s1-145阿尔斯通SF6断路器资料讲义
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六氟化硫断路器-西安交大高压电器-PPT课件
电力开关设备及应用（高压电器部分）
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。
SF 3 F Q 放 热 反 应 2 S 6
电力开关设备及应用（高压电器部分）
（1）六氟化硫气体的状态参数
• 静止气体可以用三个参数来说明气体所处的状态， 称为三个状态参数，即压力P、密度γ 和温度T。 • 理想气体的状态参数间存在着简单的关系，即理 想气体的状态方程 P= γ RT • SF6气体的分子质量大，分子间的相互作用显著。 当气体压力高于0.3MPa时，分子间的吸引力随气 体密度的增大、分子间距离的减小而加强，气体 的压力变化特性不再符合式理想气体的状态方程。 要准确地计算SF6气体状态参数间的关系，可采 用比较实用的Beattie—Bridgman公式。
电力开关设备及应用（高压电器部分）
（4）六氟化硫气体的电负性
气体原子或分子能够吸附自由电子而形成负离子 的性能称为电负性。 SF6具有强电负性。
电力开关设备及应用（高压电器部分）
SF6断路器培训课件.doc
SF6断路器培训主讲人：郭继旺一、SF6断路器简介SF6断路器，是用SF 6气体作为灭弧和绝缘介质的断路器。
它与空气断路器同属于气吹断路器,不同之处在于:①工作气压较低；②在吹弧过程中，气体不排向大气，而在封闭系统中循环使用。
二、SF6的优缺点：1、SF 6的分子和自由电子有非常好的混合性。
当电子和SF 6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SF 6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。
在 1. 01 X 10 5 Pa气压下，SF 6的灭弧性能是空气的100倍,并且灭弧后不变质，可重复使用。
2、SF 6气体优良的绝缘和灭弧性能，使SF 6断路器具有如下优点：开断能力强，断口电压适于做得较高，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。
在高压电路中应用越来越多。
常用的SF 6断路器有LN1-35型、HB36 型两种。
3、缺点纯净的SF 6气体是良好的灭弧介质，若用于频繁操作的低压电器中，由于频繁操作的电弧作用，金属蒸汽与SF 6 气体分解物起反应，结合而生成绝缘性很好的细粉末(氢氟酸盐、硫基酸盐等)，沉积在触头表面，并严重腐蚀触头材料，从而接触电阻急剧增加,使充有SF 6气体的密封触头不能可靠地工作。
因此对于频繁操作的低压电器不适宜用SF 6作灭弧介质。
因为SF 6气体在放电时的高温下会分解出有腐蚀性的气体，对铝合金有严重的腐蚀作用，对酚醛树脂层压材料、瓷绝缘也有损害。
若把SF 6和N 2混合使用，当SF6含量超过20% ~ 30%时，其绝缘强度已和全充SF6时绝缘强度相同，而腐蚀性又大大减少，因此SF6常混合N2 使用，在SF6断路器中，SF 6气体的含水量必须严格规定不能超过标准。
SF6高压断路器结构及工作原理PPT课件
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优点：耐压水平高，结构简单，运动部件 少，系列性好。
缺点：重心高，抗震能力较差，使用场合 受到一定限制。
电流互感器要单独装在自己的绝缘支柱上 ，通过空气绝缘的连接线连于断路器上。
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“T”型断路器
“I”型磁柱式断路器
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（2） 落地罐式SF6断 路器：也叫接地金属 箱型。它是全封闭组 合电器和复合电器的 基础。
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充能模块
主要由电机、 油泵和一对锥齿轮 组成，通过电机带 动油泵把液压油注 入储能器，将电能 转化成为液压能。
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储能模块
主要由储能活塞缸、储能 活塞、碟型弹簧组成.在液压 油的作用下通过储能器活塞压 缩碟形弹簧并将液压能长期存 储在储能活塞缸内，为断路器 分、合闸操作做好必要的能量 储备。
3、电弧的危害
（1）电弧的存在延长了开关电器开断故 障电路的时间，加重了电力系统短路故障的 危害。
（2）电弧产生的高温，将使触头表面熔 化，烧坏绝缘材料，对充油电气设备还可能 引起着火爆炸等危险。
（3）由于电弧在电动力或热动力的作用 下能移动，很容易造成飞弧短路和伤人，或 引起事故的扩大。
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器相比，同一额定电压等级下，SF6断路器所 用的串联单元数较少。
（2）介质恢复速度特别快，开断近区故障性
能特别好。
（3）由于SF6气体的电弧分解物中不含有碳 等影响绝缘能力的物质，在严格控制水分的
情况下分解物又没有腐蚀性，再加触头在SF6
中的烧损极轻微，因此SF6断路器允许开断的
次数多，检修周期长。最新课件
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7、缺点：
a、为使触头分开、电弧刚产生时就有较好的气 吹条件，单压式灭弧室的压气腔应该有一段预压 缩过程，使压气腔中的气压提高后，再打开喷口 进行吹弧。预压缩行程的存在会增大断路器分闸 时间。分断过程中，当操动机构带动动触头系统 向下运动时，压气腔内气体的压力将增高、并从 喷口处向外排出，产生和双压式灭弧装置类似的 吹弧效应。
西门子SF6高压断路器课件
技术参数 液压操动机构的工作压力 a.最高 b.正常 c.最低
--37.5MPa 32.0MPa 25.3MPa --0.825MPa 0.70MPa 0.30MPa 0.64MPa 0.62MPa ≤80μΩ
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SF6断路器的压力参数 a.最高 b.正常 c.最低(空载操作)
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报警气压 闭锁气压 断路器主回路的电阻值
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SIEMENS SF6 高压断路器
四期生产准备办公室
§2-2 灭弧系统的基本结构及工作原理
1． 1 灭弧系统的基本结构 每相断路器的双断口灭弧室系统由两个灭弧单元、 中间传动装置和两个均压电容组成，其中3AT3-EI 型每相双断口有合闸电阻。其组成示意如图1。
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SIEMENS SF6 高压断路器
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SIEMENS SF6 高压断路器
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SIEMENS SF6 高压断路器
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液压储能筒的工作原理
液压储能筒通过压缩
氮气储备必需的操作 能.
