六氟化硫断路器的工作原理

浅谈六氟化硫断路器的工作原理及异常处理来源：时间：2007-01-08字体：[大中小]投稿断路器是变电站的主要电气设备之一。它不仅在系统正常运行时能切断和接通高压线路及各种空载和负荷电流，而且当系统发生故障时，通过继电保护装置的作用能自动、迅速、可靠地切除各种过负荷电流和短路电流，防止事故范围的发生和扩大。随着国民经济的迅速发展，各行各业的用电需求量也急剧增加，电力系统负荷日益增长，供电可靠性要求逐步提高；变电站的开关也逐渐由油开关换代成新型的六氟化硫开关。由于六氟化硫开关在电力系统中得到广泛应用，下面谈谈六氟化硫开关的工作原理及异常处理。六氟化硫开关是利用六氟化硫气体作绝缘介质和灭弧介质的新型开关。六氟化硫气体是无色、无味、无毒，不可燃的惰性气体，具有很高的抗电强度和良好的灭弧性能，介电强度远远超过传统的绝缘气体。因此，其用于电气设备中，可以缩小设备尺寸，消除火灾，改善电力系统的可靠性和安全性。六氟化硫开关由本体结构（采用三相共箱式结构）、操作机构、灭弧装置三部分组成。具有结构简单，体积小，重量轻，断流容量大，灭弧迅速，允许开断次数多，检修周期长等优点，是今后电力系统推广应用的方向。六氟化硫开关内经常充满了3~5个大气压的六氟化硫气体作为断路器的内绝缘，在断路器断开的过程中，由动触头带动活塞压气，以形成用来吹熄电弧的气流。六氟化硫开关灭弧室的基本结构由动触头，绝缘喷嘴和压气活塞连在一起，通过绝缘连杆由操作机构带动。定触头制成管形，动触头是插座式，动、定触头的端部都镶有铜钨合金。绝缘喷嘴用耐高温、耐腐蚀的聚四氟乙烯制成。开关进行分闸时，动触头、活塞一起向右运动。动、定触头分开后产生电弧，活塞向右迅速移动时使右侧的气体受压缩，产生气流通过喷嘴，对电弧进行纵吹，使电弧熄灭。此后，灭弧室内的气体通过定触头内孔和冷却器排入开关本体内。开关进行合闸时，操作机构带动动触头、喷嘴和活塞向左运动，使定触头插入动触头座内，使动、定触头有良好的电接触，达到合闸的目的。六氟化硫开关二次接线在接线调试中应注意下面几点：①分闸电气连锁靠转换FK来实现，机构内部已有可靠的分合闸机械联锁。手动分闸时，如拉不动分闸环（分闸闭锁）时，不要用力拉；欲合闸而拉不动合闸环时，也不要用力拉。此时应观察指针位置后，再进行分、合闸操作。②电接点真空压力表引线在罩的下部，从该压力表的常开接点引出。出厂时已将下限指针调至0.2Mpa（按0.25Mpa，-10℃考虑），当六氟化硫气压降低至少于0.2Mpa时，触点即行关合，接通继电保护回路。用户可根据运行要求适当调高下限，但不得低于0.2Mpa。③靠箱体外侧的是合闸拉环，靠箱体里边的是分闸拉环，手动操作时切勿拉错。④贮能电动机必须用交流电源。六氟化硫开关是利用六氟化硫密度继电器来监视气体压力的变化的。当六氟化硫气体压力下降到第一报警值时，密度继电器动作，报出补气压力的信号。当六氟化硫气体压力下降到第二报警值时，密度继电器动作，报出闭锁压力的信号，同时把开关的跳合闸回路断开，实现分、合闸闭锁。纯净的六氟化硫气体是无色、无味、无毒、化学性很稳定的气体。在开关内的六氟化硫气体，经电弧分解后，会产生许多有毒的、具有腐蚀性的气体和固体分解物，这不仅影响到设备的性能，而且危及到运行和检修人员的安全。所以，在处理漏气故障时一定要注意做好防护措施。六氟化硫开关在运行中发生六氟化硫气体泄漏时，如嗅到有强烈刺激性气味，在这种情况下，运行或检修人员必需穿戴防护用具。特别要注意工作现场不准吸烟。工作中若发生流泪、流鼻涕、咽喉中有热辣感、发音嘶哑头晕以及胸闷、恶心、颈部不适等中毒症状，应迅速离开现场，到空气新鲜处休息。必要时应到医院检查治疗。当密度继电器动作，报出补气压力的信号时，及时检查压力表的指示，检查信号报出是否正确，开关是否漏气；在运行中，同一温度下相邻两次记录的压力值相差（0.1～0.3）×105Pa时，则开关可能漏气，有条件的可用检漏仪器检查。