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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断路器原理结构及性能特征SF6断路器是一种高压开关设备，具有很好的绝缘性能和抗电弧能力。
它常用于变电站、发电厂和工业企业中的高压电力系统中，用于控制和保护电力系统的设备和设施。
下面将介绍SF6断路器的工作原理、结构和性能特点。
一、工作原理断路部分：当SF6断路器接通电源时，电流通过断路器内的主触头和固定触头流过。
当需要断开电路时，主触头会先打开，而固定触头仍然保持接通状态，此时电流会由固定触头流经一个可移动的触头，形成磁场。
灭弧部分：在电流通过触头时，会形成电弧。
为了消除电弧，SF6断路器会通过将SF6气体注入灭弧室，同时增加电流的阻抗，使电弧自动熄灭。
灭弧室内的SF6气体由于高热而分解，形成硫化氢和氟化氢等气体，这些气体具有强大的灭弧能力。
二、结构外壳：外壳是断路器的保护外壳，通常由高杆拉杆和防爆装置构成。
高杆拉杆用于操纵断路器的操作机构，而防爆装置则用于防止发生内部电弧形成爆破。
操作机构：操作机构主要由机械传动系统组成，包括手动和电动操作机构。
手动操作机构通过人工操纵来实现断路器的开合操作。
电动操作机构则通过电动装置来实现断路器的远程操作。
电气部分：电气部分是断路器的核心部分，包括断路部分和灭弧部分。
断路部分包括主触头、固定触头和可移动触头等组件。
灭弧部分包括灭弧室、注气装置和灭弧器等。
三、性能特征1.高绝缘性能：SF6气体具有很高的绝缘性能，在高压环境下可以有效抑制电弧的产生，从而保证电力系统的安全运行。
2.强大的灭弧能力：SF6气体具有很强的灭弧能力，能够在电流通过触头时迅速熄灭电弧，从而保证断路器的可靠性和稳定性。
3.快速传输电流：SF6断路器具有较高的开断速度，能够迅速切断电路，在故障情况下可以及时切断电流，确保电力系统的正常运行。
4.高可靠性和稳定性：SF6断路器采用先进的灭弧技术，具有良好的绝缘性能和抗电弧能力，能够在恶劣的电力环境中稳定运行。
5.长寿命和低维护成本：SF6断路器的设计寿命较长，通常可达30年以上，且维护成本较低，减少了运维成本。
关于变电检修中SF6断路器的特点与其维护措施发布时间：2023-03-24T02:16:49.489Z 来源：《科技潮》2023年1期作者：王晟华程文华[导读] 随着社会经济的不断发展和变化，我国综合国力与之前相比一直呈上升趋势发展，自然也带动着各行各业的发展和进步，特别是电力系统正处于蓬勃发展的状态。
国网陕西省电力有限公司咸阳供电公司陕西咸阳 712000摘要：当我国在迈入二十一世纪的大门后，我国不单是经济发展速度有所提升，社会发展方面不断加速，城市基础建设发展方面更是突飞猛进。
在发展速度非常快的当下，电力行业对于人们日常实际生活、工作等具有重要作用。
在电力企业运营发展过程中，难免会遇到诸多问题阻碍其健康发展，这就需要对电力企业建设发展给予高度重视。
而在电力企业运营发展过程中，变电检修是电力工作的重要内容之一。
所以，针对上述情况，为了促进变电检修工作可以安全稳定运行，需要不断提升人员的检修业务水平，这样才能保障供电的可靠性、稳定性。
目前，SF6断路器的检修维护是变电检修的重点工作之一，因此需要运检人员对SF6断路器的特点和作用不断进行深挖，掌握核心技术。
关键词：变电检修；SF6断路器特点；措施随着社会经济的不断发展和变化，我国综合国力与之前相比一直呈上升趋势发展，自然也带动着各行各业的发展和进步，特别是电力系统正处于蓬勃发展的状态。
在电力系统不断发展和创新氛围下，势必为电力行业发展提供强有力的支持。
在飞速发展的当下，之前传统的油断路器已经无法满足社会实际发展需求。
针对上述情况，SF6断路器应然而生，并成为电力行业发展中不可缺少的主力军。
SF6断路器作为当下热销产品，不仅在型号、规格、电压等方面与之前相比都做出了较大改善，对于提升日常工作效率方面也有所帮助。
但是，因型号的不断增多以及自动化的提升，也为日后开展运检工作提出严格的标准和要求。
