高壓元器件解析

北極星輸配電網訊:斷路器是高壓開關中最重要和結構比較複雜的一種。斷路器按照滅弧原理不同，可分為油斷路器、氣吹斷路器和真空斷路器等。

氣吹斷路器又可分為空氣斷路器和六氟化硫斷路器，採用氣體滅弧，所以不存在變壓器油的火災危險性。

一、空氣斷路器

空氣斷路器是利用高壓空氣滅弧的一種斷路器，壓縮空氣壓力可分為1.0、2.0、2.5MP等，造價為油斷路器的1.5～2倍，而且要有壓縮空氣設備。所以，空氣斷路器主要用於電壓較高和技術性能要求較高的地方。

二、六氟化硫斷路器

六氟化硫斷路器運用六氟化硫氣體滅弧。六氟化硫為惰性氣體，其滅弧能力比空氣高几十倍，但要求斷路器的結構嚴密不漏，並需使用SF6的各種設備。

1、SF6斷路器優缺點的分析

SF6斷路器，是用SF6氣體作為來弧和絕緣介質的斷路器。它與空氣斷路器同屬於氣吹斷路器，不同之處在於：

●工作氣壓較低；

●在吹弧過程中，氣體不排向大氣，而在封閉系統中循環使用。

⑴SF6的優點

SF6的分子和自由電子有非常好的混合性。當電子和SF6分子接觸時幾乎100%的混合而組成重的負離子，這種性能對剩餘弧柱的消電離及滅弧有極大的的使用價值。即SF6具有很好的負電性，它的分子能迅速捕捉自由電子而形成負離子。這些負離子的導電作用十分遲緩，從而加速了電弧間隙介質強度的恢復率，因此有很好的滅弧性能。在1.01×105Pa氣壓下，SF6的滅弧性能是空氣的100倍，並且滅弧後不變質，可重複使用。SF6氣體優良的絕緣和滅弧性能，使SF6斷路器具有如下優點：

開斷能力強，斷口電壓使於做得較高，允許連續開斷次數較多，適用於頻繁操作，噪音小，無火災危險，機電磨損小等，是一種性能優異的"無維修"斷路器。常用的SF6斷路器有LN1-35型、HB36型兩種。

⑵SF6的缺點

純凈的SF6氣體是良好的滅弧介質，若用於頻繁操作的低壓電器中，由於頻繁操作的電弧作用，金屬蒸汽與SF6氣體分解物起反應，結合而生成絕緣性很好的細粉末(氫氟酸鹽、硫基酸鹽等)，沉積在觸頭表面，並嚴重腐蝕觸頭材料，從而接觸電阻急劇增加，使充有SF6氣體的密封觸頭不能可靠地工作。因此對於頻繁操作的低壓電器不適宜用SF6作滅弧介質。

因為SF6氣體在放電時的高溫下會分解出有腐蝕性的氣體，對鋁合金有嚴重的腐蝕作用，對酚醛樹脂層壓材料、瓷絕緣也有損害。若把SF6和N2混合使用，當SF6含量超過20%～30%時，其絕緣強度已和全充SF6時絕緣強度相同，而腐蝕性又大大減少，因此SF6常混合N2使用，在SF6斷路器中，SF6氣體的含水量必須嚴格規定不能超過標準。水會與電弧分解物中的SF4產生氫氟酸(H2O+SF4→SOF2+2HF)而腐蝕材料。當水分含量達到飽和時，還會在絕緣件表面凝露，使絕緣強度顯著降低，甚至引起沿面放電。

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運行經驗及上述論析都表明：SF6斷路器由於絕緣結構體積較小，若SF6氣體的含水量較高，則將使絕緣水平大大下降，接觸電阻急劇增加，在運行中易發生損壞或爆炸事故。因此，各製造廠及運行部門都要求有嚴格的密封工藝，同時規定SF6氣體的含水量不得超過標準。我國的標準是SF6氣體的含水量應小於300ppm(容積比)。

