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。

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。

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。

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密度表和密度继电器结构与工作原理SF6断路器作为近代发展起来的新型高压电气开关设备，以其优越的性能、安全可靠、维护方便和使用寿命长等优势，在电力系统中得到了广泛的应用，但是有很多同事对SF6断路器的关键部件SF6气体压力表、密度表、密度继电器的知识仍然欠缺，给安装、检修等工作带来一些困难，甚至会影响工作质量，对运行中的设备一些本属于正常状态的现象产生误解。

本文主要介绍SF6气体密度表和SF6气体密度继电器的结构、工作原理以及注意事项.关键字：SF6密度表 SF6密度继电器结构及工作原理注意事项所谓密度，是指某一特定物质在特定条件下单位体积的质量。

SF6断路器中的SF6气体是密封在一个固定不变的容器内的，在20℃时的额定压力下，它具有一定的密度值，在断路器运行的各种允许条件范围内，尽管SF6气体的压力随着温度的变化而变化，但是，SF6气体的密度值始终不变。

因为SF6断路器的绝缘和灭弧性能在很大程度上取决于SF6气体的纯度和密度，所以，对SF6气体纯度的检测和密度的监视显得特别重要。

如果采用普通压力表来监视SF6气体的泄漏，那就会分不清是由于真正存在泄漏还是由于环境温度变化而造成SF6气体的压力变化。

为了能达到经常监视密度的目的，国家标准规定，SF6断路器应装设压力表或SF6气体密度表和密度继电器。

压力表或SF6气体密度表是起监视作用的，密度继电器是起控制和保护作用的。

在SF6断路器上装设的SF6气体密度表，带指针及有刻度的称为密度表；不带指针及刻度的称为密度继电器或密度压力开关；有的SF6气体密度表也带有电触点，即兼作密度继电器使用。

它们都是用来测量SF6气体的专用表计。

SF6气体密度表的结构原理。

上图所示的SF6气体密度表主要由弹性金属曲管1、齿轮机构和指针2、双层金属带3等零部件组成，实际上是在弹簧管式压力表机构中加装了双层金属带而构成的。

空心的弹性金属曲管1与断路器相连，其内部空间与断路器中的SF6气体相通，弹性金属曲管1的端部与起温度补偿作用的双金属带3铰链连接，双层金属带3与齿轮机构和指针机构2铰链连接。