因此，在变电检修工作过程中应当及时对SF6断路器特点及具体维护方法进行探究分析，便于在日后工作过程中，可以将SF6断路器特点、优势充分呈现出来的同时保障其平稳运行。
一、概述............................................................1二、主要特点......................................................1三、产品技术条件................................................2四、产品结构......................................................4五、工作原理......................................................7六、包装、运输、验收及保管.................................9七、安装及运行前检查..........................................9八、断路器的运行维护及检修.................................12九、备品备件，专用工具及附件..............................13十、订货须知及随机文件 (15)LW30-72.5(126)T/T3150-40高压交流断路器目录●企业精神正直 诚信 务实 创新●企业宗旨追求卓越 回报社会公 司 简 介 山东泰开高压开关有限公司为专业研制开发生产72.5k V 及以上户外高压六氟化硫断路器、全封闭组合电器、敞开式组合电器、插接式组合电器及复合绝缘组合电器等五大系列产品的大型专业化企业。
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六氟化硫断路器开断性能及其应用SF6断路器是采用SF6气体作为灭弧介质和绝缘介质的断路器，由于SF6具有绝缘强度高、灭弧性能强、化学性能稳定等特性，因此SF6断路器既可制成高技术参数，又能较好地适应电网的各种运行方式，日益得到广泛的应用，已成为电力系统中主要控制设备之一。
标签：六氟化硫断路器开断性能应用我国各电压等级电力系统中应用SF6断路器亦越来越多。
为此，进一步了解SF6断路器在电力系统各种运行方式下的开断特性是有必要的。
1 开断短路电流高压断路器开断短路电流的能力决定于断路器在开断短路电流时能否熄弧。
如果弧隙介质强度超过恢复电压强度则电弧熄灭，反之电弧重燃。
可见介质强度恢复得越快，峰值越高，断路器就越容易灭弧。
所以熄弧条件为ui(t)＞uhf(t).ui(t)主要由断路器灭弧装置性能和灭弧介质觉得；uhf(t)主要取决于电网参数。
恢复电压是由瞬态灰度电压和工频恢复电压两部分组成。
虽然瞬态恢复电压出现时间只有几微秒，但却是决定能否灭弧的主要因素。
瞬态恢复电压消失后，过渡到工频恢复电压。
SF6断路器介质强度恢复较空气断路器和油断路器来得快，因此不易被恢复电压击穿而起弧，开断能力大大高于少油和空气断路器。
2 切合空载长线断路器切、合空载长线是电网常见的操作方式。
断路器切合空载长线性能的优劣，对电网安全运行极为重要。
空载长线是一种分布参数电路。
断路器在切空载长线时，其开断电流不大，但在开断过程中当电流过零电弧熄灭时，线路电容的充电电压保持不变，电源电压仍按工频电压变化，因此断口间电压：U=电源电压－电容上充电电压=Umaxsin(wt＋φ)－UC0式中：Umax—电源电压幅值；φ—初相角；UC0—中充电电压起始值，一般其数值与Umax相等。
如果在wt＋φ=■时线路被开断，经半周波后wt＋φ=■π，电源电压达到反向幅值，此时断口见电压为：U=Umaxsin■π－UC0=－2Umax在开断空载长线时，如果断口不发生重燃，即仅出现2Umax的电压，如此时断口间绝缘强度超过2Umax，则电弧熄灭；否则电弧重燃，在线路中产生高频振荡，线路过电压倍数随重燃次数的增加而增加，如断口发生多次重燃，在线路电容C上可能产生3、5、7倍过电压，威胁电网和设备的安全。
