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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。
西门子3AQ1 EE型SF6断路器二次回路分析张国林收集整理（上海电力学院发电厂及电力系统福建雁石发电 364000）摘要：我厂一二期220KV线路开关均采用西门子3AQ1EE型SF6型断路器，通过对其分合闸回路、闭锁回路、液压操作回路、保护及信号回路的分析，大家更加了解此断路器的结构、功能、控制操作及异常处理，也是运行及检修人员必须掌握的知识。
关键字：3AQ1EE SF6断路器二次回路西门子3AQ1 EE型SF6断路器二次回路分析如下：合闸控制回路合闸控制回路通过辅助开关S1LA接点181-182、31-32、防跳装置K7LA接点10-12、就地/远方转换开关S8接点13-14，与合闸电磁铁线圈和合闸闭锁继电器K12LA（常通电吸合）接点13-14串联形成回路。
主分闸控制回路分闸控制回路通过辅助开关S1LA接点33-34，与主分闸电磁铁线圈和主分闸总闭锁继电器K10（常通电吸合）接点13-14串联形成回路。
副分闸控制回路副分闸控制回路通过辅助开关S1LA接点43-44,与副分闸电磁铁线圈Y3LA和副分闸总闭锁继电器K55串联形成回路。
引起总合闸闭锁继电器K12LA动作的因素：当储压筒氮气发生泄漏，压力立即很快的降至P1值（32 MPa）。
此时，油泵控制继电器K9动作，K9接点43-44闭合，启动油泵打压，活塞移动到止当管的位置，压力急剧上升，因为由时间继电器控制的延时打压时间是固定的, 在3秒钟内压力极快的上升而超过压力值P2(35.5MPa),压力开关B1的接点20-21闭合，使主氮气泄漏闭锁继电器K81动作。
K81的接点10-12断开，使总合闸闭锁继电器K12LA的线圈失电而动作复归。
1. 当由于某种原因，液压系统油压下降至27.3 MPa，压力开关B1的接点7-10断开，使得油压合闸闭锁继电器K2的线圈失电，其接点7-9断开，使总合闸闭锁继电器K12LA的线圈失电而动作复归。
2. 当总分闸闭锁继电器K10动作,闭锁分闸时,其接点33-34断开, 使总合闸闭锁继电器K12LA的线圈失电而动作复归。
1，开关结构图：大致可分为操作机构+开关本体。
负荷开关结构图
2，三工位本体结构图：
三工位分别指：合闸、分闸、接地。
两工位分别指：合闸、分闸。
三工位本体机构图
三工位SF6负荷开关
3，操作机构：
其操作机构可分为K型单弹簧机构和A型双弹簧机构。
同时还有手动和电动之分。
A型操作机构
单簧机构
双簧机构
K型机构和A型机构：
K型和A型机构
可以根据是否带熔断器选择K型或A型操作机构。
FLRN36-12D配A型机构，简称出线开关，具有三位置互锁功能，可手动或电动使主开关分断和关合，可以通过按钮或脱扣装置使主开关跳闸，可手动使接地开关分断或关合，具有位置指示和熔断器熔断指示等。
电动操作：配上驱动装置和控制单元可实现对负荷开关的点动分、合闸操作。
西门子断路器液压机构控制回路分析【摘要】本文以西门子3AQ1EE型SF6断路器为例，重点介绍了其操动机构电气回路的防跳和漏氮闭锁回路两方面的内容，明确其动作逻辑和原理。
【关键词】3AQ1EE型断路器；防跳回路分析；N2总闭锁回路分析220KV西门子3AQ1EE型SF6断路器广泛应用于我公司220KV变电站，该开关属西门子高压开关系列中的成熟产品，其操作性能稳定，长期运行安全可靠。
该开关在操作类型上属分相操动式，配有液压操动机构。
3AQ1EE型开关的控制回路源自西门子高压开关的典型设计，相比较弹簧机构或其他品牌开关的控制回路而言，其控制回路中的防跳及闭锁回路设计较为特殊和复杂，厂家所提供的说明书和图纸资料中也未对这部分进行详细说明，造成现场人员对这部分的理解不是十分透彻，影响了工作的正确性。
为此，本文将从原理上对上述两个回路进行分析。
