| 六氟化硫斷路器工作原理分析 |
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1．六氟化硫斷路器的特點(diǎn)有哪些？
六氟化硫斷路器是采用惰性氣體六氟化硫（SF6）作為滅弧和絕緣介質(zhì)的一種斷路器。SF6是由化學(xué)元素硫（S）的氟（F）合成的一種化學(xué)氣體。它的分子量比空氣重5倍，是無色、無味、無毒、不燃的氣體。SF6氣體分子具有很強(qiáng)的負(fù)電性，其正離子可以吸附電子形成中性質(zhì)點(diǎn)，其正負(fù)離子運(yùn)動速度較慢，復(fù)合能力較強(qiáng)。因此在SF6氣體中就不含有自由電子，使得其絕緣性能非常良好。在2－3個表壓下可以達(dá)到變壓器油的絕緣強(qiáng)度。由于FS6具有良好的高溫導(dǎo)熱性和強(qiáng)大的捕捉電子能力，在電弧熄滅后能迅速恢復(fù)絕緣。所以SF6的滅弧能力要比空氣大100倍。鑒于FS6具有上述優(yōu)越性能，故常以其作為制造高壓斷路器和其它組合電器的介質(zhì)。
2．SF6斷路器有哪些優(yōu)點(diǎn)？
SF6斷路器優(yōu)點(diǎn)是
1）開斷容量大 其額定開斷電流可達(dá) 40~63 kA，最大可達(dá)80kA。
2）開斷性能優(yōu)異 它不僅開斷短路性能好，而且具有開斷空載長線路和空載變壓器不重燃、過電壓低等優(yōu)點(diǎn)。
3）滅弧室斷口的耐壓高 FS6斷路器的單斷口耐壓和開斷電流參數(shù)，比油或空氣斷路器要高，目前已達(dá)到單斷口耐壓245 kV、 50kA的水平。這樣就為減少超高壓斷路器的斷口數(shù)目、簡化結(jié)構(gòu)以及縮小占地面積提供了優(yōu)越的條件。
4）電氣壽命長，檢修周期長目前SF6斷路器、一般都能達(dá)到額定開斷電流10－25次，檢修周期可達(dá)10－20年。
5）噪聲低、適于頻繁操作。
6）沒有火災(zāi)危險。
3．SF6斷路器有哪些缺點(diǎn)？
SF6斷路器的缺點(diǎn)是：
它的電氣性能受電場均勻程度及水分等雜質(zhì)的影響特別大，需要一套FS6氣體系統(tǒng)，所以對其密封結(jié)構(gòu)、元件結(jié)構(gòu)和FS6氣體的質(zhì)量要求特別高，并需采取專門措施以防低氟化合物對人體及材料的危害和影響。
總之，SF6具有優(yōu)越的性能，故近年來發(fā)展很快，電壓等級在不斷提高。特別是FS6全封閉組合電器的發(fā)展令人矚目。
4．六氟化硫氣體有毒嗎？在使用時應(yīng)注意什么？
純凈的六氟化硫氣體是無毒的惰性氣體。但是六氟化硫氣體的重量是空氣的5倍。在高壓配電室或電纜溝內(nèi)，一旦六氟化硫斷路器內(nèi)部有大量的氣體溢出時，SF6氣體就會不斷地從最低處向高處堆積，而將空氣趕走。當(dāng)人員進(jìn)入室內(nèi)或電纜溝內(nèi)時，因只有SF6氣體吸入人體，從而造成缺氧或窒息。
鑒于上述原因，要求安裝有六氟化硫斷路器的高壓配電室，應(yīng)有良好的自然通風(fēng)，并應(yīng)設(shè)置換氣裝置以定期的換氣。進(jìn)入有FS6氣體溢出的室內(nèi)時，應(yīng)先開啟門窗、起動通風(fēng)設(shè)施，待SF6氣體稀薄后再進(jìn)入。
長期工作環(huán)境下的SF6氣體允許濃度，按照美國衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的建議為0.1％。
5．簡述六氟化硫斷路器的結(jié)構(gòu)。
六氟化硫斷路器主要由斷路器本體、機(jī)械傳動部分和導(dǎo)電回路三部分組成。
（1）斷路器本體
