真空断路器与SF6断路器的比较

真空断路器与SF6断路器的比较
40.5kV真空断路器与SF6断路器选用比较
1、从巴申曲线理论上看，真空断路器非常适合额定电压40.5kV及40.5kV以下的断路器灭弧及绝缘，而额定电压在72.5kV及72.5kV以上的SF6断路器在灭弧原理及绝缘性能上有较大的优越性。

2、根据京都协议，SF6 气体属于温室效应气体，属于将来被禁止使用的气体。

从产品发展方面看，SF6 气体被其他介质取代是一种趋势。

3、从产品运行可靠性看真空断路器如果发生故障不会使事故扩大，而SF6 产品如果发生故障，就会发生SF6气体爆炸，产生有害有毒的气体，危及人身安全。

4、真空断路器属于适用频繁操作，真空灭弧室的零、部件属于终身免维修产品，而SF6断路器规定满容量开断3-6次后，就必须对SF6灭弧室的触头和相应的灭弧室零部件进行更换、维护。

5、真空断路器灭弧室内、外气压差为1个标准大气压，在真空封接炉直接焊接而成的，真空灭弧室的漏气率小于万分之四；而SF6断路器灭弧室内、外气压差为4-6个标准大气压，由于断路器灭弧室是通过装配而成的，且有许多的密封面，所以SF6断路器的漏气率相对很高，可达百分之一到百分之三。

6、从性能参数看，真空断路器额定短路开断电流可达31.5kA，额定短路开断电流开断次数为20次，机械寿命10000次，比较容易达成；而SF6断路器由于需要很大操作功，要完成以上的参数困难很大，而且加工成本较高。

真空断路器和sf6断路器的应用!
时间: 2008年12月05日来源:本站原创作者: 佚名浏览次数:
SF6断路器和真空断路器受到了世界各地的青睐。

在欧洲和大多数中东国家，趋向于使用SF6断路器；在日本和美国，喜欢采用真空断路器；而在其他地区，两种技术几乎同样流行。

多油和少油技术仍被中国、东欧、印地安和拉丁美洲等地区使用，但很快会被SF6断路器和真空断路器的技术所取代。

下面本文主要对真空断路器和SF6断路器的发展趋势、技术性能及适用范围，作简单论述。

发展趋势
SF6中压断路器目前采用“自吹”型系统，自动吹气型断路器的能量比较小，但具有良好的性能。

真空断路器触头在分、合闸操作时，必须具有较高的抗电弧腐蚀性能；当开断小电流时，应具有低截流性能。

研究表明：铜、铬合成材料是最好，是最能满足要求的触头材料，而含铬量为20%-60%的铜、铬合成材料，现在已被用作触头的标准材料。

最初采用特殊开关的触头，目的是防止电弧接触面上的径向磁场，强迫弧根连续不断地沿触头表面旋转，从而避免了局部过热和不均匀的磨损。

对触头开关更进一步的改进是轴向磁场的开发，该轴向磁场能将弧根均匀地分配在整个触头表面。

从表面上看，断路器的机构仅仅是实现简单的“分--合”或“合—分”功能。

当到达所要求的位置时，要确保触头保持在该位置上，直到接到改变位置的命令为止。

因此，机构是一个典型的双稳态执行机构，其性能要高度可靠。

永磁操动机构包括固定式叠片铁心、永久磁铁、合闸和分闸线圈及专用电子装置等，能提供所有电子式的辅助功能，例如联锁、分闸、合闸等，还包括自诊断设施。

随着永磁操动机构的机械系统的大大简化，部件的大量减少，使故障的机率也相应降低。

新型的磁力操动机构真空断路器和磁力操动机构SF6断路器，与先前的设计一样，相互具有完全的可互
换性。

这种可互换性，能以最少的投资将现有开关柜重新装备。

传感元件和电子设备的集成采用合适的软件和必需的电流、电压传感元件，将保护功能集成在断路器的控制系统中，使断路器成为一个完整的具有保护和切换功能的智能型自动化装置，并达到最高的可靠性目标；减少部件接口的数量，以方便在中压二次配电系统中应用。

