六氟化硫断路器*概述

　　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，主要应用于比较**的场合。

　　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。

　　六氟化硫断路器*气体基本特性

　　SF6气体比空气重5.135倍，一个大气压时，其沸点为60℃。在150℃以下时，SF6有良好的化学惰性，不与断 路器中常用的金属、塑料及其他材料发生化学作用。在大 功率电弧引起的高温下分解成各种不同成分时，电弧熄灭 后的极短时间内又会重新合成。 SF6中没有碳元素，没有 空气存在，可避免触头氧化。SF6的介电强度很高，且随 压力的增高而增长。在1大气压下，SF6的介电强度约等 于空气的2～3倍。**压力为3大气压时，SF6的介电强 度可达到或超过常用的绝缘油。SF6 灭弧性能好，在一个 简单开断的灭弧室中，其灭弧能力比空气大100倍。在 SF6中，当电弧电流接近零时，仅在直径很小的弧柱心上有很高的温度，而其周围是非导电层。这样，电流过零后，电弧间隙介电强度将很快恢复。

　　SF6是目前高压电器中使用的**良的 灭弧和绝缘介质。它无色、无味、无毒， 不会燃烧，化学性能稳定，常温下与其它 材料不会产生化学反应。

　　电力开关设备及应用(高压电器部分)

　　SF6由卤族元素中*活泼的 氟原子与硫原子结合而成。 分子结构是个完全对称的 八面体，硫原子居中，六 个角上是氟原子，氟与硫 原子间以共价键联结，SF6 分子量为146，约是空气分 子量的5.1倍，因此同样体 积的SF6气体比空气重得多。 迄今为止，工业上普遍采用的制造方法是将单质 硫和过量气态氟直接化合。

　　六氟化硫断路器*灭弧原理

　　1.灭弧室分类

　　(1)双压式灭弧室。它的灭弧室有两个压力系统， 一个为压力约0.3—0.6MPa的压力系统。(主要 用于内间的绝缘)，另一个为压力一般约1.4— 1.6MPa的高压系统(用于灭弧)。

　　(2)单压式断路器中，只充有一种压力(0.3— 0.6MPa)的SF6气体，在分段过程中，电弧靠开 断时与触头同时运动的压气活塞形成高压力SF6 气流来灭弧。目前一般采用单压式，而双压式结 构工艺复杂，现已被淘汰。

　　2.单压式灭弧室 ：

　　(1)灭弧室结构 单压式灭弧室又称压气式灭弧室，它只 有一个气压系统，即常态时只有单一的SF6 气体。灭弧室的可动部分带有压气装置， 分闸过程中，压气缸与触头同时运动，将 压气室内的气体压缩。触头分离后，电弧 即受到高速气流吹动而熄灭。

　　(2)灭弧原理 • 分闸时，操动机构通过拉杆使动触头、动 弧触头、绝缘喷嘴和压气缸运动，在压力 活塞与压气缸之间产生压力;当动静触头 分离触头间产生电弧，同时压气缸内SF6气 体在压力作用下，使电弧熄灭;当电弧熄 灭后，触头在分闸位置。 单压式SF6断路 器又被分为定开距SF6断路器和变开距SF6 断路器。

　　六氟化硫断路器*结构组成

　　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，*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。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。

　　基本组成： 三个垂直瓷瓶单元，每一单元有一个气吹 式灭弧室;液压操作机构(弹簧操作机构) 及其单箱控制设备;一个支架及支持结构。 每个灭弧室通过与三个灭弧室共连的管子 填充SF6气体。

　　六氟化硫断路器*分类

　　1.按所利用能源的不同，将SF6灭弧装置分为三类：

　　外能式灭弧装置：

　　利用运行贮存的高压力SF6气体或开 断过程中依靠操作力产生SF6的压力差，在开断时将 SF6气体吹向电弧而使之熄灭。

　　自能式灭弧装置：

　　利用电弧本身的能量使SF6气体受热 膨胀而产生压力差，在开断时将SF6气体吹向电弧而使之熄灭。或者利用开断电流本身依靠线圈形成垂直于 电弧的磁场，使电弧在SF6气体中旋转运动而使之熄灭。

