中壓真空斷路器與SF6斷路器的應用一、真空斷路器與SF6斷路器的比較40.5kV真空斷路器與SF6斷路器選用比較

1、從巴申曲線理論上看，真空斷路器非常適合額定電壓40.5kV及40.5kV以下的斷路器滅弧及絕緣，而額定電壓在72.5kV及72.5kV以上的SF6斷路器在滅弧原理及絕緣性能上有較大的優越性。

2、根據京都協議，SF6氣體屬于溫室效應氣體，屬于將來被禁止使用的氣體。從產品發展方面看，SF6氣體被其他介質取代是一種趨勢。

3、從產品運行可靠性看真空斷路器如果發生故障不會使事故擴大，而SF6產品如果發生故障，就會發生SF6氣體爆炸，產生有害有毒的氣體，危及人身安全。

4、真空斷路器屬于適用頻繁操作，真空滅弧室的零、部件屬于終身免維修產品，而SF6斷路器規定滿容量開斷3-6次后，就必須對SF6滅弧室的觸頭和相應的滅弧室零部件進行更換、維護。

5、真空斷路器滅弧室內、外氣壓差為1個標準大氣壓，在真空封接爐直接焊接而成的，真空滅弧室的漏氣率小于萬分之四；而SF6斷路器滅弧室內、外氣壓差為4-6個標準大氣壓，由于斷路器滅弧室是通過裝配而成的，且有許多的密封面，所以SF6斷路器的漏氣率相對很高，可達百分之一到百分之三。

6、從性能參數看，真空斷路器額定短路開斷電流可達31.5kA，額定短路開斷電流開斷次數為20次，機械壽命10000次，比較容易達成；而SF6斷路器由于需要很大操作功，要完成以上的參數困難很大，而且加工成本較高。二、真空斷路器和sf6斷路器的應用!SF6斷路器和真空斷路器受到了世界各地的青睞。在歐洲和大多數中東國家，趨向于使用SF6斷路器；在日本和美國，喜歡采用真空斷路器；而在其他地區，兩種技術幾乎同樣流行。多油和少油技術仍被中國、東歐、印地安和拉丁美洲等地區使用，但很快會被SF6斷路器和真空斷路器的技術所取代。下面本文主要對真空斷路器和SF6斷路器的發展趨勢、技術性能及適用范圍，作簡單論述。發展趨勢SF6中壓斷路器目前采用“自吹”型系統，機械系統的大大簡化，部件的大量減少，使故障的機率也相應降低。新型的磁力操動機構真空斷路器和磁力操動機構SF6斷路器，與先前的設計一樣，相互具有完全的可互換性。這種可互換性，能以最少的投資將現有開關柜重新裝備。傳感元件和電子設備的集成采用合適的軟件和必需的電流、電壓傳感元件，將保護功能集成在斷路器的控制系統中，使斷路器成為一個完整的具有保護和切換功能的智能型自動化裝置，并達到最高的可靠性目標；減少部件接口的數量，以方便在中壓二次配電系統中應用。這也是目前低壓配電系統的發展現狀。技術性能電氣和機械壽命使用效果表明，真空斷路器和SF6斷路器可免維護。高質量的SR6斷路器和真空斷路器，完全滿足國際電工委員會標準IEC60056《高壓交流斷路器》中，B級斷路器的要求。這就是說，B級斷路器在預期壽命內，對斷口部件不需要維護，而僅需要對其他部件進行維護。IEC根據斷路器所連接的架空線網絡和是否采用重合閘等使用條件，規定了斷路器應能完成的操作次數。操作過電壓SF6斷路器具有低操作過電壓水平，而無需外加任何裝置。采用現代觸頭材料的真空斷路器，也呈現出低水平的截斷電流。然而，在特殊的使用場合，可能需要進行詳細的系統參數研究，以確定是否需要裝設專門限制過電壓的裝置，這主要取決于工業安裝設備的特性。適用范圍1.架空線路和電纜：當用于切斷和保護以架空線為主的配電網時，真空斷路器和SF6斷路器均能滿足要求。2.變壓器：現代真空斷路器和SF6斷路器，適合切斷空載變壓器的勵磁電流，而過電壓倍數低于3.0。在某些特殊場合，如用真空斷路器來切斷工業設備中的干式變壓器，則推薦裝設避雷器。3.電容器組：這兩種斷路器均適用于電容器組無重燃切換。當成組切換時，可能需要裝設電抗器，以便沖擊電流。斷路器的同步控制技術是解決這個問題的一種有效方案，特別是SF6斷路器適用于額定電壓高于27千伏的場合。4.電弧爐：切換電弧爐的特點是操作頻繁、大電流、短間隔。真空斷路器特別適用于這種場合。5.并聯電抗器：SF6斷路器適用于切換并聯電抗器，通常其過電壓倍數低于2.5。當使用真空斷路器時，在某些情況下可能需要外加限制過電壓的措施。6.電氣化鐵路牽引：原則上，這兩種斷路器均可采用，但在某些低頻電源的場合(如16.67赫茲)，則推薦采用真空斷路器。從使用觀點看，這兩種斷路器在技術上是互補的。經濟因素、使用者的愛好、制造能力和特殊切換要求等，是決策者確定斷路器形式的主要因素。斷路器與工作條件的匹配、頻繁切換等特殊要求，可能是影響選擇斷路器型式的次要因素。此時，需要進行綜合性研究，以便作出最好的選擇。

