SF6断路器构造及其工作原理

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,灭弧原理及SF6气体的特性及试验项目SF6断路器结构，灭弧原理及SF6气体的特性及试验项目一、 SF6断路器的结构瓷柱式开断元件放在绝缘支柱上，使处于高电位的触头、导电部分及灭弧室与地电位绝缘，绝缘支柱则安装在接地的基座上。

称为外壳带电断路器，也称之为绝缘支柱式断路器。

罐式开断元件放在接地的箱壳中，其间的绝缘依靠气体来承担，导电部分经套管引入，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(又称落地罐式)。

二、SF6的灭弧原理(1)SF6气体的分解温度(2000K)比空气(主要是氮气，分解温度约7000K)低，而需要的分解能 (22.4eV)比空气(9.7eV)高，因此在分解时吸收的能量多，对弧柱的冷却作用强。

由于气体分子的分解，在相应的分解温度上就出现气体导热率的高峰。

(2)SF6在高温时分解出S原子、F原子和正负离子，与其他灭弧介质相比，有较大的游离度。

在维持相同游离度时，弧柱温度就较低。

因此，SF6气体中电弧电压也较低，燃弧时的电弧能量较小，对灭弧有利。

(3)由于SF6的强电负性，能吸附电子和正离子复合，故复合作用快，去游离作用强。

尤其在电流过零前后，可使弧隙中带电粒子减少，导电率下降。

SF6气体电弧的时间常数也很小，为微秒级或更小，在电弧电流过零后，弧柱温度将急剧下降，分解物急剧复合。

因此SF6弧隙的介质强度及其恢复速度都很高，能耐受很高的恢复电压作用，电弧在电流过零后不易重燃。

SF6气体中电弧的熄灭原理与空气电弧和油中电弧是不同的，它并不仅依靠气流等的压力梯度所形成的等熵冷却作用，而主要是利用SF6气体特异的热化学性质和强电负性，使得SF6气体具有很强的灭弧能力。

对于灭弧来说，供给大量新鲜的SF6中性分子并使之与电弧接触是有效的方法。

三、SF6气体的特性SF6气体比空气重5.135倍,一个大气压时，其沸点为-60?。

在150?以下时,SF6有良好的化学惰性，不与断路器中常用的金属、塑料及其他材料发生化学作用。

sf6断路器的工作原理
SF6断路器是一种高压开关设备，主要用于控制和保护电力系
统中的高压电路。

其工作原理如下：
1. 气体绝缘：SF6断路器采用六氟化硫（SF6）作为绝缘介质，因为SF6具有良好的电气绝缘性能，能够有效隔离高压电路。

2. 弧光灭弧：当断路器中的电流超过额定值时，产生电弧。

SF6断路器利用其特殊的绝缘性和高热传导性，能够迅速抑制
电弧的发生和发展。

3. 液压操作：SF6断路器使用液压机构来控制断路器的开合操作。

当需要打开或关闭断路器时，液压机构会通过控制油液的流动，推动断路器的运动。

4. 电流传感器：SF6断路器内部配备了电流传感器，用于监测
电路中的电流变化。

一旦电流超过额定值，断路器会迅速动作，以保护电力系统。

5. 高压触头：SF6断路器内部的触头能够承受高压电流，并保
持可靠的电接触。

触头的设计和材料选择是确保断路器正常工作的重要因素。

总之，SF6断路器通过使用SF6绝缘介质、控制电弧灭弧、液
压操作、电流传感器和高压触头等技术，实现了对电力系统的控制和保护。

六氟化硫断路器结构及其作用原理六氟化硫（SF6）是一种高热稳定性，无色无味的气体，是目前应用最广泛的绝缘介质之一、六氟化硫断路器是利用六氟化硫的优良绝缘性能和高的电弧灭弧能力来实现断开和合闸电路的一种设备。