SF6斷路器以SF6氣體為滅弧介質。在正常情況下，SF6是一種不燃、無臭、無毒的惰性氣體，密度約有空氣的2倍。但SF6氣體在電弧作用下，小部分會被分解，生成一些有毒的低氟化物，如SOF2、SF4、SOF4和SO2F2等，對人體健康有影響，對金屬部件也有腐蝕和劣化作用。因此，在SF6斷路器中，一般均裝有吸附裝置，吸附劑為活性氧化鋁、活性碳和分子篩等。吸附裝置可完全吸附SF4氣體在電弧的高溫下分解生成的毒質。

2、SF6斷路器的檢修

⑴SF6斷路器在檢修前，應先將斷路器分閘，切斷操作電源，釋放操作機構的能量，用SF6氣體回收裝置將斷路器內的氣體回收，殘存氣體必須用真空泵抽出，使斷路器內真空度低於133.33Pa。

⑵斷路器內充入合適壓力的高純度的氮氣(純度在99.99%以上)，然後放空，反覆兩次，以盡量減少內部殘留的SF6氣體及其生物。

⑶解體檢修時，環境的空氣相對濕度不得大於80%，工作場所應乾燥、清潔，並應加強通風；檢修人員應穿尼龍工作衣帽，戴防毒口罩、風鏡，使用乳膠薄膜手套；工作場所嚴禁吸煙工作間隙應清洗手如面部，重視個人衛生。

⑷斷路器解體中發現容器內有白色粉末狀的分解物時，應用吸塵或柔軟衛生紙拭凈，並收集在密封的容器中深埋，以防擴散。切不可用壓縮空氣吹或用其他使粉末飛揚的方法清除。

⑸斷路器的金屬部件可用清洗劑或汽油清洗。絕緣件應用無水酒精或丙酮清洗。密封件不能用汽油或氯仿清洗。一般應全部換用新的。

⑹與SF6氣體接觸的零部件及密封圈可塗一薄層HL#8或HL#10聚四氟乙烯潤滑脂密封圈外側法蘭面應塗中性凡土林或#2防凍脂。引進的國外產品應根據使用說明書的要求選用適當油脂。法蘭拚命縫隙及法蘭連接螺絲等處應塗703密封膠密封。

⑺斷路器容器內的吸附劑應在解體檢修時更換，換下的吸附劑應妥善處理防止污染擴散。新換上的吸附劑應先在200～300℃的烘箱中烘燥處理12小時以上，待自然冷卻後立即裝入斷路器，要盡量減少在空氣中的暴露時間。吸附劑的裝入量為充入斷路器的SF6氣體質量的1/10。

⑻斷路器解體後如不及時裝復，應將絕緣件放置在烘箱或烘間內以保持乾燥。

三、真空斷路器

真空斷路器的靜觸頭和動觸頭均放置在真空的玻璃泡中，因而熄弧快，觸頭不致氧化，適合於頻繁操作，也沒有變壓器油的火災危險性。但由於真空度要求為10負四次平方mmHg以上，所以密封比較困難，主要用於操作頻繁的配電系統上。

1、戶內真空斷路器的應用與維護

真空斷路器具有結構緊湊、體積小、重量輕、壽命長、維護量小、防燃、防爆和適於頻繁操作等優點，目前在中壓開關特別是10kV戶內產品中占絕對優勢。國內產品的機械壽命和可靠性還比較低。目前還存在型號繁雜，生產企業眾多，生產水平參差不齊，不少廠家規模過小、裝備水平低、管理不善、產品質量分散性大、不夠穩定等問題。

2、真空斷路器應用中存在的技術問題操作過電壓

真空斷路器在操作時往往會產生較高的截流過電壓和電弧重燃過電壓，在運行管理中，需從技術上防止和抑制過電壓，如適當加大觸頭開距，以抑制電弧重燃過電壓，裝設性能較好的金屬氧化物避雷器或阻容保護裝置進行預防等。

3、真空滅弧室的漏氣問題

隨著真空滅弧室使用時間的增長和開斷次數增多，以及受外界因素的作用，其真空度會逐步下降，影響它的開斷能力和耐壓水平。目前，普遍使用縱向磁場滅弧原理和銅鉻觸頭材料，以減少觸頭燒損，提高電氣壽命。但如果導電杆同心度調整不當，將影響真空滅弧室的封接強度，導致漏氣。為了保證同心度的調整，合理的選擇使用和儲存環境，是解決真空滅弧室漏氣問題的重要措施。

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