SF6断路器.ppt
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1、发电厂变电站电气设备发电厂变电站电气设备发电厂变电站电气设备发电厂变电站电气设备第一章第一章 绪论绪论第二章第二章 电力系统中性点的运行方式电力系统中性点的运行方式第三章第三章 电弧及电气触头的基本知识电弧及电气触头的基本知识 第四章第四章 低压电器低压电器 第五章第五章 熔断器熔断器 第六章第六章 高压开关电器高压开关电器 第七章第七章 互感器互感器 第八章第八章 母线、电力电缆及绝缘子母线、电力电缆及绝缘子 第九章第九章 电力电容器和电抗器电力电容器和电抗器 第十章第十章 电气主接线电气主接线 第十一章第十一章 自用电接线自用电接线 第十二章第十二章 配电装置配电装置 第十三章第十三章 接
2、地装置接地装置第十四章第十四章 电气设备的选择电气设备的选择第六章第六章 高压开关电器高压开关电器第一节高压断路器概述第二节油断路器第三节真空断路器第四节六氟化硫断路器第五节高压断路器的操动机构第六节隔离开关第七节负荷开关本章小结思考练习 六氟化硫断路器六氟化硫断路器概述概述 SF6SF6气体出现于1900年,到1940被用来做电气设备的绝缘介质,现广泛应用在高压开关、变压器、电缆等电气设备中,并逐渐雄踞高压开关的主导地位,成为国内外公认的发展方向。l应用范围:应用范围:101000kv电压等级的电力系统l优点:优点:机构简单,操作能量小,机电磨损小等优点,基本做到运行期内无维修。与真空和油开
3、关相比在结构、安全性、耐过电压、使用寿命和价格方面都优越得多。SF6由卤族元素中最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SF6制造方法是将单质硫和过量气态氟直接化合。SF6气体的特点气体的特点 物理特性:物理特性:SF6SF6气体是一种无色、无味、无毒和不可燃且透明的气体,气体是一种无色、无味、无毒和不可燃且透明的气体,在通常情况下有液化的可能性,在在通常情况下有液化的可能性,在4545摄氏度以上才能保持气
4、态。在均匀电场摄氏度以上才能保持气态。在均匀电场下,其绝缘性是空气的下,其绝缘性是空气的3 3倍,在倍,在4 4个大气压下,其绝缘性相当变压器油。个大气压下,其绝缘性相当变压器油。化学特性:化学特性:常温下是一种惰性气体。一般不会与其它材料发生反应。常温下是一种惰性气体。一般不会与其它材料发生反应。电气特性:电气特性:绝缘性能佳,还具有独特的热特性和电特性。绝缘性能佳,还具有独特的热特性和电特性。SF6SF6气体是电气体是电负性气体,其分子和原子具有很强的吸附自由电子的能力,可以大量吸附弧负性气体,其分子和原子具有很强的吸附自由电子的能力,可以大量吸附弧隙中的自由电子,生成负离子。负离子的运动
5、比自由电子慢得多,很容易和隙中的自由电子,生成负离子。负离子的运动比自由电子慢得多,很容易和正离子复合成中性的分子和原子,大大加快了电流过零时的弧隙介质强度的正离子复合成中性的分子和原子,大大加快了电流过零时的弧隙介质强度的恢复。恢复。分解特性:分解特性:纯净的纯净的SF6SF6气体一般公认是无毒的。气体一般公认是无毒的。SF6SF6在生产过程中会有在生产过程中会有少量伴随的生成物,其中少量伴随的生成物,其中S S2 2F F1010是公认的剧毒气体,但经过净化处理可以完全是公认的剧毒气体,但经过净化处理可以完全将它除净。将它除净。纯净的纯净的SF6SF6气体虽然无毒,但在工作场所要防止气体虽