下面将详细介绍六氟化硫断路器的结构及其作用原理。

一、六氟化硫断路器的结构1.外壳：六氟化硫断路器通常由一个外壳来封装所有内部组件，保护它们免受外部环境的影响。

2.真空断路器：真空断路器是六氟化硫断路器的主要组成部分之一，用于切断电路中的电流。

真空断路器基本上是一个密封的容器，容器内的真空度非常高，这样可以有效防止电弧的产生和维持，从而实现电流的断开。

3.六氟化硫柜：六氟化硫柜是一个由环氧树脂浇注而成的特殊箱体，用于固定和隔离真空断路器、冷却装置和其他设备。

4.冷却装置：在六氟化硫断路器中，由于电流的变化会产生热量，因此需要冷却装置来冷却设备，以保持正常的工作温度。

5.操作机构：操作机构是六氟化硫断路器的另一个重要组成部分，用于控制断路器的开启和关闭。

一般来说，操作机构包括手动操作机构和电动操作机构。

6.防爆装置：为了防止发生严重的事故，六氟化硫断路器通常配备有防爆装置，一旦发生异常情况，防爆装置会迅速切断电流，避免进一步的事故。

二、六氟化硫断路器的作用原理1.绝缘性能：六氟化硫气体具有很高的电绝缘性能，可以有效地阻止电流通过。

2.电弧灭弧能力：当电流中断时，可能会产生电火花或电弧，这可能导致严重的事故。

六氟化硫气体具有良好的电弧灭弧能力，可以迅速将电弧灭掉，并实现电流的安全断开。

当六氟化硫断路器处于正常工作状态时，电流会通过真空断路器和六氟化硫柜，这时六氟化硫气体保持正常的绝缘状态。

当需要断开电路时，操作机构会触发六氟化硫断路器的断开动作，使真空断路器中断开电流。

在电流中断的同时，电弧由于六氟化硫气体的高弧光容量而迅速灭掉，从而实现安全的电流断开。

总之，六氟化硫断路器通过六氟化硫气体的绝缘性能和高的电弧灭弧能力，实现了对电流的安全断开，保护了电力设备和人员的安全。

sf6断路器工作原理
SF6断路器是一种使用稀释的硫化气体（SF6）来灭弧的高压
开关设备。

它通过在电路中加入SF6气体来阻止电流的流动。

当电流达到一定水平时，断路器会自动触发操作，将SF6气
体注入到电弧形成的区域，并迅速将电弧灭掉。

SF6断路器的工作原理主要分为两个步骤。

首先是电弧形成的
过程。

当电流在断路器内部通过时，如果出现故障或有异常情况，电弧会在故障点形成。

这个电弧可导致设备和电路的短路，损坏电力系统。

第二个步骤是灭弧的过程。

当电弧形成时，断路器会侦测到电弧的存在，并迅速将SF6气体注入到电弧区域。

SF6气体具有
良好的绝缘性和灭弧性能，可以有效地阻止电弧的继续扩散和持续。

注入SF6气体后，它会与电弧中的氧气发生化学反应，生成
一种稳定的化合物，从而将电弧彻底灭掉。

灭弧过程非常迅速，在几毫秒甚至更短的时间内完成，这样可以避免电弧对设备和电路的进一步损坏。

SF6断路器的工作原理使得它在高压电力系统中有着广泛的应用。

它可以承受高电压和大电流的负载，同时具有优异的灭弧性能，保证了电力系统的安全运行。

此外，SF6气体具有稳定
性和可靠性，可以长期使用而不需要频繁的维护和更换。

SF6断路器基本结构
1.外壳结构：
2.主触头和固定触头：
固定触头通常由铜制成，负责固定主触头和焊接器，以确保电流的正常流动。

3.辅助触头：
4.弹簧机构：
5.隔离开关和接地开关：
SF6断路器的隔离开关和接地开关用于控制电流回路的断开和接通，以及与其他设备的连接。

隔离开关通常采用双列多点触摸式设计，确保在操作期间安全可靠。

接地开关通常归类为电动操作和手动操作两种类型，用于确保断路器的安全操作和维护。

6.灭弧室和灭弧系统：
SF6断路器的灭弧室是整个断路器中最重要的部分，用于控制和灭弧电弧。

灭弧室通常由固定和活动的电极组成，固定电极用于支撑灭弧气体并传导电流，活动电极用于与固定电极之间形成弧道。

灭弧系统主要包括灭弧室内的气体压力和流动控制系统。

总之，SF6断路器的基本结构包括外壳、主触头和固定触头、辅助触头、弹簧机构、隔离开关和接地开关、灭弧室和灭弧系统。

这些组件相互配合，确保断路器的正常断开和闭合操作，以保护电力系统的正常运行。

SF6断路器以其高灭弧效果和可靠性被广泛应用于电力系统中。

SF6断路器原理结构及性能特征
1.断开过程：当开关操作机构触发时，弹簧机构迅速储能并将动触头和静触头分离。

此时，在断开间隙内产生高频电弧，接着灭弧室内的SF6气体被喷出，高能离子在电场作用下迅速加速，与喷出的SF6气体发生碰撞反应，从而灭弧。

2.合闸过程：当开关操作机构触发时，触头系统通过驱动机构将动触头和静触头接近并最终接触。

此时，触头接触面会发生金属接触，并通过电弧能量的吸收将电弧快速熄灭。

1.高绝缘强度：SF6气体具有很好的绝缘性能，能够承受高压，有效防止电弧产生和电流泄漏。

2.优异的灭弧能力：由于SF6气体的良好灭弧性能，断开电路时可以迅速灭弧，保证设备安全可靠。

3.高可靠性：SF6断路器结构简单紧凑，使用寿命长，可靠性高，能够适应各种恶劣的工作环境。

4.快速动作：SF6断路器的弹簧机构和驱动机构能够实现快速断开和合上电路，提高设备的操作效率和工作效果。

5.低维护成本：SF6断路器的设备维护成本较低，无需经常检修和更换零部件，降低了设备的使用成本。

6.环保性能:相对于空气断路器来说,SF6断路器在绝缘介质和灭弧过程中没有致命的损害以及没有环境风险,可以有效防止空气中可能存在的电弧危险。

总之，SF6断路器以其卓越的性能特点在高压开关设备中得到了广泛的应用。

它不仅能够实现电路的可靠断开和合闸，还能够有效地防止电弧产生，将对设备和人身的伤害降到最低，成为电力系统中不可或缺的重要设备。

SF6高压断路器结构及工作原理参考文档一、SF6高压断路器的结构1.断路器本体断路器本体是SF6高压断路器的核心组成部分，主要由固定触头、可移动触头和电气隔离器构成。