这也是目前低压配电系统的发展现状。

技术性能
电气和机械寿命使用效果表明，真空断路器和SF6断路器可免维护。

高质量的SR6断路器和真空断路器，完全满足国际电工委员会标准IEC60056《高压交流断路器》中，B 级断路器的要求。

这就是说，B级断路器在预期寿命内，对断口部件不需要维护，而仅需要对其他部件进行维护。

IEC根据断路器所连接的架空线网络和是否采用重合闸等使用条件，规定了断路器应能完成的操作次数。

操作过电压SF6断路器具有低操作过电压水平，而无需外加任何装置。

采用现代触头材料的真空断路器，也呈现出低水平的截断电流。

然而，在特殊的使用场合，可能需要进行详细的系统参数研究，以确定是否需要装设专门限制过电压的装置，这主要取决于工业安装设备的特性。

适用范围
1. 架空线路和电缆：当用于切断和保护以架空线为主的配电网时，真空断路器和SF6断路器均能满足要求。

2. 变压器：现代真空断路器和SF6断路器，适合切断空载变压器的励磁电流，而过电压倍数低于
3.0。

在某些特殊场合，如用真空断路器来切断工业设备中的干式变压器，则推荐装设避雷器。

3. 电容器组：这两种断路器均适用于电容器组无重燃切换。

当成组切换时，可能需要装设电抗器，以便冲击电流。

断路器的同步控制技术是解决这个问题的一种有效方案，特别是SF6断路器适用于额定电压高于27千伏的场合。

4.电弧炉：切换电弧炉的特点是操作频繁、大电流、短间隔。

真空断路器特别适用于这种场合。

5. 并联电抗器：SF6断路器适用于切换并联电抗器，通常其过电压倍数低于2.5。

当使用真空断路器时，在某些情况下可能需要外加限制过电压的措施。

6.电气化铁路牵引：原则上，这两种断路器均可采用，但在某些低频电源的场合(如16.67赫兹)，则推荐采用真空断路器。

从使用观点看，这两种断路器在技术上是互补的。

经济因素、使用者的爱好、制造能力和特殊切换要求等，是决策者确定断路器形式的主要因素。

断路器与工作条件的匹配、频繁切换等特殊要求，可能是影响选择断路器型式的次要因素。

此时，需要进行综合性研究，以便作出最好的选择。

中压开关柜内真空和SF6断路器应用中压开关柜内真空和SF6断路器应用
摘要：主要论述了中压开关柜内真空和SF6断路器的选用问题，并列举了典型的应用实例，可供产品开发和设计参考。

