sf6断路器基本结构.ppt
49页
SF6 断路器基本结构 及灭弧过程华北电网公司培训中心SF6 断路器基本结构 及灭弧过程o一、SF6 断路器的基本结构组成o二、灭弧室结构及灭弧过程一、SF6 断路器的基本结构组成o（一）SF6 断路器的基本结构o（二）SF6断路器的分类（一）SF6 断路器的基本结构o 1. 导电部分o 2.绝缘部分o 3. 灭弧部分o4. 操动机构1.导电部分o它包括动、静弧触头和主触头或中间触头 以及各种形式的过渡连接等 , 其作用是通 过工作电流和短路电流2.绝缘部分o主要包括 SF6 气 体、瓷套、绝缘拉杆等 , 其作用是保证导电部分对地之间、不同 相之间、同相断口之间具 有良好的绝缘状 态3.灭弧部分o主要包括动、静弧触头、喷嘴以及压气缸 等部件 , 其作用是提高熄灭电弧的能力 , 缩短燃弧时间既要保证可靠地开断大的 短路电流 , 又要保证 开断小电感性电流 不截流 , 或产生的过电压不超过允许值 ; 开断小电容性电流不重燃4.操动机构o主要指各种型式的操动机构和传动机构 , 它的作用是实现对断路器规定的操作程序 , 并使断路器能够保持在相应的分、合闸 位置二）SF6断路器的分类o1.电压等级不同o2.根据结构形式的不同o3.根据所配置操动机构类型的不同o4. 根据单相断口的多少1.电压等级不同o电压等级不同 , 在电力系统中的作用不同 , 是否要求单相重合闸的不同 , SF6 断路 器可分为单相操动式和三相联动式SF6 断 路器 ; 2.根据结构形式的不同o又可分为支柱式SF6 断路器 ( 简称 P- GCB) 、落地罐式 SF6 断路器 ( 简称 T- GCB) 、气体绝 缘金属封闭组合电器 ( 简称 GIS) 用断路器、插接式开关系统 ( 简称 PASS) 用断路器等 ; 3.根据所配置操动机构类型的不同o根据所配置操动机构类型的不同 , 也可分 为液压机构式、气动机构式、弹簧机构式 SF6 断路器等 ;4. 根据单相断口的多少o根据单相断口的多少 , 还可分为单断口和 多断口 SF6 断路器 ; 在多断口 SF6 断路 器的灭弧室上 , 又有带并联电容和并联电 阻之分。
二、灭弧室结构及灭弧过程oSF6 断路器灭弧室结构按灭弧介质压气方 式的不同 , 可分为双压式和单压式灭弧室 : 按吹弧方式不同 , 可分为双吹式和单吹 式、外吹式、内吹式灭弧室 ; 按触头运动 方式的不 同 , 可分为变开距和定开距灭 弧室o（一）、变开距灭弧室o（二）、变开距“自能”式灭弧室o（三）、定开距灭弧室（一）、变开距灭弧室o1、变开距灭弧室的结构形式o2、变开距灭弧室结构的主要特点o3.变开距 灭弧室的基本结构图o4.变开距灭弧室的基本原理o5.变开距灭弧室的动作过程1、变开距灭弧室的结构形式o变开距灭弧室的结构形式是从少油断路器的设计 体系中发展起来的o触头系统有主回路工作触头和弧触头组成工作 触头放在外侧有利于改善散热条件 , 提高断路器 的热稳定 性能灭弧室的可动部分由动触头、 喷嘴和压气缸组成为了使分闸过程中压气缸内 的高压气体能集中从喷嘴向电弧吹气 , 而在合闸 过程中不致在压气缸内形成负压力影响合闸速度 , 故在固定的压气活塞上设置了止回阀合闸时 , 止回阀打开 , 使压气缸与活塞内腔相 通 , SF6 气体从止回阀充人压气缸内 ; 分闸时 , 止回阀 封闭 , 让SF6 气体集中向电弧吹气。
