示，安装在高压开关柜的前壁上；保护装置是用来保护断路器的；操作装置是断路器的操作装置，主要由电动机、操扳机构等构成；告示装置是用来告示断路器的操作状态的，主要由接触器、主路跳闸状态指示器等组成；防雷接地装置是用来把遭受雷击的断路器向地磁耦合掉的装置。
2、负荷开关
负荷开关是断路器的最关键的组成部分，在它的内部防止过载和短路保护，负荷开关由接触器、断路器本身以及真空接触罐等组成。
a.接触器是断路器的打开和关闭的重要组成部分，它由多个接触点组成，当电动机带动接触器转动时，接触器的多个接触点会形成一个电路，从而使断路器的主路跳闸或合闸。
b.断路器本身主要由绝缘材料和接触接点组成，它是由多个绝缘体、熔断器、接线头等组成；
c.真空接触罐是负荷开关的一种附件。