SF6断路器的发展

SF6气体以其优异的电气性能被广泛应用于高压电器设备作绝缘和灭弧介质,自二十世纪五十年代第一台SF6断路器问世以来,高压断路器得以迅速发展,从结构形式上经历了双压式、单压式、自能式几个发展阶段。

第一代为双压式灭弧原理断路器，其在原理上与充气式空气断路器相同。灭弧室包含了高压力区（1.2～1.5MPa）和低压力区（0.2～0.5MPa）,开断时打开主气阀，高压力的SF6气体通过主气阀，在灭弧室喷口中形成高速气流吹过弧隙喷向低压区,使电流在其过零时熄灭。因为灭弧室结构有两种气体压力存在,所以称它为双压式灭弧室。这种灭弧室虽然工作性能良好,但他必须配置在密封循环中的气体压缩机系统,建立并维持高压力区的气体压力,故而结构复杂,价格昂贵,环境适应能力差,已经被淘汰。

第二代为单压式（又称压气式）灭弧室理断路器，它与第一代SF6断路器相比,具有结构简单、灭弧性能好、可靠性高、生产成本低的特点。这种SF6断路器只需充入较低压力的SF6气体（一般为0.5~0.7MPa，20℃)，分闸时靠动触头带动压气缸运动，进而压缩压气室，来完成吹弧气压的建立。但是,依靠机械运动建立灭弧的高气压,所需操动机构操动功率大,同时开断小电感电流和小电容电流时易产生截流现象。一般配用较大输出功率的液压操动机构。自六十年代以来,单压式断路器得以快速发展并在开断能力和单断口耐受电压方面取得了很大的进步,其满容量开断能力由25kA提高到100kA,单断口电压达到550kV,成为近几十年的主导产品。

第三代为自能式灭弧原理断路器，自能式灭弧室是九十年代以来,随着人们对灭弧室结构、灭弧原理及场理论的不断深人研究的基础上推出的一种崭新的灭弧原理,即自能灭弧原理。它最大限度地利用电弧自身的能量来加热膨胀室中的气体并建立吹弧所需的气体压力以达到熄灭电弧的目的。其主要优点是因采用自能灭弧原理而大大降低了灭弧室所需的操作功,为断路器使用低输出功,高可靠性的弹簧操动机构提供了条件,提高了断路器的可靠性并得到迅速发展。在开断小电感电流和小电容电流时,由于电弧自身的能量不足于加热SF6气体,产生灭弧所需要的高气压,这时依靠机械辅助压气来完成气压的建立,不易产生截流现象。此外由于操作功的显著降低,与压气式灭弧室相比,相同操作功的机构可使断路器获得更高的分闸速度,因此对提高单断口电压,减少超高压或特高压断路器的断口数量,简化断路器结构也有非常重要的意义。