2、变开距灭弧室结构的主要特点o触头开距在分闸过程中不断增大 , 最终的 开距比较大 , 故断口电压可以做得比较高 , 介质强度恢复速度较快喷嘴与触头分 开 , 喷嘴的形状不受 限制 , 可以设计得 比较合理 , 有利于改善吹弧的效果 , 提高 开断能力由于电弧是在触头 运动过程中 熄灭的 , 触头的开距在整个分闸过程中是 变化着的 , 故有变开距之称 3.变开距 灭弧室的基本结构图o图 －1 变开距灭弧室基本结构o ( a ）合闸状态； ( b ）压气过程；（3）吹弧过程； ( d ）分闸状态 o1 一静主触头； 2 一静弧触头； 3 一动弧触头；4一动主触头； 5 一压气缸； o6 －压气活塞； 7 一提升杆； 8 一灭弧喷嘴4.变开距灭弧室的基本原理o在开断电流时 , 由操动机构通过绝缘拉杆 7 使 带有动触头 3 和绝缘喷嘴 8 的压气缸 5 运动 , 使其内部的 SF6 气体受到压缩 , 建立高气压 , 并使高压气体形成高速气流经喷嘴 8 吹向电弧 , 使电弧强烈冷却而熄灭o(1) 合闸状态o(2) 压气过程o(3) 吹弧过程o(4) 分闸状态5.变开距灭弧室的动作过程(1) 合闸状态o(1) 合闸状态。
如 图 －1(a) 所示 , 主触头 1 与弧触头 2 并联 , 电流基本 上经过主触头 1 流 通2) 压气过程o电流已由主触头 1 转移到弧触头 2 上 流通 , 但还没有形成 电弧 , 压气缸 5 中 的 SF6 气体开始被 压缩 , 而其喷嘴 8 还没有被打开 , 这一 阶段可称为压气阶段 如图 -1(b) 所示 3) 吹弧过程o动、静弧触头刚刚分离 并已产生电弧 , 随着动 触头 3 及运动系统继 续向下运动 , 压气缸 5 中的SF6 气体一方面继 续被压缩 , 同时高压气 体经被打开的喷嘴 8 吹向被拉长的电弧 , 当 电流过零时就被熄灭如 图 -1(c) 所示4) 分闸状态o当电孤熄灭之后 , 动 触头 3 及运动系统继 续运动到分闸位置 , 如图 －1(d) 所示 （二）、变开距“自能”式灭弧室o1.变开距“自能”式灭弧室灭弧的基本原理o2.变开距“自能”式灭弧室的断路器的主要优点3.变开距 “ 自能 ”式灭弧室的基本结构 图4.变开距 “ 自能 ” 式灭弧室灭弧的动作 过程1.变开距“自能”式灭弧室灭弧的 基本原理o其灭弧的基本原理是 : 当开断短路电流时 , 依靠短路电流电弧自身的能量来建立熄 灭电弧所需要的部分吹气压力 , 另一部分 吹气压力靠机械压气建立 ; 开断小电流时 , 靠机械压气建立起来的气压熄灭电弧。
所以 , 配置的操动机构基本上仅提供分断 短路电流时动触头运动所需要的能量2.变开距“自能”式灭弧室的 断路器的主要优点o①具有比较好的可靠性 , 由于需要的操动功率小 , 可采用故障率比较低的、不受气候、海拔高度 、环境 条件影响的弹簧操动机构 ; ②在正常的 工作条件下 , 几乎不需要维修 ; ③安装容易 , 体积小 , 耗材少 , 对瓷套的强度要求低 , 轻巧 , 结构简单 ; ④由于需要的操动功率小 , 因而对 构架、基础的冲击力小 ; ⑤具有较低的噪声水平 , 可安装在居民住宅区 ; ⑥不仅适合于大型变电 站 , 也适合于边远山区和农村小型变电站使用 由于是依靠短路电流电弧自身的能量来建立熄灭 电弧所需要的部分吹气压力的 , 故称为 “ 自能 ” 式灭弧室 3.变开距 “ 自能 ”式灭弧室的基本结构图o图 一 2 变开距“自能”式灭弧室的基本结构o ( a ）合闸状态； ( b ）开断短路电流过程； ( c ）开断小电流过程； ( d ）分闸状态o l 一静弧触头； 2 一喷嘴； 3－静主触头；4－动弧触头； 5 －动主触头； 6 一压力室；7－主电流触头；8－止回阀；9－辅助压力室； 10 －圆筒； 11 一止回阀4.变开距 “ 自能 ” 式灭弧室灭弧 的动作过程o(1) 合闸状态o(2) 开断短路电流过程o(3) 开断小电流过程o(4) 分闸状态(1) 合闸状态o此时静弧触头 1 和静 主触头 3 并联到灭弧 室的上部接线端子上 , 电流主要通过主触 头流通 , 如图 －2 (a) 所示。