左图为液压储能筒符
号及意义.
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SIEMENS SF6 高压断路器
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预充氮气压力 液压储能筒预充氮
生提前截断而产生过电压。
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SIEMENS SF6 高压断路器
四期生产准备办公室
SF6气体作为断路器的绝缘和灭弧介质，必须具备一定的
安全措施，才能保证断路器在日常运行中的安全可靠性。 SF6气体系统由三部分组成：SF6气室、压力指示表和密度 继电器，如图5所示。
图5
SF6气体系统
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SIEMENS SF6 高压断路器
四期生产准备办公室
高压断路器相关知识详解
谢谢
如有疏漏、还请批评指正！
③ 当触头合闸动作完成后，电动机立即接通电 源动作，通过储能机构使合闸弹簧重新储能，以 便为下一次合闸做准备。
④ 分闸阶段：接到分闸信号，解脱自由脱扣装 置，释放分闸弹簧储存的能量，并使触头进行分 闸动作。
三、SF6气体充气步骤
1. 取下断路器充气阀口封盖，将充气管阀嘴与 其对接，紧固密封件，确保牢靠、密封良好。
7. 充气后，用SF6检漏仪进行检漏，确保 各阀口无漏气后，充气完成。
七、断路器的巡视检查
一、断路器的正常巡视内容 （1）断路器的分、合闸位置指示清晰正确，电气 指示和机械 指示相符，并与实际运行方式相符。 （2） 套管和瓷瓶清洁无破损裂痕，无放电声和电 晕。 （3）各连接部分和主触头接触良好，无发热现象 ，无异味。 （4） 各连接部位销子完整无变形，锁紧螺母无松 动。
四、断路器的分类
1.断路器分类 按照灭弧介质分
油断路器 压缩空气断路器
真空断路器 SF6断路器
12
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灭弧介质 主要分类
SF6断路器
真空断路器13来自2.按照断路器装设地点分
户外断路器 户内断路器
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3.按照所有操作能源形式分
手动机构 电磁机构 弹簧机构
液压机构
气动机构
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五、真空断路器：
和工作人员的安全。
7
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2、断路器要求
电气性能
（1）载流能力 （2）绝缘性能 （3）机械性能
开断、关合功能
（1）能快速可靠的开断、关合各种负载线路和 短路故障，且能满足断路器的重合闸要求；
（2）能可靠的开断、关合其他电力元件，且不引起 过电压。
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SF6断路器工作原理及日常维护
SF6断路器工作原理及日常维护摘要：由于SF6气体同空气和变压器油相比有许多优异的电气绝缘和灭弧性能，近年来，SF6在电气设备上的应用有了很大的发展，尤其是在高压和超高压断路器上，还有全封闭组合电器。
本文总结了SF6断路器的结构及工作原理，结合当前使用的GL314型断路器，主要从二次控制回路方面的故障，结合断路器防跳、气体闭锁、非全相运行、分合闸条件进行了的总结，最后介绍了检修周期及检修具体项目和标准。
关键词：断路器；SF6气体；灭弧；防跳；分合闸；检修一、引言断路器根据灭弧介质的不同可分为空气断路器、真空断路器、油断路器、SF6断路器等。
由于SF6气体同空气和变压器油相比有许多优异的电气绝缘和灭弧性能，近年来，SF6在电气设备上的应用有了很大的发展，尤其是在高压和超高压断路器上，还有全封闭组合电器。
我厂220kV升压站配电系统使用的是由苏州阿尔斯通高压电气开关有限公司制造的GL314型SF6断路器。
断路器根据单相重合要求分为分相操作式(GL314)和三相机械联动式（GL314F1）两种型式。
分相操作式断路器(GL314)有3个操作机构，根据运行要求可以单相操作或三相电气联动，安装于外送的输电线路的；三相联动式（GL314F1）断路器只有1个操作机构，三相触头通过机械联动，不具备单相操作的功能，装于变压器高压侧与升压站母线之间，配合隔离刀闸来实现线路的分断隔离。
二、SF6断路器结构组成SF6断路器利用压缩的SF6气体为灭弧和绝缘介质，利用电弧的能量，产生SF6压缩气体，熄灭电弧。
用以切断额定电流和故障电流、转换线路、实现对高压输变电线路和电气设备的控制和保护，并配以操作机构进行分、合闸及自动重合闸。
SF6断路器由三个级组成，每个级都是由弹簧操作机构驱动的。
断路器主要由支架、操作机构、断路器的极（含灭弧室、支柱、传动箱）三部分构成。
1、SF6气体特性SF6气体是一种无色、无味、无毒和不可燃且透明的气体，常温下是一种惰性气体，一般不会与其它材料发生反应。
SF6断路器及GIS电器-PPT文档资料
极强烈
极强烈
无影响
极强烈
无影响
无影响
极强烈
很小
气态
有毒