6、然无毒,但在工作场所要防止SF6SF6气体的浓气体的浓度上升到缺氧的水平。度上升到缺氧的水平。SF6SF6气体的密度大约是空气的五倍、气体的密度大约是空气的五倍、SF6SF6气体如有气体如有泄漏必将沉积于低洼处,如电缆沟中。浓度过大会出现使人窒息的危险,设泄漏必将沉积于低洼处,如电缆沟中。浓度过大会出现使人窒息的危险,设计户内通风装置时要考虑到这一情况。计户内通风装置时要考虑到这一情况。SF6SF6气体通过对流能与空气混合,气体通过对流能与空气混合,但速度很慢。气体一旦混合后就形成但速度很慢。气体一旦混合后就形成SF6SF6和空气的混合气体,不会再次分离。和空气的混合气体,不会再次分离。问题严
7、重的是,电弧作用下问题严重的是,电弧作用下SF6SF6的分解物如的分解物如SF4SF4,S S2 2F F2 2,SF2SF2,SOF2SOF2,SO2F2SO2F2,SOF4SOF4和和HFHF等,它们都有强烈的腐蚀性和毒性。等,它们都有强烈的腐蚀性和毒性。1)SF4(四氟化硫)常温下SF4为无色的气体,有类似SO2的刺鼻气味,在空气中能与水分生成烟雾,产生SOF2和HF。SF4气体可用碱液或活性氧化铝(A12O3)吸收。SF4气体对肺有侵害作用,影响呼吸系统,其毒性与光气相当。2)S2F2(氟化硫)常温下为无色气体,有毒,有刺鼻气味,遇水分能完全水解形成S,SO2和HF。S2F2对呼吸系统
8、有类似光气的破坏作用。3)SF2(二氟化硫)SF2的化学性能极不稳定,受热后性能更加活泼,易水解成S,SO2和HF。SF2气体可用碱液或活性氧化铝吸收。4)SOF2(氟化亚硫酰)SOF2为无色气体,有臭鸡蛋味,化学性能稳定。它与水分反应缓促,并能快速地为活性氧化铝或活性炭吸附。SOF2为剧毒气体可造成严重的肺水肿,使动物窒息死亡。5)SO2F2(二氟化硫酰)SO2F2为无色无臭气体,化学性能极为稳定,加热到150 C时也不会与水和金属反应。SO2F2不易被活性氧化铝吸收。SO2F2是一种能导致痉孪的有毒气体。它的危险性在于无刺鼻性嗅味且不会对服鼻粘膜造成刺激作用,故发现中毒后往往会迅速死亡。6
9、)SOF4(四氟亚硫酰)SOF4为无色气体,有刺鼻性气味,能被碱液吸收,与水反应会生成SO2F2。SOF4是有害气体,对肺部有侵害作用。7)HF(氢氟酸)HF是酸中腐蚀性最强的物质。对皮肤、粘膜有强烈刺激作用,并可引起肺水肿和肺炎等。六氟化硫气体与温室效应l1997年防止全球变暖的京都议定书中,将包括SF6气体的6种气体列为温室效应气体,它们对温室效应的影响依次为C02,CH4,N2O,PFC,HFC,SF6。l将SF6气体列为温室效应气体的原因,主要是SF6气体对温室效应有着相当大的潜在危险,其原因有二:(1)SF6分子对温室效应的潜在影响大。若以CO2气体的全球变暖系数为1,则SF6气体为
10、23900。这就是说,一个SF6分子对温室效应的影响为CO2的23900倍。(2)SF6气体排放大气后,它的寿命长,约为3200年。检修SF6电器设备不可避免会接触到SF6分解物。另外,SF6电器设备损坏时,例SF6绝缘的封闭组合电器由于内部电弧故障使压力释放装置动作或者外壳烧穿时会有大量SF6气体及其分解物向外排放到大气中。为了保证检修人员的安全以及减少对周围环境造成的影响,应该采取一些必要的预防措施。预防措施有:1)所有安装有SF6电器设备的场所内应该装置有合适的自然通风或强制通风装置。这些通风装置应能保证在最坏的条件下,例如有大量的SF6气体及其分解物向外排出时足以使有毒的分解物稀释到可