用户登陆:|规程预案首页|法规政策|规定标准|电力规范|电力规程|电力预案|电力规约|QC 成果|标准化|您现在的位置： 中国电力资料网 >> 规定标准 >> 正文 六氟化硫断路器通用技术条件作者：佚名 文章来源：不详 点击数：577 更新时间：2006-5-18机械电子工业部专业标准六氟化硫断路器通用技术条件ZBK43001-88本标准适用于额定电压3～500kV ，频率50Hz 的户内，户外六氟化硫断路器。
除本标准规定外，六氟化硫断路器应符合GB1984《交流高压断路器》国家标准。
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1 使用环境条件正常使用环境条件按GB1984规定。
2 名词术语本标准所用的一般名词术语应符合GB2900.1《电工名词术语基本名词术语》、GB2900.20《电工名词术语高压开关设备》GB2900.19《电工名词术语高电压试验技术和绝缘配合》和GB7674《六氟化硫封闭式组合电器》标准。
2.1 绝缘外壳式以瓷套或环氧制品等绝缘件作为灭弧室外壳和对地绝缘的六氟化硫断路器，如通常所称的瓷套支柱式和绝缘筒式等。
2.2 金属外壳式以金属作为外壳并直接接地的六氟化硫断路器，如通常所称的罐式和封闭式等。
2.3 额定短路开断电流下的累计开断次数指断路器在不检修条件下能开断额定短路开断电流的次数。
3 基本分类和额定参数3.1 基本分类见下表：3.2 额定参数3.2.1 除本标准规定外，六氟化硫断路器额定参数按GB1984规定。
SF6断路器一．SF6断路器的优点：（1）开断能力和绝缘能力优良。
（2）触头烧坏轻微，散热能力比空气大的多。
（3）体积小，重量轻，结构简单。
（4）噪声小，SF6断路器中气体的压力以及开断时气流吹弧速度较小，所以开断声音很小，对周围环境不发生干扰。
（5）维护、检修周期长，由于SF6断路器的触头寿命长，在SF6气体中的金属和绝缘结构件很少发生劣化现象，所以检修周期长。
三、500kV SF6断路器结构简介目前500kV电网中的SF6路器一般有每相两柱四断口和每相两断口两种结构。
与220kV SF6断路器不同，500k SF6断路器一般加装合闸电阻和均压电容，其它结构与220kV SF6断路器结构一样，其操作机构一般有气动机构、液压机构或液压弹簧机构。
1）合闸电阻室。
主要由电阻总成和电阻触头室组成。
电阻触头室的气体空间与灭弧装置和对地绝缘的气体空间相连或相互分开。
合闸电阻的主要作用就是有效地限制合闸过电压，如图4．l所示。
断路器加装合闸电阻后，合闸时先合辅助触头QF2接入并联电阻R，后合主触头QF I短接R。
当合QF2时，电阻R值越大，合闸过电压越低。
当合QF1时，R值越小，合闸过电压越低。
可见，并联电阻的选择对限制合闸过电压影响很大。
目前我国500kV断路器使用的并联电阻值为400一450Ω。
（2）均压电容。
其主要作用是在断路器开断过程中降低恢复过电压的速度，使开关断口间的电压分布趋于均匀，充分发挥各断口的切断能力。
（3）密度继电器。
主要是用于监视SF6气体的压力，同时提供压力触点，用于SF6气体压力降低报警及闭锁开关的分合闸。
第二节SF6气体的管理和断路器的维护一、SF6气体的管理1.SF6气体中含水量的问题。
上一节已经介绍了有关SF6气体的特性，其中水份对SF6气体的影响首先表现在SF6气体在电弧高温下与水发生反应能产生有毒物质；其次，SF6气体中的水份通常以水蒸汽形式存在的，当温度降低时可能凝结成露水附着在零件表面，这对沿面绝缘影响很大，从而发展成沿面放电引起事故。
关于SF6高压断路器开断短路电流的分析
发布时间：2009-6-19 阅读次数：5541 次
SF6高压断路器在配电网中有着不容忽视的作用，随着电力走向市场，对供电可靠性的要求越来越高，电气设备的状态检修正逐步开展，对SF6高压断路器而言，许多厂家对密封、机构传动等在机械寿命内都可以做到免维护，确定高压断路器停电检修或更换主要根据其开断短路电流的次数。
因此，在高压断路器设备的招标中，断路器开断额定短路电流的次数已成为一个重要指标。
一、SF6断路器主要灭弧形式
1、变开距灭弧结构的特点