再说；WF6+3H2O→ WO3 +6HF
（1） WO3 是固体粉末,极易吸潮,当其附在绝缘 体、固体表面时，造成沿面闪络电压值下降。 （2）HF有腐蚀性、对瓷套内壁釉面涂层有破坏作 用。 （3）SF4对动物的肺有伤害作用，其毒性会影响 呼吸系统：
二、我国及省内GIS设备的发展
1、我国60年代起步于研究GIS设备。与发展中国家 基本同步。 2、1971年首次试制成功110KVGIS设备并投入运行。 3、80年代以来国产大型 GIS设备也投入运行共计 达407个间隔。较大的有广西天生桥水电站的 500KVGIS设备。其次是渭南的330KVGIS和
上海杨树浦电厂的220KVGIS设备。
4、本省87年在杭州市电力局照庆变进口投运 110KVGIS电器、2019年杭州市电力局在运河变投 运了220KVGIS设备，全省目前已有GIS设备变电 站28座。
三、SF6气体特点；
1、SF6气体是无色、无臭、无毒、不易燃烧极其
稳定惰性气体，其比重是空气5.1倍。
5、水分对电器设备绝缘的危害
(1)水分在电器设备中，除了对绝缘件和金属部件产生 腐蚀作用之外，还在它的表面产生凝结水，附在绝缘件的 表面，而造成沿面闪络。 (2)当水分由液态变为固态后，从物理学上知道，对电 器绝缘材料的危害性可以大大减少，即水变为冰之后，它 对电器设备的危害减少。
(3)要使SF6气体中的水蒸汽将凝结水或变为冰其条 件主要决 定于水蒸汽的压力和密度，在什么温度下 会达到饱和。人们知道SF6 断路器和 GIS电器设备内，
（4）SO2F2称为“氟化氩硫酸”，它是无色有窒息 性
SF6断路器及GIS电器-PPT课件
2SF6+6H20→2SO2+12HF+O2
(3) HF又称氢氟酸:其毒性,腐蚀性是最强的,对人的皮 肤有强烈 的腐蚀作用. (4) 性. SO2遇水化合变为氩硫酸H2SO3,也有强烈的腐蚀
4、（另一部分）SF6气体在电弧高温的作用下，与
水发生的化学反应从中还会分解出SOF2、SO2F2、 SOF4、HF等既有害又有毒杂质。其化学反应式如 下： （1）SF4+H2O→SOF2+2HF (2) SOF4+H2O→SO2F2+2HF （3）SOF2+H2O→SO2+2HF （4）SO2F2+2H2O→H2SO4+2HF （二氧化硫） （硫酸）
“ F-” 原子，经过扩散冷却，约在 10-7 ～ 10-6
秒
后又重新结合成SF6分子。因此，SF6气体介
质具有自恢复特性。
2、当SF6气体中含有杂质时，其化学反应
就复杂了。
（1）SF6气体分解物在电弧中第一次的杂质化学反
应是与触头的金属蒸汽： （2）与铜蒸汽的反应是：SF6+CU→SF4+ CUF2; (3) 与钨蒸汽的反应是: 3SF6+W→SF4+ WF6;
3、GIS电器除主变之外，其它元件全部密封、不
受环境干忧、可靠性高、运行方便、检修周期性
长、维护工作量少、安装迅速、运行费用低等优
点从而引起世界电力部门的普遍重视。 4、30年来，GIS设备发展很快。欧洲、美洲、中 东电力公司都规定配电装置要用GIS设备。在亚 洲、非洲、澳洲的发达国家也基本上规定要用 GIS设备。
5、水分对电器设备绝缘的危害
(1)水分在电器设备中，除了对绝缘件和金属部件产生 腐蚀作用之外，还在它的表面产生凝结水，附在绝缘件的 表面，而造成沿面闪络。 (2)当水分由液态变为固态后，从物理学上知道，对电 器绝缘材料的危害性可以大大减少，即水变为冰之后，它 对电器设备的危害减少。
六氟化硫断路器真空断路器及隔离开关相关知识摘要ppt课件
七、SF6高压断路器解体检修
当呈现以下情况时，SF6高压开关应前往制造厂进展解体大修：累计开断电流到达高 压开关所规定的累计开断数值；操作次数已到达高压开关所规定的机械寿命次数 ；高压开关运转时间已到达10年；经检查后存在有严重影响设备平安运转的异常 景象。
;
常见缺点分析及处置
1、漏气分析及处置〔密度继电器发信号〕 a、密度继电器发信号:密度继电器动作值呈现误差，误发信号，对
;
经过对SF6断路器压力表的察看，及利用SF6气体检漏仪进展SF6气体的 检漏和水分的测定，利用SF6断路器的T-P曲线及SF6气压表可做到： 在SF6气压降低到闭锁压力之前，及时发现漏气景象及漏气点，以便 采取措施进展处置；可以定量的计算出漏气量，判别SF6气体对断路 器正常运转的影响程度；经过定期检查巡视，还可以发现构造能否变 形、瓷套有无破损、气体压力表能否损坏、SF6气体管路和阀门有无 变形及导线绝缘能否良好、有无发热异常景象。
;
五、SF6高压断路器的检修维护
SF6高压断路器在运转、检修过程中，一定要执行检修工艺 和相关检修规程。
SF6高压断路器运转中的巡视检查任务包括：对照温度—压 力曲线，察看压力表〔或带指示密度控制器〕指示应在规 定的范围内，并定期记录压力、温度值；整体紧固件应无 松动、零落；检查高压开关的外绝缘部分〔瓷套〕应完好 ，无损坏、脏污及闪络放电景象；储能电机及断路器内部 应无异常声响；分、合闸位置指示器应指示正确，并分、 合闸应到位；高压开关接地;外壳或支架接地应良好；高压
7、整体装配终了后，随即抽真空至133Pa，维持真空泵运转30分钟以上 ，然后停顿真空泵察看30分钟后读取真空度值，再静观5小时以上，第 二次读取真空度值，两读数之差不大于65Pa为合格，否那么，查找漏 气点。抽真空时要绝对防止勿操作，以免引起真空泵倒灌事故；
