六氟化硫斷路器結構及其作用原理課件-理化生-高中教育-教育專區(qū)

斷路器斷路器是指能夠關合、承載和開斷正?；?/p>

路條件下的電流，并

能關合、在規(guī)定的時間內(nèi)承載和開斷異?；芈窏l件(包括短路

條件)下的電流的開

關裝置。斷路器的分類按操作方式分：有電動操作、儲能操作和手動操作；●

按結構分：有萬能式和塑殼式；·

按使用類別分：有選擇型和非選擇型；·

按滅弧介質(zhì)分：有油浸式、真空式和空氣式；·

按動作速度分：有快速型和普通型；按極數(shù)分：有單極、

二極、三極和四極等；按安裝方式分：有插入式、固定式和抽屜式

等。六氟化硫·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(fā)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(nèi)又會重新合成。SF6的介電強度很高，且隨壓力的增高而增長。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。SF6

斷

路

器·

六氟化硫斷路器是利用SF6氣體為絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)的無油化開關設備，其絕緣性

能和滅弧特性都大大高于油斷路器?！F?

斷路器的結構有瓷瓶支柱式和落地罐式

兩大類。SF6氣體特性SF6

氣體的物理及化學性質(zhì)有哪些?一、物理性質(zhì)：●

①

在常溫常壓下，

SF6是一種無色、無味、無嗅、●

無毒的不可燃氣體；·

②分子結構穩(wěn)定，分子直徑大；●

③分子量大，密度大

·

二、化學性質(zhì)：●

①

一般情況下，不與其他物質(zhì)發(fā)生化學反應，腐蝕

性??；②具有較強的電負性(電負性是指分子或原子吸收

自由電子而形成負離子的特性)。SF6氣體穩(wěn)定的惰性氣體，在接觸電弧情況下，

SF6氣

體發(fā)生分解，分解后的氣體，在滅弧后迅速結合，大部分還原為穩(wěn)定的SF6氣體；

SF6氣體水分含量不僅

影響絕緣性能，也關系到SF6斷路器開斷后電弧分解

物組成與含量。

SF6氣體分解物為粉末狀絕緣物，具

有強烈吸濕性，附在絕緣物表面，使沿面閃落電壓下降；分解物有強腐蝕性物質(zhì)，對有機材料與金屬

腐蝕，不有一些分解物是毒物質(zhì)，隨含水量增加而

增加；在SF6斷路器內(nèi)放置既能吸附水分又能吸附低

氟化合物的吸附劑。

(使用后不可烘潮再生處理

)·

SF6氣體擊穿電壓高于空氣的原因；是因為SF6氣體具有負電特性，即當周圍有電子存在時，能為SF6氣

體捕獲而成負離子，由于SF6是重氣體，在電場作用

下流動遲緩，不象電子那樣容易加速而使氣體在電

場作用下?lián)舸?。SF6氣體化學性質(zhì)：·

水分引起設備化學腐蝕：·

)在常溫下，

氣體化學性能很穩(wěn)定。當溫度低于500℃時，

一般不會自行分解。在

常溫下濕度為50%時閃絡電壓下降5%-17%,而在-2--29℃時水已變?yōu)楸W絡電壓并不改變多少。(2)SF6

氣體水分含量超標時，但溫度在200℃以上就開始分解，其反應式為2SF6+6H20→2SO2+12HF+02HF

(氫氟酸):其毒性，腐蝕性是最強的，對人的皮膚有強烈的腐蝕作用。SO2:

遇水化合變?yōu)闅辶蛩酘2SO3,也有強烈的腐蝕性：SF6氣體在電弧高溫的作用下，與水發(fā)生的化學反應從中

還會分解出SOF2、SO2F2、SOF4、HF

等既有害又有毒雜質(zhì)(1)SOF4

對動物的肺有傷害作用，其毒性會影響呼吸系

統(tǒng)：(2)SO2F2

稱為“氟化氬硫酸”,它是無色有室息性臭

味的劇毒氣體，能造成動物的嚴重肺水仲，使肺部產(chǎn)生大量的滲出物并阻止氣體在肺部的上交換。使動物窒息致死。(3)SO2F2

是無色無臭的氣體。動物吸入后會組織上起

全身性痙攣麻痹，使呼吸器官肌肉失去正常功能時而造

成室息。注：(其危險性在于無刺激性味，待發(fā)現(xiàn)中毒

往往迅速造成死亡)。(4)

HF又稱氫氟酸：其毒性，腐蝕性是最強的，對人的皮膚有為什么SF6氣體絕緣強度高?1

、其負電性強，很容易吸收電子，能阻遏“電

子崩"的形成。2、SF6分子直徑大，能減弱與電子或SF6帶電質(zhì)

點的碰撞游離。3、SF6的正、負離子極易重新組合合成SF6分子O·

以上特點是說明SF6氣體的絕緣強度高。為什么SF6氣體可用作斷路器的滅弧介質(zhì)?SF6是一種無色、無嗅、和不可燃的惰性氣體化學性質(zhì)非常穩(wěn)定，它之所以被用作斷路器

