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六氟化硫斷路器

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六氟化硫斷路器是利用六氟化硫 (SF6)氣體作為滅弧介質和絕緣介質的一種斷路器。簡稱 SF6斷路器。

1 六氟化硫斷路器 -六氟化硫斷路器

六氟化硫用作斷路器中滅弧介質始於20世紀50年代初。由於這種氣體的優異特性,使這種斷路器單斷口在電壓和電流參數方面大大高於壓縮空氣斷路器和少油斷路器,並且不需要高的氣壓和相當多的串聯斷口數。在60~70年代,SF6斷路器已廣泛用於超高壓大容量電力系統中。80年代初已研製成功363千伏單斷口、550千伏雙斷口和額定開斷電流達80、100 千安的SF6斷路器。
  SF6特性  SF6氣體比空氣重5.135倍,一個大氣壓時,其沸點為-60℃。在150℃以下時,SF6有良好的化學惰性,不與斷路器中常用的金屬、塑料及其他材料發生化學作用。在大功率電弧引起的高溫下分解成各種不同成分時,電弧熄滅后的極短時間內又會重新合成。 SF6中沒有碳元素,沒有空氣存在,可避免觸頭氧化。SF6的介電強度很高,且隨壓力的增高而增長。在1大氣壓下,SF6的介電強度約等於空氣的2~3倍。絕對壓力為3大氣壓時,SF6的介電強度可達到或超過常用的絕緣油。SF6滅弧性能好,在一個簡單開斷的滅弧室中,其滅弧能力比空氣大100倍。在SF6中,當電弧電流接近零時,僅在直徑很小的弧柱心上有很高的溫度,而其周圍是非導電層。這樣,電流過零后,電弧間隙介電強度將很快恢復。
  結構形式  SF6斷路器有兩種結構布置形式。
  ①瓷柱式結構:取積木式,系列性強,可用多個相同的單元滅弧室和支柱瓷套組成不同電壓等級的斷路器。中國FA4-550型SF6斷路器為瓷柱式結構,其額定電壓為500千伏,最高工作電壓為550千伏。斷路器由三個獨立的單相和一個液壓、電氣控制櫃組成。每相由兩個支柱瓷套的四個滅弧室(斷口)串聯而成。在每個支柱瓷套頂部裝著兩個單元滅弧室,為120°夾角V形布置,兩個均壓並聯電容器為水平布置。這種結構布置既考慮到結構的機械應力狀態,又照顧到絕緣的要求。滅弧室和支柱瓷套內均充有額定壓力的 SF6氣體。瓷柱式斷路器使用液壓操作機構。液壓機構的控制和操作元件以及線路均設於控制櫃內。每相斷路器的下部裝有一套液壓機構的動力元件,如液壓工作缸等。滅弧室由液壓工作缸直接操動。支柱瓷套內裝有絕緣操作桿,操作桿與液壓工作缸相連接。
  ②罐式結構:採用了箱式多油斷路器的優點,將斷路器與互感器裝在一起,結構緊湊,抗地震和防污能力強,但系列性較差。中國LW-220型罐式SF6斷路器單相結構如圖。此種斷路器為三相分裝式。單相由基座、絕緣瓷套管、電流互感器和裝有單斷口滅弧室的殼體組成。每相配有液壓機構和一台控制櫃,可以單獨操作,並能通過電氣控制進行三相操作。斷路器採用雙向縱吹式滅弧室,分閘時,通過拐臂箱傳動機構,帶動氣缸及動觸頭運動。滅弧室充有額定氣壓為6表壓(20℃)的SF6氣體。
六氟化硫斷路器六氟化硫斷路器
  參考書目
 劉紹俊編著:《高壓電器》,機械工業出版社,北京, 1982。



2 六氟化硫斷路器 -性能特點


阻塞效應
  充分發揮氣流的吹弧效果,滅弧室體積小、結構簡單、開斷電流大、燃弧時間短,開斷電容或電感電流無重燃或無復燃,過電壓低。

電氣壽命長
  50kA滿容量連續開斷可達19次,累計開斷電流可達4200kA,檢修周期長,適於頻繁操作。

絕緣水平高
  六氟化硫氣體在0.3MPa氣壓時,通過了各種絕緣試驗並有較大裕度。累計開斷電流3000kA以後,在0.3MPa氣壓下每個斷口還可耐受工頻電壓250kV達1min,將六氟化硫氣體減至零表壓仍可耐受工頻電壓166.4kV5min。

密封性能好
  S六氟化硫氣體含水量低;滅弧室、電阻和支柱分成獨立氣隔,現場安裝時不用打開,安裝好後用自動接頭連通;安裝檢修方便,並可防止臟物和水分進入斷路器內部。

  液壓機構內的信號缸可實現對斷路器的自我保護:有密度繼電器監視六氟化硫氣體泄漏;有壓力開關和安全閥監視液壓機構壓力,保護液壓系統安全。液壓機構採用了可防止"失壓慢分"的閥系統,本體上就可進行機構閉鎖,保證運行安全。控制迴路中採用了兩套分閘電磁鐵和防跳保護,保證操作準確無誤。

操作功率小,緩衝平穩
  機構工作缸與滅弧動觸頭的傳動比為1:1,機構特性穩定。機構特性穩定性可達3000次,機構壽命研究試驗做到10000次,操作雜訊小於90dB。

3 六氟化硫斷路器 -安裝注意事項


  1、六氟化硫管路安裝之前,必須用乾燥氮氣徹底吹凈管子,所有管道法蘭處的密封應良好。

  2、空氣管道安裝前,必須用乾燥空氣徹底吹凈管子,安裝過程中,要嚴防灰塵和雜物掉入管內。

  3、充加SF6氣體時,應採取措施,防止SF6氣體受潮。

  4、充完SF6氣體后,用檢漏儀檢查管接頭和法蘭處,不得有漏氣現象。

  5、壓縮空氣系統(氮氣),應在規定壓力下檢查各接頭和法蘭,不準漏氣。

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4 六氟化硫斷路器 -配圖

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