当呈现以下情况时，SF6高压开关应前往制造厂进展解体大修：累计开断电流到达高 压开关所规定的累计开断数值；操作次数已到达高压开关所规定的机械寿命次数 ；高压开关运转时间已到达10年；经检查后存在有严重影响设备平安运转的异常 景象。
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常见缺点分析及处置
1、漏气分析及处置〔密度继电器发信号〕 a、密度继电器发信号:密度继电器动作值呈现误差，误发信号，对
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经过对SF6断路器压力表的察看，及利用SF6气体检漏仪进展SF6气体的 检漏和水分的测定，利用SF6断路器的T-P曲线及SF6气压表可做到： 在SF6气压降低到闭锁压力之前，及时发现漏气景象及漏气点，以便 采取措施进展处置；可以定量的计算出漏气量，判别SF6气体对断路 器正常运转的影响程度；经过定期检查巡视，还可以发现构造能否变 形、瓷套有无破损、气体压力表能否损坏、SF6气体管路和阀门有无 变形及导线绝缘能否良好、有无发热异常景象。
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五、SF6高压断路器的检修维护
SF6高压断路器在运转、检修过程中，一定要执行检修工艺 和相关检修规程。
SF6高压断路器运转中的巡视检查任务包括：对照温度—压 力曲线，察看压力表〔或带指示密度控制器〕指示应在规 定的范围内，并定期记录压力、温度值；整体紧固件应无 松动、零落；检查高压开关的外绝缘部分〔瓷套〕应完好 ，无损坏、脏污及闪络放电景象；储能电机及断路器内部 应无异常声响；分、合闸位置指示器应指示正确，并分、 合闸应到位；高压开关接地;外壳或支架接地应良好；高压
7、整体装配终了后，随即抽真空至133Pa，维持真空泵运转30分钟以上 ，然后停顿真空泵察看30分钟后读取真空度值，再静观5小时以上，第 二次读取真空度值，两读数之差不大于65Pa为合格，否那么，查找漏 气点。抽真空时要绝对防止勿操作，以免引起真空泵倒灌事故；
断路器课件
SF6断路器异常运行的分析处理
4、操作机构故障
（1）弹簧机构故障，调节合闸弹簧和检查储 能电机电源回路。停电处理。 （2）操作机构分合闸失灵，如直流控制 保险熔断，断路器辅助触点转换不到位或接
触不良，断线短路。根据情况停电处理。
2、缺点
在过于频繁的操作中，由于电弧的作用分解SF6气体产生有腐蚀性的气 体，对触头及瓷瓶绝缘有损害。
SF6高压断路器的基本结构
SF6高压断路器灭弧室分合闸过程
合闸位置
分闸位置
六氟化硫断路器分合闸过程
SF6断路器正常巡视检查项目
1、分、合闸位置指示正确，并与实际运行工况相符。 2、支持瓷瓶、断口瓷瓶有无裂痕、破损及放电异声。 3、机构箱内各电气元件运行正常，无泄漏，工作状态应 与要求一致，箱门密封良好。 4、接地完好。 5、引线接触部分无过热、变色、引线弛度适中。 6、SF6气体压力应在正常范围内，无漏气现象。 7、机械部分无卡涩、变形及松动现象。 8、二次部分应清洁、绝缘应良好 9、断路器外观应清洁、无锈蚀、无杂物。 10、低温时应注意加热器的运行情况。 11、正常运行时应注意除潮装置的运行情况。
断路器基本介绍
断路器的定义
断路器是指能够关合、承载和断开正常回路
条件下的电流，并能关合在规定的时间内承载
和开断异常回路条件（包括短路条件）下的电
流的开关装置。
断路器的分类
按电流类型分类
直流断路器 交流断路器
按电压等级分类
低压断路器：交流额定电压不大于1200V或直流额 定电压不大于1500V
高压断路器：额定电压在3000V及以上。
sf高压断路器的基本结构sf高压断路器灭弧室分合闸过程六氟化硫断路器分合闸过程合闸位置分闸位置断路器检查项目断路器检修后结束工作票前应将断路器放在试验位置或断开断路器两侧刀闸做断路器的跳合闸试验试验次数不少于两次最后一次跳闸为手动跳闸试验结果良好位置指示正确
高压断路器全解PPT课件
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。
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五、SF6断路器检修、调试
（2）小修项目 1）外观全面检查、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、
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四、高压断路器的型号含义和技术参数
• 全开断时间：全开断时间是指从分闸回路接到分闸命令至所有极电弧熄火 时的时间。次时间等于断路器的分闸时间与电弧持续时间之和。
• 合闸—分闸时间（金属短接时间）：在合闸操作期间第一相触头合的瞬间 和在接着发生的分闸操作期间所有相的弧触头分开瞬间之间的时间间隔
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四、高压断路器的型号含义和技术参数
• 额定开断容量：额定开断容量也是表征断路器开断能力的一个参数，它是由开断电流通过计算而
得出的，对于三电流×额定线电压