近年来大量进口和合资厂的断路器引进电力系统，主要有SIEMENS、ABB、ALSTOM、AEG等公司的产品。
这类断路器都采用SF6作为绝缘介质，绝大多数生产厂生产的110 kV及以上的断路器灭弧室结构采用的都是变开距灭弧结构。
其灭弧原理不外乎自能式、压气式、自能压气式三种形式。
压气式建压快，触头不易磨损，在开断小电流时容易发生截流；自能式建压慢，对电弧触头易烧损，开断小电流时可靠性不高；自能压气式将两种方式结合起来，开断大电流用自能原理，开断小电流用吹气原理。
另外国内的一些断路器生产厂也引进国外技术开发了部分产品，如西安高压开关厂的LW14（15）、平顶山高压开关厂的LW6等型号断路器。
2、定开距灭弧结构的特点
IEMENS公司生产的220 kV及以上断路器的灭弧室结构采用的是定开距压气式双向内喷射灭弧原理。
两个配置有耐弧的石墨触头的静触头固定不动，由连杆带动引弧部位镶有引弧石墨园环的桥式动触头运动，实现断路器的分合闸。
定开距灭弧室的石墨喷嘴是其主要特点，加工精确，电场均匀，耐弧性能极好，从而延长了电寿命。
目前SIEMENS也已开始生产220 kV变开距灭弧原理的断路器。
二、短路开断试验
断路器的短路开断试验必须要有大容量的电源，即在短时间内能提供相当于电力系统短路时那样大的容量。
当断路器的额定参数提高后，由于受试验水平和
条件的限制，即使选择合成试验的方法（试验时用两个电源，一个供给电流，另一个供给电压）也难以满足试验要求，必须选择合理有效的试验方法。
目前国内断路器的开断试验由整体试验、单相试验和单元试验三种方式。
整体试验是在组装完整的三相断路器上按照断路器规定的额定电压和额定短路开断电流进行三相试验。
这种试验最接近于实际开断情况，考核产品的性能最真实。
但要求的试验容量和断路器的额定短路开断容量相等，试验投资相当大，对于大容量断路器几乎不可能。
一般整体实验仅限于35 kV及以下，额定开断电流31．5kA及以下的断路器。
对于110 kV及以上的断路器都采用单相试验的方法，若断路器的额定电压为U，额定短路开断电流为Is，整体试验要求的容量为P=√3UIs，单相试验时考虑首开相系数1．3，因而试验设备的容量P1=1.3UP IS=1.3U/√3×IS=0.43P。
因此各相分装的三相断路器绝大部分用单相试验来考核断路器的开断能力。
过去大量使用的SW6、SW2等型号断路器的额定短路开断都能考核到每一相。
如西高厂的SW6说明书中明确不经任何检修，SW6能连续13次开断额定短路电流，我们的理解就是每一相都能开断13次额定短路电流。
三、SF6断路器的短路开断次数分析
1、变开距灭弧结构断路器的短路开断次数
断路器开断短路电流次数是决定断路器是否进行检修的主要依据，一般在
SF6断路器的标书中要求短路开断次数＞20次以保证一定的免维护使用期。
这里存在一个问题，几乎所有的生产厂在投标文件中都承诺短路开断次数＞20次，但查阅它们的短路开断次数与开断电流的关系曲线，除了SIEMENS采用定开距结构的断路器外，均达不到20次的要求。
如SIEMENS的110 kV 3AP1FG型，额定短路开断电流为40 kV，曲线反映满容量开断次数为17次；AEG公司110 kVS1－123 F1／3131型，额定短路开断电流为31．5 kV，曲线反映满容量开断次数为15次；ALSTOM的220 kV的FXT14F 型，额定短路开断电流为40 kV，曲线反映满容量开断次数为10次；SIEMENS
的220 kV的3AP1－FI型，额定短路开断电流为50 kV，曲线反映满容量开断次数仅为6次。
国内厂家一般不提供曲线，如西高厂在LW15型断路器说明书中间接提到推荐的主触头检修周期为额定短路电流开断约20次。
为什么会这样呢？应该说用户在招标文件中提到的要求断路器短路电流开断次数＞20次的指标，是按单相考核的，因为前面已经说明110 kV以上断路器的开断试验是分相进行的。
而生产厂的解释是高压系统接地故障为主要故障，从概率上讲单相能开断7次，三相就能开断20次以上，实际上每相满容量开断20次是达不到的。
从世界上目前的断路器结构设计和工艺水平来看，变开距自能压气灭弧断路器，220 kV的满容量开断不大于10次，110 kV的不大于20次。