　　混合式灭弧装置：

　　既利用电弧(或开断电流)自身的能量，也利用部分外界能量的综合式灭弧装置

　　2.按开断过程中，灭弧装置工作特点的不同，将 SF6灭弧装置分为：气吹式，热膨胀式，磁吹旋 转电弧式，混合式。

　　六氟化硫断路器*功能特性

　　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 35kv六氟化硫断路器 ，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。

　　自我保护和监视系统完备

　　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气体泄漏;有压力开关和**阀监视液压机构压力，保护液压系统**。液压机构采用了可防止 "失压慢分"的阀系统，本体上就可进行机构闭锁，保证运行**。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，缓冲平稳

　　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。

　　六氟化硫断路器*优点

　　n 可以提高单断口的额定电压和开断电流

　　n 切小电感电流时较少发生截流现象;

　　切空载架空线时不会发生多次重击穿;

　　能承受快速上升的瞬态恢复电压，尤适于开断近区故障

　　n 满容量开断次数多，检修周期长

　　n 可集合成GIS

　　电力开关设备及应用(高压电器部分)

　　六氟化硫断路器*验货方法

　　1 开箱前应检查包装应无残损。

　　2 设备的零件、备件及专用工器具齐全，复合订货合同要求，无锈蚀、损伤和变形。

　　3 绝缘件应无变形、受潮、裂纹和剥落。

　　4 瓷件表面应光滑、无裂纹和缺损，铸件应无沙眼。

　　5 充有六氟化硫等气体的部件，其压力值应符合产品技术文件要求。

　　6 按产品技术文件要求应安装冲击记录仪的元件，其冲击加速度不应大于产品技术文件的要求，冲击记录应随安装技术文件一并归档。

　　7 制造厂所带支架应无变形、损伤、锈蚀和锌层脱落;制造厂提供的地脚螺栓应符合设计及产品技术文件要求，地脚螺栓底部应加装锚固。

　　8 出厂证件及技术资料应齐全，且符合订货合同的约定。

　　六氟化硫断路器*保管方法

　　1 设备应按原包装置于平整、无积水、无腐蚀性气体的场地，并按编号分组保管，对有防雨要求的设备应有相应的防雨措施。

　　2 充有六氟化硫等气体的灭弧室和罐体及绝缘支柱，应按产品技术文件要求定期检查器预充压力值，并做好记录，有异常情况时应及时采取措施。

　　3 绝缘部件、专用材料、专用小型工器具及备用、备件等应置于干燥的室内保管。

　　4 管式断路器的套管应水平放置。

　　5 瓷件应妥善安置，不得倾倒、互相碰撞或遭受外界的危害。

　　6 对于非充气元件的保管应结合安装进度及报关时间、环境做好防护措施。

　　六氟化硫断路器*安装指南

　　一、 六氟化硫断路器安装前应进行下列检查：

　　1 断路器零部件应齐全、清洁、完好。

　　2 灭弧室或罐体和绝缘支柱内预充的六氟化硫等气体的压力值和六氟化硫气体的含水量应符合产品技术文件要求。

　　3 均压电容、合闸电阻应经现场试验，技术数值应符合产品技术文件的要求，均压电容的要求应符合本规范第11章的有关规定。

　　4 绝缘部件表面应无裂缝、无剥落或破损，绝缘应良好，绝缘拉杆端部连接件应牢固可靠。

　　5 瓷套表面应光滑无裂纹、缺损，外观检查有疑问时应探伤检验。套管采用此外套时，瓷套与金属法兰胶状部位应牢固密实并涂有性能良好的防水胶;套管采用硅橡胶外套时，外观不得有裂纹、损伤、变形;套管的金属法兰结合面应平整、无外伤或铸造砂眼。

　　6 传动机构零件应齐全，轴承应光滑无卡涩，铸件应无裂纹或焊接**。

　　7 组装用的螺栓、密封垫、密封膏、清洁剂及润滑脂等，应符合产品技术文件要求。

　　8 密度继电器和压力表应经检验，并应有产品合格证明和检验报告。密度继电器和设备本体六氟化硫气体管道的连接，应满足可与设备本体管路系统隔离，以便于对密度继电器进行现场校验。

