摘要：断路器在电力系统中占据着非常重要的地位，随着科学的发展，六氟化硫断路器应用越来越多，这也需要我们对六氟化硫断路器有所掌握。六氟化硫断路器比油断路器有很多优点，但经过变电所近4年的运行，对12组LW9---66型断路器的监视，也发现LW9---66型断路器存在一些问题或缺陷，通过分析这些问题，使我们对该断路器有更深入的了解，并从中找出解决问题的方法，进行合理的改进，使该断路器更加完善，加强电网安全运行的可靠性。LW9---66/2500—31.5型高压断路器在变电所的应用及故障分析在变电所里，高压断路器是最重要的电器设备之一，它具有完善的灭弧装置。正常运行时，用来接通和开断电路；在电气主接线中，还担任改变主接线运行方式的任务；在检修其他设备时，能隔离带电部分，保证工作人员安全；在故障时，用来开断故障电流，切除故障电路，以提高电力系统运行可靠性。由于它在电力系统中地位的重要性，且操作频繁，故对高压断路器的性能要求也越来越高。六氟化硫断路器就是应运而生的高性能的高压断路器。虽然断路器在绝大部分运行时间中处于静止状态，在电网中它或者可靠地隔断电路的联系，或者接通电路，使巨大的电力源源不断地输向用户。然而，一旦电力系统发生故障或需要改变运行方式，则要求它快速可靠、在数十毫秒的极短时间内准确无误地动作，并且它必须能切断各种大小和类型的电流，防止其他设备遭受短路电流的破坏，保障电力系统的正常工作。这是断路器的两种截然不同的基本运行方式。为了提高电力系统输电的连续性和效率，降低设备故障率，提高断路器工作的可靠性，则对断路器新的灭弧方法、新的材料、新的结构设计有了更高的要求，这也是电力系统占主导地位的少油断路器逐渐被淘汰而被六氟化硫断路器取代的原因。（一）、下面简单介绍一下六氟化硫断路器性能的优越性：六氟化硫断路器即以六氟化硫（SF6）气体作为灭弧介质的，六氟化硫气体出现于1930年，到1940年才被用来作为电气设备的绝缘介质的，直至60年代中期，六氟化硫断路器走上了电力工业实践的舞台，特别在70年代才获得了迅速发展。其优越性如下：1、绝缘特性好。这是由于SF6的分子呈正八面体，属于完全对称型，硫原子被6个氟原子浓密包围，呈强电负性。由于电负性极强，它的共价键的极性也极强，具有键能较大的离子键的作用，所以它是极为稳定的。还由于SF6书无色、无味、无毒、不可燃的惰性气体，其介电强度远远超过传统的绝缘气体，在均匀电场下，SF6的介电强度为同一气压下空气的2.5~3倍，在3个气压下，其介电强度与变压器油相当。其用于电气设备上，可以增加设备的绝缘强度，缩小设备的尺寸，消除火灾，改善电力系统的可靠性。2、灭弧能力强。SF6具有优异的冷却电弧性能，有优良的导热性能，这是因为SF6的分子量大，热容量大，其对流传热能力强，所以它的热传导能力远比空气为好。还有SF6在高温下分解特性，分解反应要吸收能量，除了导热良好使SF6成为灭弧的介质外，SF6吸附自由电子而形成负离子的现象也是其成为优良灭弧介质的原因，以为吸附负电子后，使其外层形成8个电子的稳定结构。3、开断性能好。允许连续开断次数多，检修维护量小，其开断性能在介绍XX型断路器时再介绍。（二）、下面系统的介绍一下LW9---66/2500—31.5型高压六氟化硫断路器在变电所中应用。一、LW9---66/2500---31.5型六氟化硫高压断路器概述。LW9---66/2500—31.5型高压六氟化硫断路器是瓦房店高压开关厂生产的户外三相的高压电气设备。断路器为三相组装在一个框架上配用CT15型弹簧机构，可以就地受控三相联动操作和远距离电控三相联动操作，不能进行单相操作，它除了具有六氟化硫断路器的优点外，还有以下特点：1、它采用了六氟化硫气体作为灭弧介质，六氟化硫气体在开断时被压气筒压缩后喷向电弧并将电弧熄灭。该断路器具有结构简单、良好的开断性能。少油SW---63型系列断路器的最大额定电流为1600A，开断最大电流为24.1kA，而六氟化硫LW9---66/2500—31.5型断路器的额定电流为2500A，开断最大电流为31.5kA。2、操作噪音小，由于断路器密封与大气隔绝，所以操作时没有气体喷出的噪音。3、结构简单，尺寸紧凑，灭弧室采用的单断口，没有其它阀系统，所以结构非常简单，尺寸紧凑。4、检修维护量小，由于结构简单，并且断路器、触头在六氟化硫气体中开断时烧损量小，所以断路器的维护工作量小，检修周期比较长。5、断路器弹簧储能机构性能优越。断路器合闸后，断路器开始储能，储能后，断路器可以完成一个：分----合----分过程，保证系统安全运行。6、安全可靠。六氟化硫气体是无毒不可燃的，而且因为灭弧室密封性好，所以断路器在使用上是安全可靠的。