六氟化硫斷路器三極安裝在一個底箱上，內(nèi)部貫通。并在箱內(nèi)有一個傳動軸，由三個主拐臂、三個絕緣拉桿來操動導(dǎo)電桿。每極由上下每個絕緣筒構(gòu)成斷口和極對地的外絕緣，其內(nèi)絕緣則靠六氟化硫氣體來完成。在箱體上有兩個自封閥，其中一個作充放氣用，另一個可供安裝電接點(diǎn)真空壓力表用。
（2）機(jī)械傳動部分
有大軸、拐臂、推桿、主拐臂、分閘彈簧、分閘緩沖、合閘緩沖以及合閘彈簧等。
（3）導(dǎo)電回路
由上接線座、觸指、動觸頭和下接線座等組成。
6．試述六氟化硫斷路器的分、合閘操作過程。
六氟化硫斷路器的分、合閘操作過程如下：
（1）分閘時在斷路器操動機(jī)構(gòu)的作用下，已被預(yù)先拉長的分閘彈簧放能，使得主軸作順時針方向轉(zhuǎn)動，通過主拐臂使得導(dǎo)電桿向下運(yùn)動，直到拐臂上的滾子撞上分閘緩沖器為止，使斷路器完成分閘動作；
（2）合閘時 在斷路器操動機(jī)構(gòu)的作用下，推桿使得主軸按逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時通過主拐臂帶動導(dǎo)電桿向上運(yùn)動，直到滾子撞上合閘緩沖器為止，完成合閘操作。
7．簡述六氟化硫斷路器的滅弧原理。
六氟化硫是一種無色、無味、無毒、不易燃燒的惰性氣體。它作為一種良好的滅弧介質(zhì)，可以適用于各種電壓等級的斷路器。當(dāng)六氟化硫氣體置于2000K的電弧溫度下，可以分解出多種活性離子，并具有電弧熄滅后能迅速復(fù)合、幾乎不留任何殘留物的性能。其絕緣水平不會受到任何影響，電弧也不會重燃。由于六氟化硫斷路器具有良好的密封結(jié)構(gòu)，密封在斷路器內(nèi)的氣體一般不會溢出。
六氟化硫斷路器的滅弧室有三種類型，即雙壓式、單壓式（即壓氣式）和旋弧式。
早期的六氟化硫斷路器沿用了壓縮空氣斷路器的工作原理，其滅弧室為雙壓式滅弧室。現(xiàn)代的六氟化硫斷路器結(jié)構(gòu)已經(jīng)簡化，而采用單壓式。單壓式滅弧室中只充有低壓六氟化硫氣體（約5－7個表壓），分閘時靠動觸頭帶動壓氣活塞，產(chǎn)生瞬時壓縮氣體吹弧，所以又稱為壓氣式斷路器。單壓式六氟化硫斷路器一般帶有壓氣活塞，所以要求的操動功率較大，常需采用氣動或液壓操動機(jī)構(gòu)。
6~35 kV的所謂中壓斷路器也采用單壓式原理。由于所需操動功率較大，所以逐步向旋轉(zhuǎn)磁場吹弧和氣自吹滅弧原理發(fā)展。如上海華通開關(guān)廠自瑞士ABB引進(jìn)的HB系列六氟化硫斷路器，就是依據(jù)上述原理設(shè)計的。其具體的滅弧原理如圖20所示。
斷路器分閘時，動觸頭與靜觸頭分離后，電弧在動觸頭與有弧的靜觸頭間燃燒，并因電流通過磁吹線圈產(chǎn)生縱向磁場，使電弧在磁場作用下高速旋轉(zhuǎn)。電弧旋轉(zhuǎn)燃燒產(chǎn)生的大量熱能使上部小室的氣體壓力驟增，當(dāng)動觸頭移動到某一位置時，動觸管的下部開放，氣流由噴口向下部的低壓室內(nèi)排放，在噴口附近氣流將電弧吹滅。當(dāng)斷路器分?jǐn)嘈‰娏鲿r，由于在HB系列斷路器內(nèi)裝有輔助活塞，因而可利用機(jī)械能產(chǎn)生的壓氣熄滅電弧。
9．試述六氟化硫熱膨脹式斷路器滅弧原理。
熱膨脹式利用電弧本身的能量，加熱滅弧室內(nèi)SF6氣體，建立高壓力，形成壓差，從而達(dá)到吹滅電弧的目的。
這種斷路器的膨脹吹弧分三步：
①被電弧加熱的氣體通過進(jìn)氣孔而進(jìn)入壓力室；
②熱氣與室內(nèi)原有的冷氣混合，形成高壓力低溫混合物；
③當(dāng)電流過零時，混合氣體通過進(jìn)氣孔而返回至斷口，它與周圍氣體混合去[wiki]電離[/wiki]并熄滅電弧。
開斷小電流時，由于電弧能量過小，不足以產(chǎn)生滅弧所需壓力。為此，在壓力室下面設(shè)置了一個輔助氣缸。當(dāng)動觸頭系統(tǒng)相對于固定活塞移動時，在輔助氣缸內(nèi)建立起壓力。輔助氣缸的閥門動作，受壓力室和輔助室內(nèi)的壓力所控制。當(dāng)小電流過零時，壓力室內(nèi)的壓力低于輔助室內(nèi)的壓力，上閥開啟，形成熄滅小電流電弧的助吹，從而增強(qiáng)了開斷小電流的能力。