1 防跳回路分析综所周知，保护防跳的设计原则是跳闸回路利用瞬间电流启动，合闸回路实现防跳的自保持。
而断路器机构中的电气防跳的设计原则是利用合闸回路的合闸脉冲启动，合闸回路实现防跳的自保持。
两者的设计原理不同，3AQ1EE电气防跳原理属后者，其原理如图1：图1中右边部分是机构合闸回路图，其防跳逻辑是：当“07”回路发出合闸脉冲瞬间，SLA常开闭合，启动防跳继电器K7，此时若合闸脉冲不消失则K7通过自己的常开接点实现保持，其串在K12线圈回路上的常闭接点打开，使K12继电器返回，从而断开合闸回路，实现防跳功能。
图中由保护屏操作箱来的合闸命令端和TWJ启动端至机构箱的接线方式有两种。
施工现场常采用第一种接线方式（如图1），该方式下操作保护屏控制把手SA合闸后TWJ线圈会通过K7及其接点自保持接通，造成合闸后分合闸指示灯（红绿灯）均亮现象，此时开关合闸回路已断开（机构内防跳已起作用K12接点断开），开关分闸后不可再重合。
因上述原因的存在，在开关安装调试时由继保人员将K7线圈连线拆除，即控制回路中只启用保护防跳功能。
2017年新疆有色金属关于西门子3AE系列高压断路器不能正常合、分闸操作的浅析周建丰（新疆机场集团有限责任公司库尔勒机场改扩建工程建设指挥部乌鲁木齐830016）摘要高压断路器是电力系统中发、送、变、配合保护电路的主要设备，起着控制和保护电力设备的双重作用，因此研究如何提高断路器的操作和运行可靠性显得尤为重要。
在对高压断路器进行合、分闸的操作中，误动和拒动的情况时有发生，因此，以西门子3AE-SION 真空断路器为例，分析了断路器不能正常合、分闸操作的原因，并对如何改进这一现象做了阐述。
关键词西门子高压断路器分闸操作合闸操作1引言自断路器出现以来，其技术水平一直在不断的发展中，在上世纪90年代以前，对其研究还一直停留在理论研究阶段，进入90年代后期以后，断路器的制造水平有了明显的提高，基于微电脑控制处理和微电子技术的测控技术也在不断的提高，同时，用户对于供电质量有了更加严格的要求，这些因素使得断路器的发展迅速走向实际应用化的道路，但是由于受技术水平的限制，以及实际操作过程的复杂性，而电力系统又是由不同的单元构成的复杂系统，环环相扣，相互影响，高压断路器除了自身特性以外还受电力系统中其他元件的影响，因此，高压断路器在操作过程中往往会出现如拒动、误动等非正常分、合闸操作。
目前市场应用较广泛的断路器型号由德国的西门子3AE系列和施耐德HVX系列，以及瑞士ABB的VD4系列等产品。
本文着重对德国的西门子3AE系列不能正常合、分闸进行了分析。
2高压断路器高压断路器是电力系统中非常重要的设备，其主要功能是对电力系统故障进行保护，对电力设备进行投切，以及对电力负荷进行输送。
在电力系统中，高压断路器是使用数量比较大的一种设备，使用电压等级为6~1000kV。
目前在电力系统中使用比较普遍的是真空断路器和SF6断路器。
其中真空断路器的灭弧和绝缘介质是真空，在6~35kV电压中已得到广泛的应用，在110kV中也偶尔会使用，但是不常见。
断路器控制回路电源采用直流220V,220kV液压机构储能电动机电源采用交流380V（三相），110kV及35kV弹簧储能电动机电源采用交流220V（单相）。
发变线路组使用SF6开关，由一台弹簧操作机构进行三极机械联动，SF6开关内SF6气体额定压力为0.6Mpa（20℃）。
开关具有一个合闸线圈和两个跳闸线圈，当开关处于“合闸”状态时在操作机构中机械合闸闭锁生效，避免操作机构的再次合闸。
当SF6气体压力降至0.52Mpa（20℃）发出“SF6泄漏”信号，随后开关必须分闸，并及时通知检修补充合格的SF6气体恢复至额定气压。
补气时开关必须被隔离，补气结束之后，开关可以重新投入运行。
如果一段时间之后上述信号再次出现，应测出泄漏的位置，采取措施加以密封。
如无法密封，应及时通知厂家。
