六氟化硫断路器

六氟化硫断路设备

六氟化硫断路器是利用六氟化硫 (SF6)气体作为灭弧介质和绝缘介质的一种断路器。简称 SF6断路器。六氟化硫用作断路器中灭弧介质始于20世纪50年代初。由于这种气体的优异特性，使这种断路器单断口在电压和电流参数方面大大高于压缩空气断路器和少油断路器，并且不需要高的气压和相当多的串联断口数。在20世纪60～70年代，SF6断路器已广泛用于超高压大容量电力系统中。80年代初已研制成功363千伏单断口、550千伏双断口和额定开断电流达80、100 千安的SF6断路器。

简介

六氟化硫断路器是利用SF6气体为绝缘介质和灭弧介质的无油化开关设备，其绝缘性能和灭弧特性都大大高于油断路器，由于其价格较高，且对SF6气体的应用、管理、运行都有较高要求，故在中压（35、10kV）应用还不够广，主要应用于110kV以上的电压等级。

结构形式

①瓷柱式结构：取积木式，系列性强，可用多个相同的单元灭弧室和支柱瓷套组成不同电压等级的断路器。中国FA4－550型SF6断路器为瓷柱式结构,其额定电压为500千伏，最高工作电压为550千伏。断路器由三个独立的单相和一个液压、电气控制柜组成。每相由两个支柱瓷套的四个灭弧室（断口）串联而成。在每个支柱瓷套顶部装着两个单元灭弧室，为120°夹角V形布置,两个均压并联电容器为水平布置。这种结构布置既考虑到结构的机械应力状态，又照顾到绝缘的要求。灭弧室和支柱瓷套内均充有额定压力的 SF6气体。瓷柱式断路器使用液压操作机构。液压机构的控制和操作元件以及线路均设于控制柜内。每相断路器的下部装有一套液压机构的动力元件，如液压工作缸等。灭弧室由液压工作缸直接操动。支柱瓷套内装有绝缘操作杆，操作杆与液压工作缸相连接。

②罐式结构：采用了箱式多油断路器的优点，将断路器与互感器装在一起，结构紧凑，抗地震和防污能力强,但系列性较差。中国LW-220型罐式SF6断路器单相结构如图《六氟化硫断路器》所示。此种断路器为三相分装式。单相由基座、绝缘瓷套管、电流互感器和装有单断口灭弧室的壳体组成。每相配有液压机构和一台控制柜，可以单独操作，并能通过电气控制进行三相操作。断路器采用双向纵吹式灭弧室,分闸时,通过拐臂箱传动机构，带动气缸及动触头运动。灭弧室充有额定气压为6表压(20℃)的SF6气体。

性能特点

阻塞效应

充分发挥气流的吹弧效果，灭弧室体积小、结构简单、开断电流大、燃弧时间短，开断电容或电感电流无重燃或无复燃，过电压低。

电气寿命长

50kA满容量连续开断可达19次，累计开断电流可达4200kA，检修周期长，适于频繁操作。

绝缘水平高

六氟化硫气体在0.3MPa气压时，通过了各种绝缘试验并有较大裕度。累计开断电流3000kA以后，在0.3MPa气压下每个断口还可耐受工频电压250kV达1 min，将六氟化硫气体减至零表压仍可耐受工频电压166.4kV5 min。

密封性能好

六氟化硫气体含水量低；灭弧室、电阻和支柱分成独立气隔，现场安装时不用打开，安装好后用自动接头连通；安装检修方便，并可防止脏物和水分进入断路器内部。

自我保护

液压机构内的信号缸可实现对断路器的自我保护：有密度继电器监视六氟化硫控制回路中采用了两套分闸电磁铁和防跳保护，保证操作准确无误。

操作功率小

机构工作缸与灭弧动触头的传动比为1：1，机构特性稳定。机构特性稳定性可达3000次，机构寿命研究试验做到10000次，操作噪声小于90dB。

六氟化硫特性

物理特性

SF6作为一种绝缘气体，具有很多优点，是一种无色、无味、无毒、不可燃的惰性气体，并有优异的冷却电弧特性，特别是在开关设备有电弧高温的作用下产生较高的冷却效应，避免局部高温的可能性。SF6的绝缘性能远远超过传统的油、空气绝缘介质。其用于电气设备中，可以缩小设备的尺寸，提高设备绝缘的可靠性。其缺点是在电弧放电时，分解形成硫的低氟化合物，不但有毒，且对某些绝缘材料和金属具有腐蚀作用。

SF6是一种比较重的气体，在相同条件下，其密度是空气的5倍，其压力与温度的关系遵循理想气体定律。临界温度是SF6气体出现液化的最高温度，临界压力表示在这个温度下出现液化所需的气体压力。SF6只有在温度高于45℃以上时，才能保持气态，在通常使用条件下，它有液化的可能性，因此SF6不能在过低温度和过低压力下使用。

SF6的优良导热性能，是形成SF6灭弧性能的原因之一。SF6的导热性好可归结为两种原因，一是SF6的分子量大，比热大，其对流的传热能力优于空气，二是在高温下产生的冷却效应。

化学特性

SF6气体本身的化学效应是非常稳定的，并且有着非常高的绝缘强度。在大气压力下和温度至少在500℃以内，SF6具有较高的化学稳定性，在正常温度范围内，其与电气设备中常用的金属是毫无反应的。SF6分解的危险温度是600℃左右，此时SF6分解形成硫的低氟化合物，因此，SF6至少在电气设备的A级绝缘温度，即105℃以内是相当稳定的。

电气特性

SF6是一种具有高介电强度的介质。在均匀电场下，SF6的介电强度约为同一气压下空气的2、5~3倍，在3个大气压下其介电强度与变压器油相当。实践证明：在空气掺入少量六氟化硫气体，空气的绝缘强度显著提高；相反，在六氟化硫气体中加入少量的空气则六氟化硫气体的绝缘强度也会明显下降。由于SF6的介电强度高，因此，在对相同电压等级和和开断电流相近的断路器，SF6的串联断口数要少，例如我国研制的LR－220型SF6断路器，单断口电压为220KV；又如500KV的少油断路器为6~8个断口，而SF6断路器只有3~4个断口。SF6的电晕起始电压比空气高得多，介电强度与所加电压的频率无关，但是应该引起注意的是电场均匀性、杂质、电极的形状和不规则性等，对SF6的介电强度均有一定强度。SF6气体中的水分对绝缘将发生影响。SF6中所含水分超过一定浓度时使SF6在温度达200℃以上就可能产生分解，分解的生成物中有氢氟酸，这是一种有强腐蚀性和剧毒的酸类。此外，水分的凝结对沿边绝缘也有害的。因此，在SF6的电气设备中，应严格控制水分的含量。

注意事项

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