10． LN2-10型六氟化硫斷路器是如何滅弧的？
LN2－10型六氟化硫斷路器的內(nèi)絕緣采用的是六氟化硫氣體。其滅弧原理采用了旋弧縱吹式和壓氣式相配合的高效滅弧方式。當(dāng)電弧從弧觸指轉(zhuǎn)移到環(huán)形電極上時，電弧電流通過環(huán)形電極流過線圈產(chǎn)生磁場，磁場和電弧電流相互作用使電弧旋轉(zhuǎn)，同時加熱氣體，并使得其壓力升高，從而在噴口形成高速氣流，將電弧冷卻。當(dāng)介質(zhì)絕緣恢復(fù)到一定程度時，電弧在電流過零瞬時熄滅。
填 空 題
1．六氟化硫氣體是一種無色、無味、無嗅、不可燃且不助燃的（墮性）氣體。
2．六氟化硫氣體總的導(dǎo)熱能力比空氣（好）。
3．六氟化硫氣體（不易）導(dǎo)電、（不易）電離且熱穩(wěn)定性高。
4．六氟化硫分子的結(jié)構(gòu)呈正（八）面體，屬于完全對稱形。
;5．六氟化硫分子的硫原子和六個氟原子間以及強(qiáng)的（共價）鍵相連，化學(xué)性能穩(wěn)定，不易導(dǎo)電，不易電離。
6．六氟化硫分子具有極強(qiáng)的（負(fù)）電性。
7．六氟化硫分子體積（大），容易捕獲電子并吸收其能量，生成低活動性的穩(wěn)定負(fù)離子，在電場力的作用下，其自由程（短），運(yùn)動速度（慢），復(fù)合過程（強(qiáng)烈）。
8．六氟化硫在一個大氣壓下其絕緣性能超過空氣的兩倍，在三個大氣壓下其絕緣性能與（變壓器油）相當(dāng)。
9．六氟化硫氣體介電強(qiáng)度恢復(fù)極（快）。
10．六氟化硫氣體在（電弧的高溫）作用下能產(chǎn)生有毒的氟化物。
11．在六氟化硫斷路器中應(yīng)避免使用（硅）材料。利用（吸附劑）可吸收和分解有害化合物，將其減少到可以接受的水平。
12．SF6的電暈起始電壓與擊穿電壓相（近），電暈放電容易發(fā)展成全間隙擊穿。
13．SF6斷路器結(jié)構(gòu)上應(yīng)盡量避免（棱角），采用（同軸圓柱體）結(jié)構(gòu)。
14．實(shí)驗(yàn)證明，破壞臭氧層的主要是（氯）和（溴）原子，而六氟化硫分子中沒有這兩種元素，因此人們不必?fù)?dān)心六氟化硫氣體對臭氧層的破壞。
15．六氟化硫氣體單個分子對溫室效應(yīng)的影響約為二氧化碳?xì)怏w分子的（2500）倍，它對溫室效應(yīng)存在著潛在的危險。
16．世界上每年排放的CO2氣體量為（200億）噸，而SF6的排放量約為（5000）噸，又由于SF6氣體大部分可再生使用，屬于自循環(huán)氣體，所以SF6氣體對溫室效應(yīng)的影響可忽略不計。
17．HPL145/20C1型SF6氣體斷路器是一種（定開距）、（單壓力）、 （雙向縱吹）瓷瓶支柱式高壓開關(guān)。
18．HPL145/20C1型SF6氣體斷路器有（機(jī)構(gòu)箱），（支持瓷套），（開斷元件）三部分組成
判 斷 正 誤 題
1．HPL型斷路器的機(jī)構(gòu)箱由輕型鋁合金鑄成，在三相斷路器中，A相機(jī)構(gòu)箱下部裝有緩沖裝置，C相機(jī)構(gòu)下部裝有分閘彈簧裝置。 （ +）
2．HPL型斷路器的機(jī)構(gòu)箱由輕型鋁合金鑄成，在三相斷路器中，A相機(jī)構(gòu)箱下部裝有分閘彈簧裝置，C相機(jī)構(gòu)下部裝有緩沖裝置。 （ ）
3．六氟化硫氣體是一種無色、無味、無嗅、不可燃且不助燃的墮性氣體。 （ +）
4．六氟化硫氣體是一種無色、無味、無嗅、可燃?xì)怏w。 （ ）
5．HPL145/20C1型斷路器額定電壓為145kV。 （ +）
6．HPL145/20C1型斷路器額定電壓為20kV。 （ ）