　　9 管式断路器安装前，应核对电流互感器二次绕组排列次序及变比、极性、级次等是否符合设计要求。电流互感器的变比、极性等常规试验应合格。

　　二、六氟化硫断路器的安装，应在无风沙、无雨雪的天气下进行;灭弧室检查组装时，空气相对湿度应小于80%，并采取防尘、防潮措施。

　　三、六氟化硫断路器不应在现场解体检查，当有缺陷必须在现场解体时，应经制造厂同意，并在厂方人员指导下进行，或由制造厂负责处理。

　　四、 六氟化硫断路器的安装应在制造厂技术人员指导下进行，安装应符合产品技术文件要求，且应符合下列要求：

　　1 应按制造厂的部件编号和规定顺序进行组装，不得混装。

　　2 断路器的固定应符合产品技术文件要求且牢固可靠。支架或底架与基础的垫片不宜超过3片，其总厚度不应大于10mm，各垫片尺寸应与基座相符合且连接牢固。

　　3 同相各支柱瓷套的法兰面宜在同一水平面上，各支柱中心线间距离的偏差应不大于5mm，相间中心距离的偏差不应大于5mm。

　　4 所用部件的安装位置正确，并按产品技术文件要求保持其应有的水平或垂直位置。

　　5 密封槽面应清洁，无划伤痕迹;已用过的密封垫(圈)不得重复使用，对新密封垫(圈)应检查无损伤;涂密封膏时，不得使其流入密封垫(圈)内侧而与六氟化硫气体接触。

　　6 应按产品技术文件要求更换吸附剂。

　　7 应按产品技术文件要求选用吊装器具、吊点及吊装程序。

　　8 所有安装螺栓必须用力矩扳手紧固，力矩值应符合产品技术要求。

　　9 应按产品技术文件要求涂抹防水胶。

　　五、 六氟化硫罐式断路器的安装，除应符合本章第4.2.5条规定外，且应符合下列要求：

　　1 35kv～110kv管式断路器：充六氟化硫气体整体运输的，现场检测水分含量合格时可以直接补充六氟化硫气体至额定压力，否则，应进行抽真空处理;分体运输的应按照产品技术文件要求或参照本条的要求��行组装。

　　2 罐体在安装面上的水平允许偏差为0.5%，且*大允许值为10mm;相间中心距离允许偏差为5mm。

　　3 220kv及以上电压等级的罐式断路器在现场内检时，应征得制造厂同意，并在制造厂技术人员指导下进行。内检应符合产品技术文件要求，且符合下列要求：

　　1) 内检应在无风沙、无雨雪且空气相对湿度应小于80%的天气下进行，并采取防尘、防潮措施;产品技术文件要求需要搭建防尘室时，所搭建的防尘室应符合产品技术文件要求。

　　2) 产品允许露空安装时，露空时间应符合产品技术文件要求。

　　3) 内检人员的着装应符合产品技术文件要求。

　　4) 内检用工器具、材料使用前应登记，内检完成后应清洗。

　　5) 内检应结合套管安装工作进行，套管的安装应按产品技术文件的要求进行。

　　6) 内检项目包括：罐体漆层完好、不得有异物和尖刺;屏蔽罩清洁、无损伤、变形;灭弧室压气缸内表面、导电杆等电气连接部分的镀银层应无起皮、脱落现象;套管内的导电杆与罐体内导电回路连接位置正确、接触可靠，导电杆表面光洁无毛刺;套管内部清洁无异物，检查导电杆的插入深度应符合产品技术文件要求。