二、LW9---66/2500—31.5型断路器分、合闸操作机构为弹簧操作机构，下面谈一下其结构及动作原理，见图11、分闸操作，见图1（A）弹簧机构在合闸位置且分闸弹簧（1---2）与合闸弹簧（1---5）均已储能，，拐臂（1---14）和（1---18）受分闸弹簧（1---2）逆时针方向的力矩，此力矩被分闸保持挚子（1---13）和分闸挚子（1---12）阻挡。分闸操作步骤如下：a、分闸电磁铁（1---10）的线圈接受分闸信号后带电，其动铁芯（1---11）动作，冲动分闸挚子（1---12）。b、分闸挚子（1---12）向顺时针方向旋转，释放分闸保持挚子（1---13）。c、分闸保持挚子（1---13）亦向顺时针方向旋转，并释放A销。d、拐臂（1---14）和（1---18）受分闸弹簧的推动，向逆时针方向旋转。e、拐臂（1---18）通过与其联结的水平拉杆与垂直拉杆使动静触头快速分离，断路器分闸。2、弹簧机构合闸操作，见图1（B）弹簧机构在分闸位置，合闸弹簧（1---5）已储能，棘轮轴（1---4）承受联结在棘轮（1---3）上的合闸弹簧（1---5）逆时针方向的力矩被合闸保持挚子（1---6）和合闸挚子（1---7）所阻挡。合闸操作步骤如下：a、合闸电磁铁（1---8）的线圈接受合闸信号后带电，挚子（1---9）动作，冲动合闸挚子（1---7）。b、合闸挚子（1---7）向顺时针方向旋转，释放合闸保持挚子（1---6）。c、合闸保持挚子（1---6）逆时针旋转释放B销，凸轮（1---1）推动小拐臂（1---14）顺时针方向旋转，并带动拐臂轴（1---15）上的大拐臂（1---18）顺时针方向旋转，并压缩分闸弹簧（1---2）。d、与大拐臂（1---18）相联接的水平拉杆和垂直拉杆使动静触头快速合闸。e、合闸操作完成以后的机构状态如图1（C）所示，A销再次被分闸保持挚子（1---13）阻挡。3、弹簧机构的合闸弹簧储能：机构合闸操作完成以后，合闸弹簧（1---5）处于释放状态，如图1（C），棘爪轴（1---17）通过齿轮与电机相连。合闸弹簧储能动作如下：a、电动机启动使棘爪轴（1---17）旋转。b、偏心的棘爪轴（1---17）上的两个棘爪（1---16），在棘爪轴的转动中与棘轮（1---3）上的齿交替进出进行齿合，使棘轮转动，棘轮逆时针方向旋转，通过拉杆使合闸弹簧储能。c、通过死点位置后，棘爪轴（1---4）由合闸弹簧（1---5）给以逆时针感谢的转动力矩，此力矩通过B销被合闸保持挚子（1---6）阻挡。d、图1（A）为合闸弹簧储能后的机构状态。三、虽然LW9型断路器具备很多优点，但同样也有缺点，并且因质量和设计问题出现过一些故障和异常，现将其分析如下：1、价格贵而且六氟化硫气体电弧分解特别是六氟化硫气体中含有水分时将加速分解出一些低氟化物，如：SF4、S2F10等，这些化合物有巨毒，并有极强腐蚀性。2、限位开关XK损坏频繁。变电所运行近4年共损坏5次。限位开关XK虽然小，但它在断路器运行中处的地位却非常重要。当断路器分闸后再合闸，这时操作机构的合闸弹簧处于释放状态，由于控制限位开关的凸轮和棘轮相联，这时凸轮释放限位开关，使限位开关常闭接点1---3闭合，通过ZJ2的常闭接点31---32使ZJ1励磁（见图3），而ZJ1的触点接通使电机运转（见图4），使机构储能。同时ZJ1的常开接点21---22闭合，通过ZJ2的常闭接点21---22使断路器储能光字牌亮（见图5），当断路器合闸弹簧已储完能，则凸轮压合限位开关（见图2A），XK的1---3接点断开，使ZJ1失磁（见图3），ZJ的1---2接点断开使电机断电（见图4），同时ZJ1的21---22接点断开，使已储能的光字牌熄灭。这个过程即为合闸储能的电气反应过程。当限位开关XK损坏后，使限位开关XK的1---3接点无法闭合，ZJ1无法励磁，既无法启动电机，又无法启动光字牌，这样断路器操作机构合闸后无法储能，断路器的合闸弹簧一直处于释放状态，如遇跳闸无法重合。3、ZJ1线圈烧损。变电所运行近4年共损坏4个。经检查线圈烧损的两个，另两个是接点烧损。现象同限位开关XK损坏一样，遇此情况只能到现场手动吸合ZJ1，看电机是否运转，即可判断。4、机构中棘爪断裂。变电所运行近4年，棘爪断裂一次。棘爪断裂使棘爪无法齿合棘轮齿，使电机空转，至30秒后SJ返回使ZJ2励磁，通过ZJ2的31---32接点断开ZJ1，使ZJ1失磁，使ZJ1的接点断开，使电机断电，同时ZJ2的1---2接点接通，使储能故障光字牌亮，并且ZJ2通过6---5接点自保持，使光字牌一直亮。5、设计不合理。LW9断路器操作箱内结构紧凑，虽然尺寸缩小，使断路器美观大方，但由于部分元件质量不过关，使检修工作遇到很多麻烦。如ZJ1损坏后更换时根本无法下手，原因是接线及结构太紧凑。限位开关XK损坏更换需将断路器后盖打开，打开更换后还需用密封胶密封，增加检修工作量。6、棘轮位置可直接判断出合闸弹簧是否已储完能，但无标志，使经验少的值[1][2]下一页