11、以容许的程度。在安装场所的入口处,工作人员应能方便地启动通风装置。另外,也可利用SF6的检测装置对部分通风装置实行自动启动。还要防止SF6 气体及其分解物进入其它没有通风装置的房间中。2)除对检修人员进行安全知识的培训外,还应给检修人员配备合适的保护衣服和轻袜手套,化学型的工业防护照镜,防毒面具,有活性过滤器的呼吸保护装置等。为安全起见,检修现场还应配备有氧气呼吸装置的急救设备。3)利用真空吸尘器、吸附剂尽快消除SF6电器设备内部存在的分解物。清理后,对残留的分解物可用干烘、不起毛的抹布来清除。清扫过程中已被玷污的清扫材料及固态分解物都应放在双层的塑料袋中。未经处理不得任意抛弃,以免造成对环境
12、的污染。SF6电器设备的应用己50余年,在这段时间内已经积累了大量SF6气体方面的知识和经验。只要严格按照国家或制造厂的有关规程进行工作,就能确保SF6电器设备安全可靠以及有关人员的人身安全。SF6断路器的特点优点:1、开断短路电流大2、截流量大,寿命长3、操作过电压低4、运行可靠性高5、安全性高6、体积和占地面积小7、安装调试方便8、检修维护量小缺点:1、制造工艺要求高、价格贵2、气体管理技术要求高。SF6断路器的灭弧室SF6断路器有双压式、单压式、自能式及二次技术智能化等形式。其中,双压力式SF6断路器工作性能虽然良好但必须配置一台在密封循环中工作的气体压缩机,结构复杂、价格昂贵。另外,1
13、.5MPa(表压力)高压SF6气体的液化温度高,工作温度必须保持在8C以上,低温环境下需要加热才能工作,这也是一个致命的弱点。因此很快被第二代SF6断路器,即单压力(压气)式SF6断路器所取代。一、单压式SF6断路器 单压式SF6断路器又称为压气式SF6断路器。它的灭弧室的可动部分带有压气装置。主要应用在252kV以上的电压等级。单压(压气)式SF6断路器,外形上与双压式无多大差别。断路器内部只有一种压力,一般为0.6MPa(表压力),它是依靠压气作用实现气吹来灭弧的。按灭弧室结构的不同,可以分为变开距灭弧室和定开距灭弧室。变开距灭弧室:触头开距触头开距在整个分闸过在整个分闸过程中是不断程中是
14、不断改变改变的。的。吹吹弧方式有弧方式有单向纵吹和双单向纵吹和双向纵吹向纵吹,前者适用于小,前者适用于小容量断路器,后者适用容量断路器,后者适用于高压大容量断路器。于高压大容量断路器。优点优点是开距大,断口电是开距大,断口电压可以做得较高,熄弧压可以做得较高,熄弧后介质强度恢复速度较后介质强度恢复速度较快,喷口形状不受限制,快,喷口形状不受限制,可以设计得比较合理,可以设计得比较合理,有利于改善吹弧效果。有利于改善吹弧效果。缺点缺点是是电弧长电弧电压电弧长电弧电压高,电弧能量大,不利高,电弧能量大,不利于提高开断电流于提高开断电流定开距灭弧室:两个静触头式中保持固定的开距,气流向静触头喷口处对
15、电弧进行双向对称纵吹。优点是触头开距小,行程短,电弧能量小,熄弧能力强,燃弧时间短。可以开断很大的短路电流。缺点是压气室的体积较大。压气式灭弧室的开断过程分为两个阶段:(1)预压缩阶段 为使触头分离产生电弧时就能实行有效的气吹,压气灭弧室应先进行一段预压缩过程,使压气室中的气体压力提高后再打开喷口产生吹弧作用。压气灭弧室要求有较大的预压缩行程(超行程),达到全行程的40。压气式SF6断路器的分闸时间比其它断路器要长些。(2)气吹阶段 要保证电弧可靠熄灭,在气吹阶段中,要压气室中的气体压力仍保持较高的比值。这就要求压气室体积的压缩率足够高,足以补偿喷口流出气体引起的压力下降。二、自能式SF6断路
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