自SF6气体作为绝缘和灭弧介质被成功地应用于断路器后,SF,断路器的研究与应用越来越受到制造厂和用户的重视,在近50a的历史中,高压SF6断路器的发展与应用经历了3个阶段:双压式一单压式一自能膨胀式u双压力式3断路器由于其复杂的压力结构而被淘汰,单「上式朝着单断U超高压、大电流方向发展。目前,我国正处于单压式阶段,而世界上一些国家已进入单断口、超高压、大电流和自能膨胀式阶段。
SF,断路器从60年代才被电力系统陆续应用,它在体积、重量、开断性能、载流能力、电寿命、绝缘性能、技术经济指标、维修,以及环境适用性和成套性等方面都大大优于少油断路器,在高压领域中逐渐取代传统的少油断路器,并以其优异的绝缘性能和灭弧性能在超高压领域中处于垄断地位。随着我国电力系统向大电网、超高压、大容量方向迅速发展,高压开关设备也有了很大进步u在我国电网中363~550kV断路器已被SF6断路器独占,据统计,投用量每年以15%~20%速率增长。城市电网新装126~252kV断路器也大多数采用SF6断路器,12-40.5kV断路器已逐渐被真空或SF6断路器代替。可见,我国已进人高压断路器更新换代时期,为保证电力系统输配电可靠性,对断路器的设计、制造和运行可靠性的要求都将进一步更高。高压SF,自能膨胀式断路器是当今世界高压断路器发展的主流,由于其本身特有的优点,越来越受到用户的欢迎,它的研制也成为我国高压断路器制造业的一个主攻目标。
1高压SF6自能膨胀式断路器现状与发展高压SF6自能膨胀式断路器于80年代后期在国外投人运行,并在90年代进入我国。而此时我国仍然研制和生产SF.压气式断路器。在90年代后期,国外厂商开始在我国设点建厂,合作生产SF6自能膨胀式断路器。在世界t生产SF6自能膨胀式断路器的公司主要有4家:(1)ABB公司,该公司是最早研制开发SF6自能膨胀式断路器的公司,并于1985年将产品投人电网运行,已有产品1999-11-20基金项目:国家自然科学基金资助项目(59977018)电压等级为72.5~170kV,额定电流最大为3 150A,开断电流最大为40kA,断路器的操动机构为弹簧机构和液压弹簧机构(用液压传动,弹簧储能)。(2)GECALSTHOM公司,该公司于1984年开始研究SF6自能膨胀式断路,并于1988年推出产品,产品为72.5420kV瓷柱式和72.5~362kV罐式SF自能膨胀式断路器,开断电流最大为40kA,断路器的操动机构为弹簧机构。最近开发420kV/40kA产品,其满容量开断时操作功比相同等级单压式的减少到(3)AEG公司,该公司于1990年研制出SF6自能膨胀式断路器,已有电压等级为72.5~245kV单断P瓷柱式和罐式产品,额定电流最大为3电流最大为40kA,操动机构为弹簧机构。其中,245kV/3150A/40kA产品操作功仅为压气式的20%,充气量减至40%.该公司还开发出420kV/4000A/50kA双断「」产品,其操动机构仍为弹簧机构。(4)SIEMENS公司,该公司研制SF6自能膨胀式断路器较晚,于1996年首次推出产品,产品参数为145kV/3150A/40kAu以上各公司断路器全部为变熄弧距型式。9 0年代,在我国沿海和经济发达地区大量进口SF6自能膨胀式断路器,且有增无减,:,1996年约200台,以后每年增加50台以上。1992年和1996年分别成立苏州GECALSTHOM公司和北京ABB高压开关设备有限公司,合作生产配弹簧操动机构110kV电压等级的SF6自能膨胀式断路器。我国一些科研机构和制造厂H前也加紧自行设计和研制这种断路器。国外SF6自能膨胀式断路器都做到110kV/3150A/40kA,价格高出国内SF6压气式断路器的1/3,国内合作生产的SFb自能膨胀式断路器价格在前2者之间,有能力与国内生产的SF,压气式断路器争夺市场。
2高压SF6g能膨胀式断路器灭弧原理及特点在SF,断路器中,利用电弧自身能量来熄灭电弧的研究工作首先是从中压领域的旋弧式断路器开始的。其基本原理是电弧在磁场中受磁力作用而高速旋转,电弧在旋转过程中不断接触新鲜的SF6气体,受到冷却以至熄灭;同时,电弧在旋转过程中加热SF6气体,使灭弧室中的SF6气体压力提高,可产生吹弧效果,提高断路器的开断能力。
近十几年来,在sf6压气式断路器喷口电弧特性的研究中,发现喷,高压开关王其平,胡万平,刘亚芳。SF.与其混合气体中电弧动态特性和应用。西安:西安交通大学出版社,1997.王其平。超高压SF6断路器开断过程的数值分析。高压电器。1999,33⑷:7-13.李一滨,王其平,杨涌。喷口电弧二维磁流体动力学(MHD)数学模型。西安交通人学学报,1998,32(6):14.(责任编辑郭晓)