35KV六氟化硫SF6斷路器有哪些方面的優點?
六氟化硫斷路器是利用六氟化硫(SF6)氣體作為滅弧介質和絕緣介質的壹種斷路器,簡稱SF6斷路器。SF6是壹種滅弧性能很強的氣體,發現於1930年,1937年應用於電氣設備,1955年開始用SF6氣體作為斷路器的滅弧介質。
20世紀60年代以前,35kV以上電網中主要使用空氣斷路器和油斷路器,由於SF6氣體的優異特性,使這種斷路器單斷口在電壓和電流參數方面大大高於壓縮空氣斷路器和少油斷路器,並且不需要高的氣壓和相當多的串聯斷口數,因此在70年代,SF6斷路器逐漸替代了這兩種斷路器而得到廣泛應用。我國於1967年開始研制SF6斷路器,目前已經研制成功了10kV,35kV,220kV,500kV等電壓等級的SF6斷路器。到了90年代末,油斷路器已幾乎全部淘汰,而作為開關電器之壹的SF6斷路器在國內外已占據主導地位。
SF6斷路器根據滅弧原理不同可分為雙壓氣式、單壓氣式、旋弧式結構。
(1)雙壓氣式滅弧室
雙壓氣式滅弧室的結構如圖7-8所示。雙壓式斷路器是指滅弧室和其他部位采用不同的SF6氣體壓力,在正常情況下(合上、分斷後),高壓和低壓氣體是分開的,只有在開斷時,觸頭的運動使動靜觸頭間產生電弧後,高壓室中的SF6氣體在滅弧室(觸頭噴口)形成壹股氣流,從而吹斷電弧,使之熄滅,分斷完畢,吹氣閥自動關閉,停止吹氣,然後高壓室中的SF6氣體由低壓室通過氣泵再送入高壓室。這樣,以保證在開斷電流時,以足夠的壓力吹氣使電弧熄滅。
圖7-8雙壓式滅弧室結構
1.低壓室2.吸氣閥3.高壓室4.管道5.壓氣泵
雙壓氣式的SF6斷路器的結構比較復雜,早期應用較多,目前這種結構很少采用。
(2)單壓氣式滅弧室
單壓氣式滅弧室與其他部位的SF6氣體壓力是相同的,只是在動觸頭運動中,使SF6氣體自然形成壓氣形式,向噴口(滅弧室)排氣,動觸頭的運動速度與吹氣量大小有關,當停止運動時,壓氣的過程也即終止。結構如圖7-9所示,動觸頭、壓氣罩、噴口三者為壹整體,當動觸頭向下運動,壓氣罩自然形成了壓力活塞,下部的SF6氣體壓力增加,然後由噴口向斷口滅弧室吹氣,完成滅弧過程。這種斷路器也在不斷改進,並在其他高壓開關設備中得到普遍應用。
圖7-9單壓式滅弧室結構
1.壓氣室2.合閘位置3.靜觸頭4.噴嘴5.動觸頭6.壓氣罩
壓氣式斷路器大多應用在110kV及以上高壓電網中,開斷電流可達到幾十kA。由於滅弧室及內部結構相對復雜,價格比較高。
(3)旋弧式滅弧室
旋弧式滅弧室是利用電弧電流產生的磁場力,使電弧沿著某壹截面高速旋轉。由於電弧的質量比較輕,在高速旋轉時,使電弧逐漸拉長,最終熄滅。為了加強旋弧效果,通常使電弧電流流經壹個旋弧線圈(或磁吹線圈)來加大磁場力。壹般電流越大,滅弧越困難,但對於旋弧式SF6斷路器,磁場力與電流大小成正比,電流大磁場力也加大,仍能使電弧迅速熄滅。小電流時,由於磁場隨電流減小而減小,同樣能達到滅弧作用且不產生截流現象(圖7-10)。
圖7-10旋弧式滅弧室結構
1.圓筒電極2.磁力線3.合閘位置4.驅弧線圈5.動觸頭6.電弧
SF6氣體使斷路器的設計更加精巧、可靠、使用方便,其主要優點為:
(1)結構緊湊,節省空間,設備的電氣距離可減少,操作功率小,噪聲小。
(2)由於帶電部件及斷口均被密封在金屬容器內,金屬外部接地,更好地防止了意外觸電事故的發生,防止外部物體侵入設備內部,使設備運行更加可靠。
(3)在低氣壓下使用,能夠保證電流在幾乎過零附近切斷電流,電流截斷趨勢減至最小,避免截流而產生的操作過電壓,因而降低了對設備絕緣水平的要求,並在開斷電容電流時不產生重燃。
(4)燃弧時間短,電流開斷能力大,觸頭的燒損腐蝕小。
(5)密封條件好,能夠保持裝置內部幹燥,不受外界潮氣的影響。
(6)無易燃易爆物質,提高了變電站的安全可靠性。
(7)燃弧後,裝置內沒有炭的沈澱物,可以消除電炭痕跡,不發生絕緣擊穿現象。
(8)SF6氣體具有良好的絕緣性能,可以大大減少裝置的電氣距離。
(9)SF6斷路器是全封閉的,因而可以用於戶內場所,特別是煤礦及其他有爆炸危險的場所。