(1)固定触头固定触头一般由铜制成，用于接入电流。

它需要具备良好的导电性能和热稳定性。

(2)可移动触头可移动触头一般由电动机驱动，通过操作机构的升降运动来实现与固定触头的接触和分离。

在触头分离时，断路器可以实现电流的截断。

(3)电气隔离器电气隔离器用于隔离断路器的固定触头和可移动触头，以防止由于电弧引起的触头烧损和短路。

2.操作机构操作机构是用来控制断路器升降运动的设备，一般由电动机、齿轮传动装置和传动杆等组成。

操作机构可以实现断路器的开断和合闸，并确保可移动触头与固定触头的良好接触。

3.连接器连接器用于将断路器与电力系统的导线连接起来，一般由导电材料制成，具有良好的导电性能和机械强度。

二、SF6高压断路器的工作原理SF6高压断路器的工作原理是基于机械运动和气体绝缘特性的。

当断路器处于合闸状态时，固定触头和可移动触头通过连接器形成一条导电通路。

断路器工作时所承受的电流流经触头，此时断路器处于封闭状态，电流顺利通过。

当需要开断电路时，操作机构先将可移动触头升起，使其与固定触头分离。

分离之后，在触电断开距离内就会形成电弧。

为了保护触头，防止由于电弧引起的触头烧损和短路，SF6气体会被注入触电断开距离内，形成强大的绝缘和灭弧介质。

SF6气体具有较好的绝缘性能和灭弧能力，可以使电弧迅速断开，并隔离电弧与触头。

当电弧断开后，通过惰性气体的作用，电弧会迅速冷却，并逐渐熄灭。

断路器重新合闸时，操作机构将可移动触头降下，与固定触头再次接触，恢复导电状态，电流再次顺利通过。

总结：SF6高压断路器是一种常见的高压开关设备，主要由断路器本体、操作机构和连接器组成。

断路器本体包括固定触头、可移动触头和电气隔离器。

操作机构通过机械运动控制断路器的开断和合闸操作，而连接器用于将断路器与电力系统的导线连接起来。

SF6断路器构造及其工作原理浅析摘要：电力系统中，断路器被应用于所有电压等级区域，是因为断路器不仅能关合、承载、开断运行回路正常电流，也能在规定时间内关合、承载及开断规定的异常电流。

因而，断路器是构成电力系统的重要组成部分。

由于SF6断路器绝缘性能好、灭弧能力强、稳定性好等特点而被大量推广应用，本文将从SF6断路器的构造、工作原理等来进行浅析。

关键词：SF6断路器、构造、工作原理1、SF6断路器的构造SF6断路器和其它断路器的区别是它利用SF6气体作为灭弧介质和绝缘介质，属于气吹型断路器，常应用于110kV及以上电压等级。

1.1 SF6气体的特性SF6断路器的广泛使用是由于SF6气体是一种不可燃的惰性气体，无色、无味、无毒，有冷却电弧的特性，当开关设备出现电弧高温时，其冷却效应能有效避免局部高温发生可能性，具有优良的绝缘性能，且不会老化变质。

SF6气体的密度是空气的5倍，是一种比较重的气体，SF6气体不溶于水，在炽热的温度下，与氧气、氩气等许多物质不发生作用。

但在电弧和电晕的作用下，SF6气体会分解，形成硫的低氟化合物，不仅有毒，还会破坏绝缘材料、腐蚀金属。

1.2 SF6断路器的分类因SF6断路器的使用范围和布置形式不同，SF6断路器也被分为几类：电压等级不同：分为单相操动式、三相联动式。

结构形式不同：分为支柱式、落地罐式、气体绝缘金属封闭组合电器式。

操动机构不同：分为液压机构式、气动机构式、弹簧机构式。

单相断口的多少：分为单断口式、多断口式。

1.3 SF6断路器组成本文以GT20-5A型SF6断路器为例来对其构造进行介绍，如图一所示：它主要由灭弧室、液压操作机构、操作箱、动静触头、绝缘瓷瓶、直线电容器、壳体等组件组合而成。

下面将对其主要构成部分灭弧室、液压操作机构、操作箱进行详细介绍。

图一、SF6断路器整体结构图如图二所示：灭弧室由上部导电筒、固定电弧接触子、固定主接触子、喷嘴、可动电弧接触子、可动主接触子兼压气缸、屏蔽罩、滑动接触子、下部导电筒、接触子支持台、绝缘操作杆、绝缘支持筒、极间绝缘筒、上部安装台等组成。