2、定开距灭弧结构断路器短路开断次数
SIEMENS的定开距压气灭弧断路器确实能达到额定短路开断20次的要求，其220 kV的3AQ1－EE断路器额定短路开断电流50 kV的可以满容量开断20次，40 kV的可以开断25次。
但也有利有弊：定开距灭弧室断口的绝缘裕度比变开距结构小；导电触头和石墨弧触头连在一起，导电触头容易受电弧影响；操作功大，对机构要求高，一般采用液压机构才能满足要求；运动及传动部件多，结构复杂，对设计和安装工艺要求高；价格较高。
变开距自能压气灭弧断路器利用短路电流中的能量去加热SF6气体，遮断短路电流所需工作压力并非来自断路器的操作机构，这样操作机构就可以设计成特别简单可靠，即采用弹簧机构或液压弹簧机构。
五、SF6断路器短路开断次数的选择和建议
1、短路开断电流的分析
DL／T615－1997标准规定的交流高压断路器额定参数中，额定短路开断电流是指额定短路电流中交流分量的有效值。
而通常我们认为额定短路开断电流表征的是断路器在端部短路下的开断能力，它由两部分合成：交流分量有效值和直流分量百分数。
通常系统短路电流中的直流分量衰减时间常数为45 ms，而断路器的实际开断电流值指断路器动作后在触头分离瞬间的三相短路电流值，并不是短路后0s 的数值，因为现代高压、超高压的断路器分闸时间都很短，一般在0．04 s，计及电弧燃烧时间，继电保护动作时间，触头分离瞬间已是短路发生之后的0．08～0．1 s，此时短路电流已有一定的衰减。
当断路器安装处在电气上与发电机足够远时，短路电流中交流电流的衰减可以忽略。
所以选用断路器时，其额定短路开断电流不小于安装处的系统短路电流有效值就可以了。
2、设备招标文件对开断次数的提法
首先标书上提的要求应严格明确、符合实际。
额定短路电流开断次数指明是单相开断次数，因为提三相开断次数概念不清，可理解为三相短路开断数，也可理解为3个单相的开断数累计。
对开断短路电流31．5 kA或40 kA的110 kV
断路器，目前都达不到20次单相开断的要求，可以提出单相开断15次的要求。
220 kV的开关如果提20次，目前能做到的也只有SIEMENS一家，对于招标也无意义，也要修改，可以将50 kA的定为6次，40 kA的定为10次较为适宜。
3、断路器额定短路开断次数的合理选择
我国1993年版的《城市电力网规划设计导则》中明确规定为了取得合理的经济效益，城市各级电压的短路容量应该从网络的设计、变压器的容量、阻抗的选择、运行方式等方面进行控制，使各级电压断路器的开断电流以及设备的动热稳定电流得到配合，通常220 kV断路器选择40 kA，110 kV断路器选择31．5 kA 或40 kA。
实际上除极个别500 kV变电所的220 kV母线，大部分220 kV母线短路容量远小于40 kA。
另一方面，SF6断路器短路开断次数与短路开断电流关系基本符合∑nI2=C公式，即短路开断次数与短路开断电流的平方成反比。
例如我局220kV 闻堰变220母线短路容量为9804MVA，约25.7kA，所用断路器为40 kA的LW15型，按照生产厂提供的约20 kA次的开断数，单相开断约7次。
则断路器近区可开断次数均为n＝7×40 2／25．7 2＝16．9。
因此对220 kV断路器的选择要实事求是，短路开断次数固然重要但不必刻意追求，只要满足运行要求即可。
变开距结构的断路器虽然开断次数不及定开距结构断路器，但机构简单、结构轻巧、运行维护工作少、价格便宜，也是较好的选择。
目前110kV断路器本身满容量开断一般可达到15次以上，而且额定短路开断电流与110系统短路电流相比有较大的裕度。
完全满足运行要求。
如选择31．5 kA开断次数为15次的断路器在20 kA系统中运行，按照公式计算，近区开断次数可达到37次，寿命期内可以做到免维护。
4、断路器短路开断的运行统计
平时运行工作中对开断短路的统计也要全面仔细。
现在220 kV变电所都有故障录波器，而且微机保护大量采用，断路器本身也有动作计数器，为基础统计创
造了条件。
一般线路故障可以确定相间还是单相，短路电流的数量。
这些基础工作为断路器的检修提供依据，做到有的放矢。