　　7)内检完成后应清理干净。

　　六、 六氟化硫断路器和操动机构的联合动作，应按产品技术文件要求进行，并应符合下列要求：

　　1 在联合动作前，断路器内必须充有额定压力的六氟化硫气体;**联合动作应在制造厂技术人员指导下进行。

　　2 位置指示器动作正确可靠，其分、合位置应符合断路器实际分、合状态。

　　3 具有慢分、慢合装置者，在进行快速分、合闸前，应先进行慢分、慢合操作。

　　七、 断路器安装调整后的各项动作参数，应符合产品技术文件要求。

　　八、 设备载流部分的检查以及引下线连接应符合下列要求：

　　1 设备载流部分的可挠连接不得有折损、表面凹陷及锈蚀。

　　2 设备接线端子的接触表面应平整、清洁、无氧化膜，镀银部分不得挫磨。

　　3 设备接线端子连接面应涂以薄层电力复合脂。

　　4 连接螺栓应齐全、紧固，紧固力矩符合国家标准《电气装置安装工程 母线装置施工及验收规范》GB 50149的要求。

　　5 引下线的连接不应使设备接线端子受到超过允许的承受应力。

　　九、 均压环应无划痕、毛刺，安装应牢固、平整、无变形;均压环宜在*低处钻排水孔。

　　十、 设备接地线连接应符合设计和产品技术文件要求，且应无锈蚀、损伤，连接牢靠。

　　六氟化硫断路器*工程交接验收

　　一、 在验收时，应进行下列检查：

　　1 断路器应固定牢靠，外表应清洁完整;动作性能应符合产品技术文件的要求。

　　2 螺栓紧固力矩应达到技术产品技术文件的要求。

　　3 电气连接应可靠且接触良好。

　　4 断路器及其操动机构的联动应正常，无卡阻现象;分、合闸指示应正确;辅助开关动作应正确可靠。

　　5 密度继电器的报警、闭锁值应符合产品技术文件的要求，电气回路传动应正确。

　　6 六氟化硫气体压力、泄漏率和含水量应符合产品技术文件要求和《电气装置安装工程 电气设备交接试验标准》GB 50150的规定。

　　7 瓷套应完整无损，表面应清洁。

　　8 所有柜、箱防雨防潮性能应良好，本体电缆防护应良好。

　　9 接地应良好，接地标识清楚。

　　10 交接试验应合格。

　　11 设备引下线连接应可靠且不应使设备接线端子承受超过允许的应力。

　　12 油漆应完整，相色标志应正确。

　　二、 在验收时应提交下列技术文件：

　　1 设计变更的证明文件。

　　2 制造厂提供的产品说明书、装箱单、试验记录、合格证明文件及安装图纸等技术文件。

　　3 检验及质量验收资料。

　　4 实验报告。

　　5 备品、备件、专用工具及测试仪器清单。

　　六氟化硫断路器*检修指南

　　一、检修时间

　　(1)大修：10～35KV断路器，10年;110～500断路器 12～15年，进口或合资生产断路器可适当延长周期。根据设备健康状况，可适当延长周期时间。已按大修项目进行临时性检修的断路器，其大修周期可按该次临时性检 修日期起算。

