文档介绍：SF6封闭式组合电器及其应用
摘要:1991年第一台全部国产化500KV SF6全封闭组合电器(GIS)诞生。随着科学技术日新月异的发展,新技术、新设备的不断引进、研发,电力行业也进行着自己的科技创新。近年来,SF6封闭式组合电器在电力系统中得到了越来越广泛的应用,110KV和220KV的GIS已大量投入电网运行,并基本实现国产化。
关键词:SF6封闭式组合电器 GIS 应用
SF6封闭式组合电器,国际上称为“气体绝缘变电站”(Gas Insulated Switchgear),简称GIS,它将一座变电站中除变压器以外的一次设备,包括断路器、避雷器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、母线、电缆终端、进出线套管等,经优化设计有机地组合成一个整体。
一、SF6气体的性质
说到GIS,首先谈到的便是作为绝缘和灭弧介质的SF6气体。
SF6是由两位法国化学家Moissan和Lebeau在1900年合成。从60年代起,SF6作为极其优越的绝缘、灭弧介质广泛应用于全世界电力行业中的高压断路器及变电设备中。在今天,SF6气体几乎成为高压、超高压断路器和GIS中唯一的绝缘和灭弧介质。
1、SF6气体是无色、无臭、无毒、不燃的惰性气体,并且容易液化,液化温度与压力有关,压力升高时液化温度也增高。SF6气体都不采用过高的压力,以使其保持气态。
2、 SF6的化学性质非常稳定。在大气压下以及温度高达500摄氏度的情况下,都具有高度的化学稳定性,一般认为,在电气设备允许的温度范围内,SF6对断路器的材料没有腐蚀作用,因此断路器的检修周期长,检修工作量少。
3、 SF6分子很容易吸附自由电子,形式负离子,具有较强的电负性。但在一定的电场下,这些离子很难积累足够的能量导致气体电离。同时,因使气体中的自由电子减少,还降低了这些电子容易使气体被击穿的危害。因此,SF6气体具有良好的绝缘性能,在均匀电场中SF6的绝缘强度比空气大2-3倍,,绝缘强度超过变压器油。但在不均匀电场中,其绝缘强度会下降,因此SF6断路器的部件多呈同心圆状,以使电场均匀。
4、SF6分子具有较强的电负性,使SF6具有强大的灭弧能力。因为SF6分子吸附自由电子后变为负离子,负离子容易和正离子复合形成中性分子,使电弧空间的导电性很快消失。特别在电弧电流接近零值时,这种作用更加显著。如果利用SF6气体吹弧,使大量新鲜的SF6分子不断和电弧接触,则灭弧更加迅速。
利用SF6气体吹弧和利用空气吹弧在外形上十分相似,但实际灭弧原理不同。空气吹弧主要是冷却电弧,而SF6气体吹弧主要是利用SF6分子与电弧不断接触进行别弧。SF6气体的灭弧能力较空气大100倍。
由于SF6气体灭弧能力强,从导电电弧向绝缘体变化速度特别快,所以SF6断路器的开断电流大,开断时间短,在同一电压等级,同一开电流和其它条件相同的条件下,SF6断路器的串联断口较少。
5、SF6气体是多原子的分子气体,在电弧高温下分解和电离的情况非常复杂。SF6气体中弧心部分导热率低,温度高,电导率大,其外焰部分导热率高,温度低,电导率小,所以电弧电流几乎集中在弧心部分。因此及在SF6气体中,可以看到很细、很亮的电弧,几乎看不到外焰部位。这也是SF6气体灭弧时间短的原因之一。
当电弧电流减小趋近零