的滅弧介質(zhì)，是因為它具有以下特性：·

1、絕緣性能好。由試驗得知，在相同氣壓下，SF6氣體的擊穿強度為空氣的2.5~3倍；當·

壓力為0.26MPa(2.65ata)

時，其擊穿強·

度已于與變壓器油相當。因此，采用SF6氣體為絕緣介質(zhì)可使斷路器的外形尺寸大大縮

小。2、滅

弧

性能好。

SF6氣體分子及其在高溫時分解成的氟和氟化物，具有吸附自由

電子而構成負離子的特性，使得SF6氣

體中燃燒的電弧弧壓較低，弧徑較細，

弧的熱慣性較小，這樣，在交流電流過

零以后，弧道中的氣體很容易由等離子

體恢復為絕緣介質(zhì)，因而在相同條件下

,

采

用SF6氣體要比采用其他氣體(例

如壓縮空氣)能熄滅更大電流的電弧，

亦能斷開更大電流的電路。SF6氣

體中混有水分有何危害?·SF6

氣體中混有水分，造成的危害主要有以下兩個1

、水分引起化學腐蝕。干燥的SF6氣體是非常穩(wěn)定的，在溫度低于500℃時一般不會自行分解。但在水分較

多時，200℃以上就可能產(chǎn)生水解，生成物中的HF具

有很強的腐蝕性，對生物肌體有強烈的腐蝕作用；另一生成物SO2

遇水生成硫酸，也有腐蝕性。水分的危害，更重要的是在電弧作用下SF6分解過程中的

反應，這一反應的最后生成有SOF2、SO2F4、SOF4、SF4

和HF,都是有毒氣體。2

、水分對絕緣的直接危害。通常，氣體中混雜的水分是以水蒸氣形式存在，在溫度較低時

可能因飽和凝結成露水附著在零件表面，在絕緣件表面上可能引起局部放電，甚至發(fā)展到沿面放電(閃絡)。斷路器中的SF6氣體嚴重受潮還可能導致開斷失調(diào)的嚴重后果。水分對

電器設備絕緣的危害·

(1)水分在電器設備中，除了對絕緣件和金屬部件產(chǎn)生腐

蝕作用之外，還在它的表面產(chǎn)生凝結水，附在絕緣件的

表面，而造成沿面閃絡?！?/p>

(2)當水分由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)后，從物理學上知道，對電器

絕緣材料的危害性可以大大減少，即水變?yōu)楸?，?/p>

對電器設備的危害減少?！?/p>

(3)要使SF6氣體中的水蒸汽將凝結水或變?yōu)楸錀l件主要

決定于水蒸汽的壓力和密度，在什么溫度下會達到飽和。人們知道SF6斷路器和GIS電器設備內(nèi)，

SF6氣體的體積是不會變的，水蒸汽的飽和只和壓力、溫度有關?！?/p>

(4)當SF6斷路器和GIS電器設備的水蒸汽及溫度達到某一

值時，其壓力和密度達到飽和后，水蒸汽就不會凝結為

露水，而直接變?yōu)楸?。這時對絕緣材料的危害就降低

許多.(5)HF

(氫氟酸)有腐蝕性、對瓷套內(nèi)壁釉面涂層有破SF6氣體中水分的來源有哪些?1、

原來新氣中可能帶來的水分；2、

設備中原來殘存的水分；3、

充氣過程中可能侵入的水分；4、

設備中使用的固體絕緣材料分解出的水分；5、

設備密封不良而滲入的水分。含水量超標原因·

1、廠家組裝斷路器時，瓷套、滅弧室元件、拉桿等部件干燥不徹底；·

2、斷路器密封不嚴，運行中水分進入。3、

設備現(xiàn)場組裝時進入水分，或是充、補氣SF6氣體的含水量高和充氣管路吸附有水

分。水分的控制1、

確保電器所有密封部件都具有良好的密封性

能；2、

應嚴格控制新的SF6氣體的含水量(8ppmw);3

、抽真空度的要達到規(guī)定值。真空度達到133.3Pa并至少維持2h

以上。抽真空時間越長，

真空度越高，則對降低氣體水分的含量越有利；4

、充氣設備必須良好；5

、充氣工藝必須規(guī)范；6、

提高檢修安裝的質(zhì)量。含水量超標處理·

1、利用氣體回收裝置將已充SF6氣體回收；2

、對斷路器抽真空，當真空度達133.32Pa以下計時；3

、維持真空度至少30分鐘；4、

停泵并與泵隔離，靜止30分鐘讀取真空度A值；5、

再靜止5小時，讀取真空度B值；要求(B-A≤66.66Pa,

極限允許133.32

Pa);

否則重復3、4、5步驟；6、

對斷路器充SF6氣體至0.05-0.1MPa,

靜止12小時測量含

水量應小于450

ppm

(V/V),

否則，應重新抽真空，并用

高純度N2氣(99.99%)充至額定值，進行內(nèi)部沖洗；7

、若含水量應小于450

ppm(V/V),

可將SF6氣體充至額

定值，靜止12小時以上，測量含水量應小于150

ppm(V/V

)。水份對SF6氣室內(nèi)絕緣件表面閃絡電壓的影響(

1

)