• 额定短时耐受（热稳定）电流：额定短时耐受电流反映的使断路器承受短路电流热效应的能力。 它是在规定的使用和性能条件下，在规定的时间内断路器在合闸位置能够承载的电流的有效值， 数值上就等于断路器的额定短路开断电流
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二、SF6气体特性 • 1.SF6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。绝对压力为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。
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五、SF6断路器检修、调试
（2）小修项目 1）外观全面检查、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、
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四、高压断路器的型号含义和技术参数
• 全开断时间：全开断时间是指从分闸回路接到分闸命令至所有极电弧熄火 时的时间。次时间等于断路器的分闸时间与电弧持续时间之和。
• 合闸—分闸时间（金属短接时间）：在合闸操作期间第一相触头合的瞬间 和在接着发生的分闸操作期间所有相的弧触头分开瞬间之间的时间间隔
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四、高压断路器的型号含义和技术参数
• 额定开断容量：额定开断容量也是表征断路器开断能力的一个参数，它是由开断电流通过计算而
得出的，对于三电流×额定线电压
• 额定短时耐受（热稳定）电流：额定短时耐受电流反映的使断路器承受短路电流热效应的能力。 它是在规定的使用和性能条件下，在规定的时间内断路器在合闸位置能够承载的电流的有效值， 数值上就等于断路器的额定短路开断电流
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二、SF6气体特性 • 1.SF6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。绝对压力为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。
断路器的认识及选用ppt课件
★D-漏电断路器工作原理
★漏电断路器工作原理：
图中是某三相四线制供电系统的漏电保护电气 原理图。图中TA为零序电流互感器，GF为主开关，TL为 主开关GF的分励脱扣器线圈。
在被保护电路工作正常、没有发生漏电或触电的 情况下，由基尔荷夫定律可知，通过TA一次侧电流的相 量和等于零。即 IL1+IL2+IL3+IN＝0此时，TA二次侧不 产生感应电动势，漏电保护装置不动作，系统保持正常 供电。
★正常工作条件下的参数 ☆额定电压； ☆额定电流； ☆保护特性；
★短路工作条件下的参数 ☆短时耐受电流； ☆短路分断能力；
★特殊使用环境的考虑 ☆多尘环境； ☆腐蚀环境； ☆高温环境； ☆高原地区； ☆特殊场所；
低压断路器的其他电气特性： ★要考虑的其他电气参数及特性
☆额定冲击耐受电压Uimp ； ☆额定频率； ☆机械寿命及电气寿命； ☆分断时间； ☆动作延时时间；
因此 在进行配电设计时要根据项目的不 同情况来考虑配电方案，应做到考虑周到， 优化简化配电系统的保护装置，提高系统的 可靠性，杜绝危险隐患。
上级开关不动作 减小故障面
下级开关动作 短 路 25
★E-断路器间选择性的设置
选择性的设置：
一般断路器实现上下级之间的选择性方法有两种：电流选择性和时间选择性。前者对于过 载情况，基于脱扣器长延时整定电流值不同；后者对于小短路电流情况，基于上下级脱扣器时 间整定值的不同，上级断路器的脱扣器具有短延时，下级断路器的脱扣应更快或仅有瞬动短路 保护，以实现上下级之间时间上的选择性。
当被保护电路发生漏电或有人触电时，由于漏电 电流的存在，通过TA一次侧各相负荷电流的相量和不再 等于零，即 IL1+IL2+IL3+IN≠0产生了剩余电流，TA二 次侧线圈就有感应电动势产生，此信号经中间环节进行 处理和比较，当达到预定值时，使主开关分励脱扣器线 TL通电，驱动主开关GF自动跳闸，迅速切断被保护电路 的供电电源，从而实现保护。
断路器的原理和技术参数PPT学习教案
IN ≥ Imax IN --电器设备在额定环境温度下的长期允许电流 Imax -电器所在回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流 （3）当地环境条件
海拔修正UN 一般设备用于<1000m 110kV及以下<2000m 1000~3500m -1%/100m 否则采用高原型设备或外绝缘高一 级
温度修正IN 电气设备额定环境温度40 40~60度，-1.8%/度；低于40度，+0.5%/度，最大小于1.2IN
第4页/共33页
(4) 去游离的形式
复合去游离 正负粒子中和 降低电子速度措施： 拉长电弧（降低电场力）； 加快电弧的冷却（降低热运动）； 加大气体介质的压力（碰撞阻止电子运动） 气体介质吸附电子能力强（增大电子质量）
扩散去游离 带电粒子从电弧内部逸出 浓度扩散 ； 温度扩散 ；
措施：用高速冷气吹弧