7．HPL145/20C1型斷路器額定電流為2kA。 （ +）
8．HPL145/20C1型斷路器額定電流為20kA。 （ ）
9．六氟化硫熱膨脹式斷路器，屬自能吹弧式原理。 （ +）
10．六氟化硫熱膨脹式斷路器，屬外能吹弧式原理。 （ ）
11．六氟化硫氣體單個分子對溫室效應(yīng)的影響約為二氧化碳?xì)怏w分子的2500倍，它對溫室效應(yīng)存在著潛在的危險。 （ +）
12．六氟化硫氣體單個分子對溫室效應(yīng)的影響約為二氧化碳?xì)怏w分子的25倍，它對溫室效應(yīng)存在著一定的危險。 （ ）
13．世界上每年排放的CO2氣體量為200億噸，而SF6的排放量約為5000噸，又由于SF6氣體大部分可再生使用，所以SF6氣體對溫室效應(yīng)的影響可忽略不計。 （ +）
14．世界上每年排放的CO2氣體量為2億噸，而SF6的排放量約為5000萬噸，又由于SF6氣體大部分不可再生使用，所以SF6氣體對溫室效應(yīng)的影響不可忽略不計。（ ）
選 擇 題
1．關(guān)于SF6氣體的敘述正確的是
A、SF6是一種無色、無味、無嗅、不可燃且不助燃的墮性氣體 *
B、SF6是一種有色、有味、無嗅、不可燃且不助燃的墮性氣體。
C、SF6是一種無色、有味、無嗅、可燃的氣體。
D、SF6是一種無色、無味、無嗅、但可助燃的氣體。
2．關(guān)于SF6氣體的敘述錯誤的是
A、六氟化硫氣體的導(dǎo)熱能力比空氣好
B、六氟化硫氣體的熱導(dǎo)率（導(dǎo)熱系數(shù)），在常溫下比空氣低
C、SF6氣體的熱導(dǎo)率（導(dǎo)熱系數(shù)），在常溫下比空氣低，但其分子量大，熱容量大*
D、SF6氣體的熱導(dǎo)率（導(dǎo)熱系數(shù)），在常溫下比空氣高，且分子量大，熱容量大
3．關(guān)于SF6氣體的敘述正確的是
A、六氟化硫氣體易導(dǎo)電、易電離
B、六氟化硫氣體易導(dǎo)電、但不易電離、熱穩(wěn)定性高
C、六氟化硫氣體不易導(dǎo)電、不易電離且熱穩(wěn)定性高 *
D、六氟化硫氣體化學(xué)性能活潑，易溶于水和變壓器油中
4．關(guān)于SF6氣體的敘述錯誤的是
A、六氟化硫分子具有極強(qiáng)的負(fù)電性、
B、六氟化硫分子體積大，容易捕獲電子并吸收其能量，生成低活動性的穩(wěn)定負(fù)離子
C、六氟化硫氣體介電強(qiáng)度恢復(fù)極快
D、六氟化硫氣體即使在電弧的高溫作用下也不能產(chǎn)生有毒的氟化物 *
5．HPL145/20C1型斷路器的機(jī)構(gòu)箱由輕型鋁合金鑄成，在三相斷路器中
A、A相機(jī)構(gòu)箱下部裝有緩沖裝置，C相機(jī)構(gòu)箱下部裝有分閘彈簧裝置。 *
B、A相機(jī)構(gòu)箱下部裝有分閘彈簧裝置，C相機(jī)構(gòu)箱下部裝有緩沖裝置。
C、A相機(jī)構(gòu)箱下部裝有緩沖裝置，B和C相機(jī)構(gòu)箱下部裝有分閘彈簧裝置。
D、A相機(jī)構(gòu)箱下部裝有分閘彈簧裝置，B和C相機(jī)構(gòu)箱下部裝有緩沖裝置。
6．HPL145/20C1型斷路
A、額定電壓145kV、額定開斷電流250A、額定關(guān)合電流（峰值）62.5kA
B、額定電壓145kV、額定開斷電流2500A、額定關(guān)合電流（峰值）62.5kA *
C、額定電壓145kV、額定開斷電流2000A、額定關(guān)合電流（峰值）62.5kA
D、額定電壓145kV、額定開斷電流20kA、額定關(guān)合電流（峰值）62.5kA
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| 出處： 作者：網(wǎng)絡(luò)文摘 |
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