在检查时，如感到有刺激性气味或自感不适，应立即离开现场10m以外。同时，必须穿戴防护用具才能接近设备。如果检查没有漏气现象，属于长时间运行中气压的正常下降，应及时汇报工区领导，由专业检修人员带电进行补气。补气后，应继续监视气压。如检查有漏气现象，应立即上报调度及时转移负荷或改变运行方式，将故障开关停电处理。当密度继电器动作，报出闭锁压力的信号时，表明气体压力下降较多，说明有严重的漏气现象。在这种情况下，开关跳闸回路已经闭锁。一般情况下，报出闭锁压力信号之前，应会先报出补气压力信号，经检查确有漏气现象时，应迅速采取措施：①先拔掉开关的操作保险，以防止万一闭锁不可靠造成开关跳闸时不能灭弧，然后汇报调度；②尽快用专用闭锁工具，将开关的传动机构卡死。此后，可以再装上操作保险，防止万一线路上有故障时，开关的失灵保护启动回路仍可以起作用；③立即转移负荷，利用倒运行方式的方法，将故障开关停电处理，并补充。如无法倒运行方式，应立即将负荷转移。开关只能在不带电的情况下（110kv及以上开关）断开，然后停电进行检修处理。另外，如果有大量六氟化硫气体泄漏时，运行人员在设备附近进行检查、操作和布置安全措施后，将所使用过的保护用具应清洗干净，人员也应及时洗手或洗操。在进行上述工作中，必须有监护人在场，以确保安全。浅论六氟化硫组合开关安装的管理作者：发布时间：2007-12-0610:08:07来源：繁体版访问数：124一、概况梅县龙上水电站工程位于梅江干流中上游，是目前梅江干流段梯级规划六级开发的第一级，坝址位于梅县境内，右岸为梅南镇官径村，左岸为水车镇鹅峰村；装两台机组，单机容量1.25万kW，总装机容量2.5万kW，开关站采用一变一回路的方式。水电站开关站采用ZF4—126X六氟化硫组合开关，SF6全封闭组合电器体积小、技术性能优良，是上世纪70年代初期出现的一种先进的高压配电装置，国际上叫这种设备为Gas-insulatedSwitchgear，简称GIS。GIS有户内、户外之分；搞好GIS设备的安装管理工作，提高安装的技术水平，能保证设备达到设计的功能和使用寿命。二、六氟化硫组合开关(GIS)安装的基本环境GIS的设备是组合体，在提货运输时分解成几个单元及部份解体连接的零件，到达现场后进行组装。现场安装的地区环境及气候对GIS的设备组装质量有一定的影响。GIS安装使用在市区(平原地区)、山区以及其它不同的地区，对使用环境条件有如下要求：周围环境温度在-25℃～+40℃，海拔高度不超过1000m；使用环境无明显的尘埃、烟、腐蚀性气体、水蒸气和盐雾；空气湿度：相对湿度日平均值≯95％，月平均≯90％和蒸气压日平均≯2.2Kpa月平均≯1.8Kpa，地震加速度水平≯0.2g垂直≯0.1g，但GIS在安装中要求空气中的尘埃及含水量不能超出一定的要求，使SF6气体、气路系统在组合系统的运行有较高纯洁度，提高连杆、SF6气体及各关键接连部件的使用寿命。因此不同的环境对安装有最低安装质量限制要求。在室内安装要求是四面不能有各种尘土飞扬、空气不能含有混杂水蒸气及其它杂质气味的气体。室外安装要求是不能有风尘或风沙、下雨天或湿度较大气候安装，否则外露的瓷瓶连杆按门很难保证不进水，高电压强电的作用下容易产生放电，闪烁等不良情况的发生。三、六氟化硫组合开关(GIS)安装的管理ZF4—126X六氟化硫组合电器是用于110kV三相交流高压输变电系统的控制、保护及测量的记内高压电器设备。以GIS的2个间隔为例；1#断路器出线间隔，2#为PT进线间隔。ZF4-126X是在原ZF—110六氟化硫组合电器的基础上，采用弹簧操作机构，自能式灭弧室的断路器。SF6全封闭组合电器体积小，元件的结构组成如下：电流互感器、JDFB2-110B电压互感器、直角母线、单接地隔开关、瓷套、底架、控制柜、ZF4—126M2三相母线筒、双接地隔离开关、小六波波纹管、加长直角母线、支架、45°弯母线、直动隔离开关、Y5W系列氧化锌避雷器、自能式六氟化硫断路器、弹簧机构、大三波波纹管、GX控制柜、CMD电动机构、SF，气体、气路系统及二次电缆等。