　　(2)小修：每年一次，只检修机构或其他外部设施。

　　(3)临时性检修：

　　a.正常操作次数达到厂家规定值。

　　b.满容量开断次数或累计开断短路电流达到厂家规定值。

　　c.SF6气体压力低于*低工作压力或年漏气量大于2%时。

　　d.断路器本体或操动机构出现严重故障，影响到其**运行时。

　　二、检修项目：

　　(1)大修项目：

　　1) SF6气体回收处理和吸附剂更换。

　　2)灭弧室及导电部分解体检修。

　　3)支柱装配解体检修，密封垫更换。

　　4)传动部件检查、处理。

　　5)操动机构解体检修， 密封垫更换(液压机构)。

　　6)并联电容、并联电阻检查试验。

　　7)电流互感器检查、 试验。

　　8)本体及操动机构表计校验。

　　9)电气及机械特性试验。

　　10)去锈、喷漆及现场 清理。

　　(2)小修项目

　　1)外观**检查、清扫、重点项目是瓷件、 瓷套管是否破损或出现裂纹;传动机构可 见部分是否生锈、松动、变形;液压机构 部件、接头是否渗漏油。

　　2)检查SF6气体压力，必要时检漏和补气。

　　3)SF6气体微水测量(根据规程规定)。

　　4)局部放电测试(根据规程规定)。

　　5)操动机构、传动部分、紧固螺栓(销钉) 检查及润滑可动部位。

　　6)检查、清扫辅助开关触头。

　　7)检查、清扫控制回路的端子。

　　8)消除运行中的缺陷。

　　(3)临时检修可根据具体情况决定检修项目。

　　三、检修的准备工作

　　1、检修应具备的条件

　　(1)检修人员必须了解SF6气体的特征和管 理知识。熟悉断路器的结构、动作原理及 操作方法，应有一定的电工**知识，机械维修经验。

　　(2)检修应在清洁的装配场所。

　　(3)检修所需配备的主要仪器、设备和材料。

　　2、检修前的准备工作

　　1)制定**、组织、技术措施，做好技术交底工 作，使每个参加工作的人员都了解检修项目和内 容。

　　2)编写检修方案，确定检修内容，编排工期进度。

　　3)编写六氟化硫断路器《标准化作业指导书》。

　　4)设备使用说明书;设备图纸;设备安装记录;设备运行记录;故障情况记录;缺陷情况记录;检测、试验纪录;其它资料。

　　3、检修人员要求

　　1) 检修人员必须了解熟悉断路器的结构、 动作原理及操作方法,并经过专业培训合格。

　　2 )现场解体大修需要时，应有制造厂的专 业人员指导。

　　3 )对各检修项目的责任人进行明确分工， 使负责人明确各自的职责内容。

　　4、检修环境的要求 检修环境的要求 • 断路器的解体检修，尤其是SF6断路器的本体检 修对环境的清洁度、湿度的要求十分严格，灰尘、 水份的存在都影响断路器的性能，故应加强对现 场环境的要求，具体要求如下：

　　1) 大气条件：温度：5℃以上 湿度：<80%(相 对);

　　2) 重要部件分解检修工作尽量在检修间进行。现场 应考虑采取防雨、防尘保护。

　　3)有充足的施工电源和照明措施。

　　4)有足够宽敞的场地摆放器具、设备和已拆部件。

　　5、废气等的处理措施准备 废气等的处理措施准备

　　1)使用过的SF6气体应用专业设备回收处理。

　　2)六氟化硫电气设备内部含有有毒的或腐蚀性的粉 末，有些固态粉末附着在设备内及元件的表面， 要仔细地将这些粉末彻底**干净。应用吸尘器 进行清理，用于清理的物品需要用浓度约20%的 氢氧化钠水溶液浸泡后深埋。

　　3)所有溢出的油脂应用吸附剂覆盖按化学废物处理。

　　四、检修前的检查和试验

　　1、断路器修前的检查项目：

　　(1)外观检查

　　(2)渗漏检查

　　(3)瓷套检查

　　(4)压力指示

　　(5)动作次数

　　(6)储能器检查等

　　2、断路器检修前的试验项目：

　　(1) 断路器开距﹑接触行程(超行程)测量。

　　(2) 断路器主回路电阻测量。

　　(3) 断路器机械特性试验。在额定操作压力和额定操作电压下，分别测量断 路器三相的合闸时间、合闸速度、分闸时间、分闸速度、同相断口间的同期及三相间的同期以及 辅助开关动作时间与主断口的配合等。

　　(4) 断路器的低电压动作试验。

　　• 在额定操作压力状态下，分别测量并记录断路器 合闸、分闸*低动作电压。

　　(5)断路器液压(气动)机构的零起打压时间及补压 时间试验。

　　五、检修项目及技术要求

　　1.瓷套(柱式断路器)或套管(罐式断路器)检修

　　• 检修项目

　　(1)均压环

　　(2)检查瓷件内外表面

　　(3)检查主接线板。

　　(4)检查法兰密封面。

　　(5)对柱式断路器并联 电容器进行检查

　　2.技术要求

　　(1)均压环应完好无变形。

　　(2)瓷套内外无可见裂纹， 浇装无脱落，裙边无损坏。

　　(3)接线板

　　(4)密封面沟槽平整无划伤。

　　(5)电容器应无渗漏油现象， 电容量和介损值符合要求。