當SF6氣體中混入水分，其內(nèi)在是以H20的氣體份子

形式混雜于SF6氣體之中，則SF6氣體與絕緣件固體的分界

面的閃絡特性幾乎不受影響。(2)若水分含量較多時，在溫度下降時能在固體表面結

露，其絕緣性能就會下降，導致沿面閃絡。

一般以-10°C

的露點來控制水分(

3

)

水

分

對SF6

氣

體

電

弧

分

解

生

成

物

的

影

響(4)由于上述危害，所以在運行中每年要監(jiān)視復測，含

水量超標要進行處理。SF6斷路器SF6氣體含水量在運行中升高原因：從試驗和運行經(jīng)驗得知：

一臺密封性能十分良好的六氟化硫斷路器及GIS電器運行或放置多年后，

SF6氣體從電

器往外泄漏量是微小，而電器內(nèi)部的水蒸汽密度卻增大。在GIS設備中，用下面的辦法來控制水分·

(1)應嚴格控制新的SF6氣體的含水量，不能超過國家標

準。以美、德為標準。·

(2)改善GIS設備密封材料的質(zhì)量，嚴格遵守安裝密封環(huán)

的工藝規(guī)程?！?/p>

(

3

)

在GIS設備中放置吸附劑，并具備下列條件?！?/p>

A吸附劑放在低溫環(huán)境中，要以提高其吸水能力；·

B吸附劑應有良好的吸附SF6分解的能力；·

C吸附劑與SF6分解物反應時，不得產(chǎn)生二次有害物質(zhì)；·

D吸附劑在工作時，不粉化、不潮解。·

GIS中水分的控制(2)·

(

4)GIS

設備盡量使用室內(nèi)式布置，可以控制室內(nèi)的溫度

、濕度，減少產(chǎn)生水分的機會，避免灰塵和其他雜質(zhì)侵入

到設備里去。巡視檢查·

主要是對運行中的設備進行外觀檢查。目視其有無異常情況。

一般每天或每周進行一次。

一般巡視檢查內(nèi)容如下：·

一、設備外部狀況：·

1、分合閘指示器、指示燈的指示情況。·

2、有無異常聲音或氣味產(chǎn)生?！?/p>

3、接線端子上有無過熱變色現(xiàn)象?！?/p>

4.瓷套有無開裂、臟污情況?！?/p>

5.接地端子，外殼或支架銹蝕或損傷情況?！?/p>

二、控制柜：

SF壓力表位置指示情況從(正面觀察)?！?/p>

三、電動彈簧操動機構：油緩沖器有無漏油。SF6

斷路器的主要優(yōu)點有哪些?1、SF6斷路器有極好的開斷性能，不僅大電流開斷性能

較好，而且在小電流開斷時產(chǎn)生的過電壓也較低。2、

結構簡單，體積緊湊，占地少。3

、維護檢修簡單，允許多次開斷，如：

SF6斷路器一般

允許100%額定開斷電流下可開斷20次，50%額定開斷

電流下可開斷40次，在額定電流下可開斷2000次不用

檢修，使檢修周期大幅延長。

由于滅弧室斷口少，可

使檢修調(diào)試工作量也相應減少。4

、安全性能高，純SF6氣體是穩(wěn)定的化合物，對人體無

害，也無火災之慮。·

瓷瓶支柱式的總體結構和常規(guī)的瓷瓶支柱式空

氣斷路器與少油斷路器相

同，屬積木式結構?！?/p>

現(xiàn)代滅弧室容器多用電工陶瓷，布置成

“T”

型或

“Y”型。·

圖為我國生產(chǎn)的LW-220型SF?斷路器的單相外形圖。斷路器每相有兩個瓷瓶支柱式圖11-

5

LW-220

型單樂六氧化流斷路器的單相外形圖操動機構瓷瓶支柱式550kV

瓷柱式SF,斷路器瓷套在運行550kV

電流互感器瓷套在運行收斷

路

器隔

1G關51開1離電流互感器-

1LH

、1YL-2LH

、IYL=3LHL-4LH

、1YI-

5LH斷路器彈

簧蓄能室接地臂：主用是由外界操作機構帶動它的轉(zhuǎn)動從而帶動導電桿的伸縮實現(xiàn)分合。拐臂動觸頭絕端吸附劑安裝處絕緣絕緣桿：使帶電部分與操作機構和外殼絕緣。上嬌裝好的密封槽與密封圈。阻斷式盤式絕緣

阻斷兩氣室的S體串通，致使一

室的氣壓降低時

氣室不受影響(

動

觸

頭

)靜

。導電桿(動觸頭):過操作機構使其伸縮現(xiàn)隔離開關和接地刀閘的分和合。封圈：主要是配合密封膠、密封槽起密封作用阻