当SF6气体压力继续下降至0.5Mpa（20℃），SF6总闭锁1（接触器K10常开接点返回）闭锁开关跳合闸（SF6气体年漏气量≤1%），并在DCS开关操作器“合闸条件”中显示不允许；SF6总闭锁2（接触器K55常开接点返回）发“SF6总闭锁”报警信号。
断路器型号含义：3AP1－FG：3A---西门子开关； P---60ms开断； 1---单断口； F---弹簧机构； G---三相操作一、开关的巡视检查项目1.SF6气体压力随温度变化曲线见说明书，20℃正常气体压力6.0bar。
2.开关各部分及管道无异声(漏气声、振动声)及异味，管道夹头正常。
管道无裂痕，无放电声和电晕。
3.引线连接部位无过热，引线驰度适中。
4.开关本体瓷瓶清洁，无裂纹、破损。
5.开关分合位置指示正确，弹簧机构储能正常，并和当时实际运行情况相符。
6.开关防爆膜应完好无损。
7.接地完好。
8.巡视环境条件良好，附近无杂物。
二、弹簧机构巡视检查项目1.开关端子箱储能电源闸刀、熔丝状态正常。
2.机构箱门平整，开启灵活，关闭紧密。
3.储能电动机行程开关接点无卡住和变形，启动正常，无异声、异味。
灭弧——变开距自能式、定开距气吹式变开距弹簧操动机构内容：1产品简介；2一次部分；3二次部分；4常规试验。
一、产品简介特点：可靠性和稳定性较高；要求维护保养工作较少（免维护周期20年）3AP变开距弹簧操作机构3AP1FG-72。
5（110KV）145KV-40KA 3A——高压断路器P——系列标识Q——3周波之内开断(30ms左右)T——2周波之内开断(20ms左右)E(1)——液压机构E(2) ——共大梁,分相操作I——分箱操作,且不共大梁1——单断口灭弧室2——双断口灭弧室3——双断口加装合闸电阻F——弹簧操动机构G——三相机械联动操作方式，允许三相重合闸I——分相独立操动方式，允许单相和三相重合闸如3AQ1EE-245(252)3AT2(3)EI-5503AP1FI-220（单相操作）245KV 50KA3AP2FI-420 550KV 50KA3AP1FG-145KV操作时间参数液压机构断路器的控制系统简介1．开关二次回路的功能3AQ1EE-252型SF6断路器有关调试资料一、机构箱内各种开关及继电器代号名称含义S4——复位按钮S8——远方/就地开关S9——就地合闸S3——就地分闸K9——油泵打压接触器K10——分闸闭锁继电器K11——分闸同步继电器K12——合闸总闭锁K14——漏氮延时闭锁（3小时）K15——油泵打压控制继电器（延时3S）K16——三相不一致延时启动继电器（2S）K61——三相不一致二路跳闸继电器K63——三相不一致一路跳闸继电器K77——就地分闸继电器F1——打压电源开关F3——加热器电源开关K81——漏氮闭锁继电器K7——防跳继电器K8——防跳继电器K2——液压低闭锁合闸K3——液压低闭锁分闸K4——液压低闭锁重合闸K5——SF6低闭锁分合闸回路B1、B2——油压开关B4——密度继电器二、调试前有关接线：1、储能电源：X1：451 456 460450 455 4612、直流控制电源：530正电源：X1：600 601（外接输入）——651 531（K15和K9正电源）532负电源：X1：605 606（外接输入）——526（527）（K15和K9负电源）——合625（626）——分1 645（646）——分2 745（746）另外用短接线：651——601646——1015526——1016527——605531——600压力接点示意图B1 1-2-3停、启泵B2 1-2-3 分14-5-6漏氮4-5-6 合闭7-8-9 重合闸7-8-9 分21 雪青 4 咖啡7 粉色2 蓝色 5 桔红色8 白色3 红色 6 黑色9 灰色顺时针、增大压力，0压时1、2为常闭、4、5为常闭、7、8为常闭。
弹簧储能机构断路器控制回路反措摘要：在进行南门畈变电站110kV南03、南04线路距离、零序保护(保护屏为PXH-112X型)带开关(开关型号CT6-XI弹簧储能机构)的联动整组试验中，当模拟线路相间及单相接地的永久故障时，出现重合闸多次重合，开关多次跳闸。