1．SF6气体的使用及管理SF6气体具有较高的热稳定性和化学稳定性，它在150℃时不与水、酸、碱、卤素、氧、氢、碳、银、铜和绝缘材料等作用，500℃时仍不分解。SF6气体具有良好的绝缘性能和灭弧性能，在均匀电场中其击穿强度为空气或氮气2.3倍，在不均匀电场中为3倍；在3～4个大气压下其击穿强度与1个大气压下的变压器油相似。在单断口的灭弧室中，其灭能力约为空气100倍，也远比压缩空气强。纯SF6是无毒的，但在合成SF6的过程中，往往产生少量有毒的副产物，如净化不彻底，有可能在新制SF6的气体中混有残余的有毒杂质，国际电工委员会提出的SF6技术条件和验收标准中规定其杂质不得超过表1所列的最大允许量。SF6在使用过程中，由于火花放电和电弧的高温作用，也会分解出氟原子和某些有毒的低氟化合物，有的低氟化合物会进一步被潮气所水解，产生氟化氢等有强烈腐蚀性的剧毒物。氟原子在电弧区城内能与金属蒸汽作用，生成氟化铜、氟化钨、氟化铅等粉末，这些粉末在水分的情况下，易与含硅、钙和碳的材料作用，生成氟化硅、氟化钙和氟化碳等，影响含硅钙碳的材料的性能和使用寿命。应用SF6气体时，除对其含水量要严加控制外，还必须对接触SF6的各个部件、容器采取必要的除潮和防潮措施，以保证SF6气体在运行中含水量不超过150ppm。同时还应采用适当的吸附剂，以清除SF6气体在使用过程中产生的低氟化合物及水分。六氟化硫气体的比重大，在充有SF6气体的设备或安装该设备的地沟内，在没有适当通风的条件下，工作人员不能进入，以防发生窒息的危险，六氟化硫全封闭组合电器，采用高压力的SF6的绝缘，由于其击穿场强增大，可以有效地缩小设备的体积，降低造价，延长检修周期，特别适用于如地下变电站等特殊条件下使用的电器设备。因此，SF6电器设备应用时需要将SF6气体回收。(1)抽真空：装置极限真空度小于等于10Pa，对初压力为0.1MPa的lm3SF6气体容积抽真空至100Pa以下。充气：对初压力为100Pa以下的lm3SF6气体容积充至断路器0.6MPa、PT0.35MPa其它0.3MPa，净化：对含水量1000ppm(体积比)以下的SF6气体，经回收净化后，送电前断路器小于150ppm其它小于250ppm[水份8PPM(重量比)]运行后断路器小于300ppm其它小于500ppm，年泄漏率≤1％名义储存量。(2)在回收时，利用压缩机的抽吸性和压缩性把SF6电器设备内一定压力的SF6气体吸入压缩机，并压缩至某一较高的压力。同时利用制冷剂的低蒸发温特性，将较高温度的SF6气体冷却至冷凝温度进行液化、贮存。这样连续抽吸至SF6压缩机串联运行，直至达到回收终压力。(3)在充放时，首先利用回收装置的真空泵对SF6电器设备(或钢瓶)和连接管路进行抽真空，然后直接利用压差或利用压缩机的抽吸性并造成一定的压差将装置贮存容器内的SF6充入SF6电器设备，直至达到所需的工作压力。在需灌瓶时则同时利用如前所述的制冷剂的特性，将液化的SF6直接灌入钢瓶。(4)净化功能足在完成上述回收、充放功能时同步完成的。(5)GIS的系统中设置了三只油分离器，分别安装在真空泵出口一只及压缩机的出口二只，以有效去除SF6气体所带的油份。(6)系统回路中设置了干燥过滤器，以保证进入贮液罐的SF6的纯洁度并有效去除水份。过滤器带有加热再生装置，可在抽真空下加热再生，分子筛从而能反复使用。2．电气机械的安装(1)回路电阻①回路电阻的测量：GIS设备安装完毕后，在元件调试之前应测量主回路电阻，以检查主回路中的联结和触头接触情况，并采用直流压降法测量，测试电流100A。测试电流可利用进出线套管注入，也可以打开接地开关导电杆与外壳之间的活动接地片，关合接地开关后，从接地开关导电杆注入测试电流，当被测回路各相长度相同时，测量的各相数据应不大于三相平均值的正负10％。②回路电阻进一步检测的方法：一般回路电阻大主要是各接头