第26页/共33页
典型回路最大持续工作电流Imax的计算(1)-发电机回路
发电机回 路上的 设备： 与发电 机串联 的断路 器、隔 离开关 、电流 互感器 、导线 等。 求: 正 常工作 时流过 这些设 备的最 大电流 计算目的 ：选择 这些设 备的额 定电流 >
--由灭弧装置的结构 和灭弧 介质的 性质决 定 -与线路 参数、 负荷性 质等有 关
Ud (t) Ur (t)
U
Ur
1
d
Ur
2
第7页/共33页
近阴极效应: 在电流过零瞬间，介质强度突然升高
第8页/共33页
5、高压断路器熄灭交流电弧的基本方法
(1)利用灭 弧介质 ：介质 特性决 定去游 离程度 ，传热 能力、 介电强 度、热 游温度 和热容 量。
典型回路最大持续工作电流Imax的计算(5)-出线回路
海拔修正UN 一般设备用于<1000m 110kV及以下<2000m 1000~3500m -1%/100m 否则采用高原型设备或外绝缘高一 级
温度修正IN 电气设备额定环境温度40 40~60度，-1.8%/度；低于40度，+0.5%/度，最大小于1.2IN
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(4) 去游离的形式
复合去游离 正负粒子中和 降低电子速度措施： 拉长电弧（降低电场力）； 加快电弧的冷却（降低热运动）； 加大气体介质的压力（碰撞阻止电子运动） 气体介质吸附电子能力强（增大电子质量）
扩散去游离 带电粒子从电弧内部逸出 浓度扩散 ； 温度扩散 ；
措施：用高速冷气吹弧
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典型回路最大持续工作电流Imax的计算(1)-发电机回路
发电机回 路上的 设备： 与发电 机串联 的断路 器、隔 离开关 、电流 互感器 、导线 等。 求: 正 常工作 时流过 这些设 备的最 大电流 计算目的 ：选择 这些设 备的额 定电流 >
--由灭弧装置的结构 和灭弧 介质的 性质决 定 -与线路 参数、 负荷性 质等有 关
Ud (t) Ur (t)
U
Ur
1
d
Ur
2
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近阴极效应: 在电流过零瞬间，介质强度突然升高
第8页/共33页
5、高压断路器熄灭交流电弧的基本方法
(1)利用灭 弧介质 ：介质 特性决 定去游 离程度 ，传热 能力、 介电强 度、热 游温度 和热容 量。
典型回路最大持续工作电流Imax的计算(5)-出线回路
断路器及图示介绍
断路器按其使用范围分为高压断路器，和低压断路器，高低压界线划分比较模糊，一般将3kV以上的成为高压电器。
低压断路器又称自动开关，它是一种既有手动开关作用，又能自动进行失压、欠压、过载、和短路保护的电器。
它可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。
而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件，一获得了广泛的应用。
分类：按操作方式分有：电动操作、储能操作和手动操作。
按结构分有：万能式和塑壳式。
按使用类别分有：选择型和非选择型。
按灭弧介质分有：油浸式、真空式和空气式。
按动作速度分有：快速型和普通型。
按极数分有：单级、二级、三级和四级等。
按安装方式分有：插入式、固定式和抽屉式等。
高压断路器(或称高压开关)是变电所主要的电力控制设备,具有灭弧特性,当系统正常运行时,它能切断和接通线路及各种电气设备的空载和负载电流;当系统发生故障时,它和继电保护配合,能迅速切断故障电流,以防止扩大事故范围.因此,高压断路器工作的好坏,直接影响到电力系统的安全运行；高压断路器种类很多，按其灭弧的不同，可分为：油断路器（多油断路器、少油断路器）、六氟化硫断路器（SF6断路器）、真空断路器、压缩空气断路器等高压开关额定电压1kV及以上主要用于开断和关合导电回路的电器。
高压负荷开关高压负荷开关是一种功能介于高压断路器和高压隔离开关之间的电器，高压负荷开关常与高压熔断器串联配合使用；用于控制电力变压器。
高压负荷开关具有简单的灭弧装置，因为能通断一定的负荷电流和过负荷电流。
但是它不能断开短路电流，所以它一般与高压熔断器串联使用，借助熔断器来进行短路保护。
功能在规定的使用条件下，可以接通和断开一定容量的空载变压器（室内315KVA，室外500KVA）；可以接通和断开一定长度的空载架空线路（室内5KM，室外10KM）；可以接通和断开一定长度的空载电缆线路。
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05 / 2001 - 15
弹簧操动机构
弹簧类型
盘簧
+ 储存能量很高 - 随着时间推移能
量会损失
螺柱型拉簧
1 + 受力均匀可靠性
很高 - 储存能量较低 - 当弹簧断裂后能
量消失 - 弹簧断裂会损坏
其它部件
螺柱型压簧
+受力均匀可靠 很高
+ 弹簧断裂后仍可 保存能量
碟簧
+ 储存能量高 - 滞后现象 - 力非线性
触头分开
合闸位置
s [mm]
分闸位置
触头分开过程 灭弧室内的灭弧压力
I [kA] p [MPa]
短路电流
10
20
30
40
t [ms]
05 / 2001 - 9