如果不消除该保护及自动装置这一严重缺陷，一旦运行中线路发生永久性故障，不但不能迅速切除故障线路，相反将引起故障扩大，危及设备及电网的安全运行。
关键词：弹簧储能机构断路器控制回路1998年3月12日，我们在进行南门畈变电站110kV南03、南04线路距离、零序保护(保护屏为PXH-112X型)带开关(开关型号CT6-XI 弹簧储能机构)的联动整组试验中，当模拟线路相间及单相接地的永久故障时，出现重合闸多次重合，开关多次跳闸。
如果不消除该保护及自动装置这一严重缺陷，一旦运行中线路发生永久性故障，不但不能迅速切除故障线路，相反将引起故障扩大，危及设备及电网的安全运行。
另一方面，在线路永久性故障情况下，开关第二次跳闸后无事故音响信号产生，使运行人员容易造成误判断，也影响运行的安全。
于是，我们以南03开关对保护和开关进行了二次回路分析。
(见图1) 图1 南03开关原控制回路图图2 二次回路改造后的控制回路图南03开关正常运行时，弹簧储能装置储能完毕，储能过程中的合闸闭锁动合触点打开，DT接通(DT为机构行程开关，在弹簧储能过程中，DT动合触点打开，闭锁合闸操作回路)，跳闸位置中间TWJ因开关合闸后，辅助接点DL断开而失磁，TWJ动合触点都打开，重合闸继电器ZCH充电15s后处于充好电状态，回路其他元件都处于正常工作状态。
在线路发生永久性故障时，保护动作，开关跳闸，TWJ励磁动作，重合闸第一次启动，发出合闸脉冲，使开关第一次重合。
储能装置在第一次合闸后释放完能量，合闸闭锁行程开关动合触点DT断开。
因是线路永久性故障，保护加速使开关第二次跳闸。
(若按一般开关二次回路常规接线要求，TWJ将再次动作，接于重合闸启动回路的TWJ动合触点虽然闭合，但由于TWJ再次动作的间隔时间小于重合闸充电所需的15s，电容未充足又放电，不能使ZCH中间元件再次动作而达到闭锁重合闸的目的，使线路永久性故障时，重合闸装置只能重合一次。
西门子SF6高压断路器型号：3A P 1 F G（110kV）3A：三相交流断路器P：序列号（P、Q、T）P：带绝缘喷嘴的灭弧室；（变开距自能灭弧）Q：三周波开断；（定开距气吹石墨喷嘴灭弧）T：两周波开断；（定开距气吹石墨喷嘴灭弧）1：每相断路器的断口数（1、2、3、4、5）1：单极柱单断口；2：单极柱双断口；3：单极柱双断口带合闸电阻；4：四断口5：四断口带合闸电阻；F：操作机构类型：F：弹簧操作机构；E：液压操作机构；D：罐式(弹簧、液压操作机构)；G：三相机械联动，一个操作机构，共横梁安装E：可分相或三相操作，三个操作机构，共横梁安装I：可分相或三相操作，三个操作机构，不共横梁安装3AQ定开距、石墨双喷嘴灭弧系统的特点：1、定开距、石墨双喷嘴灭弧系统满足了高电压、大容量的情况下对触头间电场的均匀严格要求。
2、石墨双喷嘴系统基于石墨材料本身的耐烧灼等优良物理、化学特性，使得在多次开断大电流情况下仍完整如初；3、定开距、石墨双喷嘴系统为压气式气吹灭弧，要求操作功大，与之相配的机构为液压操作机构。
液压机构的特点：1、液压操作机构能提供大操作功；2、液压操作机构操作平稳；3、液压操作机构在即使用电动机电源出现电源中断，储存在机构内的能源也足以按IEC（国际电工委员会）的标准完成全部操作程序，保证了断路器运行中的安全性；4、电动液压操作机构采用模块化设计，将管路和接头数减到最低，确保油路系统无渗漏；5、采用液压机构，在运行中可对机构状态进行监测，这对安全可靠性有更大的好处。
断路器压力的巡视及相关记录：压力包括两个组成部分：SF6气体压力与液压系统的运行压力。
SF6气体压力记录应包含断路器气体压力以及环境温度两个部分组成：断路器的气体压力---温度曲线可以用以下的公式近似的求得：Pt=P20+△P（bar）3AQ型断路器二次回路的功能：1、防跳装置：在合闸回路中，继电器K7（LA，LB，LC）为防跳继电器，K7首先作用于合闸总闭锁回路（接有K7的常闭接点），使合闸总闭锁继电器K12（LA，LB，LC）常开触头断开，切断开关合闸回路。
