文档介绍：SF6断路器在电力系统中的发展及其故障分析

[摘要] 本文通过对SF6气体的特性介绍来说明SF6断路器的优点,同时简单回顾了SF6断路器在电力系统中的发展历程。本文还描述了弹簧机构和液压机构SF6断路器在运行中发生的故障,分析了故障发生的原因,并进行了相关的故障模拟,模拟的故障结果与现场的故障现象完全吻合。
SF6的分子和自由电子有非常好的混合性。当电子和SF6分子接触时几乎100%的混合而组成重的负离子,这种性能对剩余弧柱的消电离及灭弧有极大的的使用价值。即SF6具有很好的负电性,它的分子能迅速捕捉自由电子而形成负离子。这些负离子的导电作用十分迟缓,从而加速了电弧间隙介质强度的恢复率,因此有很好的灭弧性能。×10 5 Pa气压下,SF6的灭弧性能是空气的100倍,并且灭弧后不变质,可重复使用。
SF6气体优良的绝缘和灭弧性能,使SF6断路器具有如下优点:开断能力强,断口电压使于做得较高,允许连续开断次数较多,适用于频繁操作,噪音小,无火灾危险,机电磨损小等,是一种性能优异的"无维修"断路器。在高压系统中应用越来越多。
高压断路器是电力系统中重要的电气设备之一,它使用数量多、范围广,应用在电力系统的各种电压等级中。高压断路器在电能生产、传输、分配过程中的主要作用是:在正常情况下,控制各种电气设备和电力线路的断开及投入;在电力系统发生故障时,与继电保护及自动控制装置相配合,快速切断故障电流,缩小事故范围,以保证电力系统的正常运行。因此,它是否具有优良的性能,直接影响到电力系统的稳定和安全运行,在经济效益和社会效益方面具有非常重要的意义。
高压断路器的发展始终与电力系统电压等级的提高密切相关。当交流330kV及以上电压等级的电力系统在20世纪50年代开始发展的时候,1952年,瑞士率先投入运行了世界上第一条400kV电压等级的交流电力线路,使电力系统的最高电压等级突破了300kV的水平,向更高电压等级发展。以后欧、美、前苏联等相继建造了330、400、500、750kV等各种电压等级的交流超高压和特高压电力系统。随着电力系统向大容量、高电压的不断发展,相应地高压断路器的种类也日益增多。高压断路器主要可分为压缩空气断路器、油断路器、真空断路器、SF6断路器及SF6混合气体断路器等类型。据有关资料介绍,现在国外主要的电力设备生产厂商已将245kV及以上高电压和超高电压电气产品全部转向了生产SF6气体绝缘电气设备或装置方面。
根据SF6断路器灭弧室结构的变化,SF6断路器的发展过程可划分为以下三个阶段:
第一代SF6断路器
第一代SF6断路器是指早期的SF6断路器,它是沿用压缩空气断路器的原理,配置压缩机将SF6气体压缩到高压罐(-)内。当触头开断时打开主气阀,高压力的SF6气体通过主气阀,在灭弧室喷口中形成高速气流经过弧隙喷向低压区(-),使电流过零时熄灭。因为灭弧室结构有两种气体压力,所以称它为双压式灭弧室。这种
SF6断路器需要压气泵和加压装置,结构复杂,环境适应能力差,已经被淘汰。
2、第二代SF6断路器
随着各国对SF6断路器的不断研制和开发,设计出了单压式(又称压气式)灭弧室,产生了单压式SF6断路器。它与第一代SF6断路器相比,具有结构简单、灭弧性能好、生产成本低的特点。这