第三代断路器
静触头 喷口 电弧 动触头
导流板 热膨胀室
气体流动模型
05 / 2001 - 10
S1 F1
剖面图
1 高压接线端 2 灭弧室瓷套 3 支柱瓷套 4 分子筛 5 横梁 6 传动箱 7 支架 8 连杆 9 操动机构箱 10 断路器位置指示器 11 合闸弹簧位置指示器 12 密度计 13 分闸弹簧 14 绝缘拉杆
1 拐臂 2 传动箱 3 分闸弹簧 4 绝缘拉杆 5 凸轮 6 链轮 7 合闸掣子 8 合闸脱扣器 9 锁定销 10 链条 11 跳闸脱扣器 12 电动机 13 链条 14 分闸掣子 15 传动拐臂 16 锁定掣子 17 缓冲器 18 合闸滚轮 19 合闸弹簧
05 / 2001 - 14
CRR5 型弹簧操动机构
05 / 2001 - 16
S1-123 F1 126 kV/3150/31.5 kA
2945
2300
4140
05 / 2001 - 17
S1-145 F1 145 kV/3150 A/40 kA
2945
2300
5120
05 / 2001 - 18
传动箱 52-170 kV
05 / 2001 - 19
合闸位置
开断过程
分闸位置
短路电流 恢复电压
05 / 2001 - 7
第三代自能式FXT型SF6断路器
电流开断
1 静触头部分 2 热膨胀室 3 静活塞 VD 热膨胀室体积 VH 辅助压气体积
a 合闸位置 b 开断短路电流 c 开断小电流 d 分闸位置
05 / 2001 - 8
第三代断路器
灭弧压力的计算
125 kV高压断路器 第一座大功率试验站 100 kV, 9 kA的油和空气断路器 AEG 获得SF6气体开断专利 第一代双压式SF6断路器 第二代单压式SF6断路器 第三代自能式FXT型SF6断路器 S1－F型自能式SF6断路器
05 / 2001 - 4
SF6 气体
• AEG 获得SF6气体开断专利 • 1960年首先应用于开关设备 • 无色、无味 • 无毒、不易燃 • 密度是空气的5倍 • 化学性能稳定、惰性 • 很好的开断电弧特性 • 吸附电子能力明显
05 / 20Biblioteka 1 - 26谢谢05 / 2001 - 5
第一代双压式SF6断路器
高压储气室 吹气阀 动触头 灭弧室单元
电容器
跳闸弹簧
绝缘拉杆
高压气体
高压SF6气体储气罐
压缩机
Al2O3
跳
闸 弹 器簧
过 滤 Off
空气室
双喷口
吹气阀 高压储气室
管
低压器室
05 / 2001 - 6
第二代单压式SF6断路器
电流开断
1 静触头 2 喷口 3 动触头 4 压气缸 5 静活塞
3500 3000 2500 2000 1500 1000
500 0
S1-145 P
1972
FXT12
1988
S1-145 F
GL 312
1990
1999
05 / 2001 - 13
CRR5 型弹簧操动机构
示意图说明
1
2
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
19 18
17 16 15 14 13
0.3
0.2
0.1
1
53.4 g / l
2
46.1
g/ l 42.1
g/
l
3
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 T (癈 )
a 液态 b 气态
1 额定压力 2 报警压力 3 闭锁压力
05 / 2001 - 25
S1 型断路器
优点
第三代灭弧室所需的操作能量很低 配螺柱压簧低能量操动机构 分闸弹簧在SF6气体中 不会腐蚀 带温度补偿压力表 带膨胀螺栓减压装置 安装和投运快速、简单 检查和维修间隔周期长
2001
S1型 SF6 断路器
S1-145 SF6 断路器
05 / 2001 - 2
S1
引进原德国AEG公司技术的成熟产品 国内销售业绩: 自1986年起约1300台
全球销售业绩: 约22,000台
05 / 2001 - 3
高压断路器
断路器技术发展过程
1909 1912 1933 1938 1957 1962 1988 1989
05 / 2001 - 11
断路器
故障概率比较
国际权威机构对高压断路器可靠性的调查：
I 断路器的故障原因: 机械 控制
} 68%
44 % 24 %
II 各类型操动机构的故障概率:
液压
0,029
气动
0,008
弹簧
0,004
结论：弹簧操动机构的可靠性最高
05 / 2001 - 12
操作一个极的功率消耗
带分闸弹簧的传动箱 52-170 kV
05 / 2001 - 20
动触头
05 / 2001 - 21
开断单元
05 / 2001 - 22
静触头
05 / 2001 - 23
密封圈
05 / 2001 - 24
SF6 气体压力表
SF6 气体压力曲线
pe (MPa)
0.8
a
b
0.7
0.6
0.5
0.4
弹簧操动机构
弹簧类型
盘簧
+ 储存能量很高 - 随着时间推移能
量会损失
螺柱型拉簧
1 + 受力均匀可靠性
很高 - 储存能量较低 - 当弹簧断裂后能
量消失 - 弹簧断裂会损坏
其它部件
螺柱型压簧
+受力均匀可靠 很高
+ 弹簧断裂后仍可 保存能量
碟簧
+ 储存能量高 - 滞后现象 - 力非线性
触头分开
合闸位置
s [mm]
分闸位置
触头分开过程 灭弧室内的灭弧压力
I [kA] p [MPa]
短路电流
10