关键词：断路器选择应用
1前言
SF6和真空开关柜受到世界各地的青睐，表1粗略示出了1998年各种中压开关柜在世界各地的占有份额。

在欧洲和大多数中东国家趋向于用SF6断路器；在中国、日本和美国明显喜欢采用真空断路器；而在其他地区，两种技术几乎同样流行。

多油和少油技术在中国、东欧、印地安和拉丁美洲等地区仍有少量使用，但趋势十分明显，将很快被SF6和真空技术所取代。

表2列出了ABB公司近几年中SF6和真空断路器的市场占有情况。

可见，ABB公司在两种技术的发展上是互补的。

近年来，国内外对两种技术的最新、最重要的发展是采用永磁操动机构，并将有关的传感元件集成在开关柜内。

2电弧遮断特性
2.1SF6断路器
SF6中压断路器目前采用自吹型系统。

自动吹气型断路器的操作能量比较小，但具有良好的性能，如切断短路电流时电弧能量小，其电气寿命较长；开断小的感性电流时，其过电压倍数低于2.5倍。

2.2真空断路器
真空断路器触头在分、合闸操作时必须具有高的抗电弧腐蚀性能；当开断小电流时，应具有低截流性能。

对材料的研究表明，铜、铬合成材料是最好、最能满足要求的触头材料，而含铬量为20%~60%的铜、铬合成材料，现在已被用作触头的标准材料。

最初采用特殊形状的触头，以防止电弧接触面上的径向磁场，强迫弧根连续不断地沿触头表面旋转，从而防止局部过热和不均匀的磨损。

对触头形状更进一步的改进是轴向磁场的开发，该轴向磁场能将弧根均匀地分配在整个触头表面。

3SF6和真空断路器的发展趋势
3.1永磁操动机构
从表面上看，断路器的操动机构仅是实现简单的“分－合”或“合－分”功能。

当到达所要求的位置时，要确保触头保持在该位置上，直到接到改变位置的命令为止。

因此，操动机构是一个典型的双稳态执行机构，其性能要高度可靠。

以往，长期采用机械弹簧和凸轮机构。

永磁操动机构包括固定式叠片铁心、永久磁铁、合闸和分闸线圈及专用电子装置等，能提供所有电子式的辅助功能，如联锁、分闸、合闸等，还包括自诊断设施。

电解电容提供分合闸线圈所需的冲击功率。

永磁操动机构的机械系统大大简化了，其部件的大量减少，使故障的几率也相应降低，从而降低了操动梦见的维护水平[2]。

新型的真空和SF6磁力操动机构断路器，与先前的设计一样，相互具有完全的可互换性。

这种可互换性，能以最少的投资将现有开关柜重新装备。

3.2传感元件和电子设备的集成
采用合适的软件和必需的电流、电压传感元件，将保护功能集成在断路器的控制系统中，使断路器成为一个完整的具有保护和切换功能的智能型自动化装置，并达到最高的可靠性目标，最少的部件接口，以方便在中压二次配电系统中应用。

这也是目前低压配电系统的发展现状。

4技术性能
4.1电气和机械寿命
使用经验表明，真空和SF6断路器均可认为是免维护的。

高质量的SF6断路器和真空断路器完全满足IEC60056中B级断路器标准要求。

这就是说，B级断路器在预期寿命内对断口部件不需要维护，而仅需要对其他部件进行维护。

IEC根据断路器所连接的架空线网络和是否采用重合闸等使用条件，规定了断路器应能完成的操作次数。

4.2操作过电压
SF6断路器具有低的操作过电压水平，而无需外加任何装置。

采用现代触头材料的真空断路器，也呈现出低水平的截断电流。

然而，在特殊的使用场合，可能需要进行详细的系统参数研究，以确定是否需要装设专门的限制过电压的装置，这主要取决于工业安装设备的特性。

5应用举例
（1）架空线路和电缆：当用于切断和保护架空线配电网时，真空和SF6断路器均满足要求。

（2）变压器：现代真空和SF6断路器适合切断空载变压器的励磁电流，而过电压倍数低于3.0。

在某些特殊场合，如用真空断路器来切断工业设备中的干式变压器时，则推荐装设避雷器。

（3）电动机：当断路器用于切断电动机时，必须对操作过电压的问题给予充分的注意。

过电压的目标限值为小于2.5倍，两种断路器均可达到。

当真空断路器用来切断小电动机时（起动电流小于600A），由于电弧多次重燃的缘故，可能需要采取限制过电压的措施，而这种现象出现的概率很低。

（4）电容器组：两种技术均适用于电容器组无重燃切换。

当成组切换时，可能需要装设电抗器，以便限制冲击电流。

断路器的同步控制技术是解决这个问题的一种有效方案。

特别推荐SF6断路器应用于额定电压高于27kV的场合。

（5）电弧炉：切换电弧炉的特点是操作频繁、大电流、短间隔。

真空断路器特别适用于这种场合。

（6）并联电抗器：SF6断路器适用于切换并联电抗器，通常其过电压倍数低于2.5。

当使用真空断路器时，在某些情况下可能需要外加限制过电压的措施。

（7）电气化铁路牵引：原则上，两种断路器均可采用，但在某些低频电源的场合（如16.67Hz），则推荐采用真空断路器。

6 结语
从使用观点看，SF6和真空两种技术是互补的。

经济因素、使用者的爱好、国家中的习惯、制造能力和特殊切换要求等，是决策者确定断路器型式的主要因素。

断路器与工作条件的匹配、频繁切换等特殊要求，可能是影响选择断路器型式的额外因素，此时，可能需要进行综合性研究，以便做出最好的选择。

参考文献：
[1]Guenter Leohardt, Mauro Marchi, Giandomenico Livetti. Choosing the Right MV Circuit Breaker[J]. ABB Review, 2000 (4):26-34.
[2]林莘，永磁机构真空断路器[M]，北京：机械工业出版社，2002.。