2) 开断短路电流过程o开始分闸时 , 主触头比弧触头先分开 , 弧触头刚分开的瞬间 , 电弧在静、动弧触头之间形成电弧使压力室 6 里的气体加热 , 气体压力迅速升高到足以熄灭电弧 , 止回阀 8 同时关闭当喷 嘴 2 打开时 , 压力室6 中储存的高压气体 通过喷嘴 2 吹向电弧 , 当电流过零时使之 熄灭而动触头系统在操动机构带动下 , 继续向下运动 , 辅助压力室 9 中的气体压力继续升高到超过止回阀 11 的反作用力 时 , 辅助压力室 9 底部的止回阀 11 打开 , 使辅助压力室 9 中过高的气体压力释放 , 而且止回阀 11 一旦打开 , 要维持分闸的操动力不会很大 , 故不需要分闸弹簧有太大的能量如图－2 (b) 所示3) 开断小电流过程o当开断负荷电流、小电感电流、小电容电流时 , 由于电弧能量不能产生足以熄灭电弧的压力 , 这时必须依靠辅助压气室 9 内储存的高压气体经过止回阀 8 、压气室 6 辅助吹气熄灭电弧压力室 6 向固定的圆筒 10 方向运动 , 使辅助压气 室 9 中的SF6气体受到压缩 , 压力升高 , 止回阀 8 打开 , 使高压气体进入压气室 6, 从而 通过喷嘴 2 产生不太大的气流吹向电弧 , 使电弧冷却而熄灭 , 而不会产生截流过电压。
由于喷嘴较大和压力室 6 的存在 , 使电弧熄灭后 , 在动、静触头之间保持着较高的介质绝缘 强度 , 不会发生热击穿和电击穿而导致开断的失败如图 -2 (c) 所示 (4) 分闸状态o当电弧熄灭之后 , 动触头继续 运动到分闸位置 , 如图 －2 (d) 所示 根据 SF6 断路器 变开距 “ 自能 ” 式灭弧室的基 本元件组成结构可知 , 其绝缘 结构十分简单在断口动、静 触头之间的绝缘介质 , 除了瓷 套外就是 SF6气体 , 其对地绝 缘包括 SF6 气体、瓷套管和 绝缘拉杆因 SF6 断路器是 全密封的结构 , 在正常情况下 不可能象少 油断路器那样容易 进水受潮 , 相应地绝缘试验项 目也比较简单三）、定开距灭弧室o1、定开距灭弧室的基本结构图o2、定开距灭弧室的灭弧原理o3、定开距灭弧室的灭弧过程o4、定开距灭弧室的特点o5、变开距灭弧室和定开距灭弧室 各自的特点比较1、定开距灭弧室的基本结构图图 一3定开距灭弧室的基本结构 ( a ）合闸状态； ( b ）压气过程； ( c ）吹弧过程； ( d ）分闸状态 1 一压气缸； 2 －动触头； 3 一静触头； 4 一压气室； 5 一静触头；6 －固定活塞； 7 一绝缘拉杆2、定开距灭弧室的灭弧原理o断路器的触头由两个带喷嘴的空心静触头和动触 头组成。
断路器的弧隙由两个静触头保持固定的 开距 , 故称为定开距灭弧室o在合闸位置时 , 动触头跨接于两个静触头之间 , 构成电流的通路由绝缘材料制成的固定活塞 和与动触头连成整体的压气缸围成压气室当分 闸操作时 , 操动机构通过绝缘拉杆使压气 缸随 同动触头运动 , 使压气室内的 SF6 气体受到压 缩 , 建立高气压 , 当喷嘴被打开后 , 高压气体形 成高速气流吹向电弧 , 使电弧强烈冷却而熄灭 操动机构通过绝缘拉杆 , 带动动触头和压气缸组 成的可动部分继续运动到分闸位置3、定开距灭弧室的灭弧过程o(1) 断路器合闸状态o(2) 断路器压气过程o(3) 断路器开断短路电流过程o(4) 断路器熄灭电弧后的分闸状态(1) 断路器合闸状态o如图 -3(a) 所示 , 动 触头 2 跨接于两个静 触头 3 和 5 之间 ,构 成电流的通路2) 断路器压气过程o分闸时由绝缘拉杆 7 带动 动触头 2 和压气缸 1 组 成的可动部分运动 , 压气 室 4 内的SF6气体被压缩 , 建立高气压如图 - 3(b) 所示3) 断路器开断短路电流过程o动触头 2 刚刚离开静触 头 3 的瞬间 , 在静触头 3 和动 触头 2 之间便形 成电弧 , 同时 , 将原来动 触头所密封的压气室 4 打开而产生气流 , 吹向两 个带 喷嘴的空心静触头 3 和 5 内孔 , 对电弧进 行纵吹 , 使电弧强烈冷却 而熄灭。