20
30
40
t [ms]
05 / 2001 - 9
第三代断路器
静触头 喷口 电弧 动触头
导流板 热膨胀室
气体流动模型
05 / 2001 - 10
S1 F1
剖面图
1 高压接线端 2 灭弧室瓷套 3 支柱瓷套 4 分子筛 5 横梁 6 传动箱 7 支架 8 连杆 9 操动机构箱 10 断路器位置指示器 11 合闸弹簧位置指示器 12 密度计 13 分闸弹簧 14 绝缘拉杆
1 拐臂 2 传动箱 3 分闸弹簧 4 绝缘拉杆 5 凸轮 6 链轮 7 合闸掣子 8 合闸脱扣器 9 锁定销 10 链条 11 跳闸脱扣器 12 电动机 13 链条 14 分闸掣子 15 传动拐臂 16 锁定掣子 17 缓冲器 18 合闸滚轮 19 合闸弹簧
05 / 2001 - 14
CRR5 型弹簧操动机构
05 / 2001 - 16
S1-123 F1 126 kV/3150/31.5 kA
2945
2300
4140
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S1-145 F1 145 kV/3150 A/40 kA
2945
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传动箱 52-170 kV
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合闸位置
开断过程
分闸位置
短路电流 恢复电压
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第三代自能式FXT型SF6断路器
电流开断
1 静触头部分 2 热膨胀室 3 静活塞 VD 热膨胀室体积 VH 辅助压气体积
a 合闸位置 b 开断短路电流 c 开断小电流 d 分闸位置
05 / 2001 - 8
第三代断路器
灭弧压力的计算
125 kV高压断路器 第一座大功率试验站 100 kV, 9 kA的油和空气断路器 AEG 获得SF6气体开断专利 第一代双压式SF6断路器 第二代单压式SF6断路器 第三代自能式FXT型SF6断路器 S1－F型自能式SF6断路器
05 / 2001 - 4
SF6 气体
• AEG 获得SF6气体开断专利 • 1960年首先应用于开关设备 • 无色、无味 • 无毒、不易燃 • 密度是空气的5倍 • 化学性能稳定、惰性 • 很好的开断电弧特性 • 吸附电子能力明显
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第一代双压式SF6断路器
高压储气室 吹气阀 动触头 灭弧室单元
电容器
跳闸弹簧
绝缘拉杆
高压气体
高压SF6气体储气罐
压缩机
Al2O3
跳
闸 弹 器簧
过 滤 Off
空气室
双喷口
吹气阀 高压储气室
管
低压器室
05 / 2001 - 6
第二代单压式SF6断路器
电流开断
1 静触头 2 喷口 3 动触头 4 压气缸 5 静活塞
3500 3000 2500 2000 1500 1000
500 0
S1-145 P
1972
FXT12
1988
S1-145 F
GL 312
1990
1999
05 / 2001 - 13
CRR5 型弹簧操动机构
示意图说明
1
2
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
19 18
17 16 15 14 13
0.3
0.2
0.1
1
53.4 g / l
2
46.1
g/ l 42.1
g/
l
3
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 T (癈 )
a 液态 b 气态
1 额定压力 2 报警压力 3 闭锁压力
05 / 2001 - 25
S1 型断路器
优点
第三代灭弧室所需的操作能量很低 配螺柱压簧低能量操动机构 分闸弹簧在SF6气体中 不会腐蚀 带温度补偿压力表 带膨胀螺栓减压装置 安装和投运快速、简单 检查和维修间隔周期长
2001
S1型 SF6 断路器
S1-145 SF6 断路器
05 / 2001 - 2
S1
引进原德国AEG公司技术的成熟产品 国内销售业绩: 自1986年起约1300台
全球销售业绩: 约22,000台
05 / 2001 - 3
高压断路器
断路器技术发展过程
1909 1912 1933 1938 1957 1962 1988 1989
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断路器
故障概率比较
国际权威机构对高压断路器可靠性的调查：
I 断路器的故障原因: 机械 控制
} 68%
44 % 24 %
II 各类型操动机构的故障概率:
液压
0,029
气动
0,008
弹簧
0,004
结论：弹簧操动机构的可靠性最高
05 / 2001 - 12
操作一个极的功率消耗
带分闸弹簧的传动箱 52-170 kV
05 / 2001 - 20
动触头
05 / 2001 - 21
开断单元
05 / 2001 - 22
静触头
05 / 2001 - 23
密封圈
05 / 2001 - 24
SF6 气体压力表
SF6 气体压力曲线
pe (MPa)
0.8
a
b
0.7
0.6
0.5
0.4