三、中壓開關柜內真空和SF6斷路器應用中壓開關柜內真空和SF6斷路器應用摘要：主要論述了中壓開關柜內真空和SF6斷路器的選用問題，并列舉了典型的應用實例，可供產品開發和設計參考。

關鍵詞：斷路器選擇應用

1前言

SF6和真空開關柜受到世界各地的青睞，表1粗略示出了1998年各種中壓開關柜在世界各地的占有份額。在歐洲和大多數中東國家趨向于用SF6斷路器；在中國、日本和美國明顯喜歡采用真空斷路器；而在其他地區，兩種技術幾乎同樣流行。多油和少油技術在中國、東歐、印地安和拉丁美洲等地區仍有少量使用，但趨勢十分明顯，將很快被SF6和真空技術所取代。

表2列出了ABB公司近幾年中SF6和真空斷路器的市場占有情況。可見，ABB公司在兩種技術的發展上是互補的。

近年來，國內外對兩種技術的最新、最重要的發展是采用永磁操動機構，并將有關的傳感元件集成在開關柜內。

2電弧遮斷特性

2.1SF6斷路器

SF6中壓斷路器目前采用自吹型系統。自動吹氣型斷路器的操作能量比較小，但具有良好的性能，如切斷短路電流時電弧能量小，其電氣壽命較長；開斷小的感性電流時，其過電壓倍數低于2.5倍。

2.2真空斷路器

真空斷路器觸頭在分、合閘操作時必須具有高的抗電弧腐蝕性能；當開斷小電流時，應具有低截流性能。對材料的研究表明，銅、鉻合成材料是最好、最能滿足要求的觸頭材料，而含鉻量為20%~60%的銅、鉻合成材料，現在已被用作觸頭的標準材料。最初采用特殊形狀的觸頭，以防止電弧接觸面上的徑向磁場，強迫弧根連續不斷地沿觸頭表面旋轉，從而防止局部過熱和不均勻的磨損。對觸頭形狀更進一步的改進是軸向磁場的開發，該軸向磁場能將弧根均勻地分配在整個觸頭表面。

3SF6和真空斷路器的發展趨勢

3.1永磁操動機構

從表面上看，斷路器的操動機構僅是實現簡單的“分－合”或“合－分”功能。當到達所要求的位置時，要確保觸頭保持在該位置上，直到接到改變位置的命令為止。因此，操動機構是一個典型的雙穩態執行機構，其性能要高度可靠。以往，長期采用機械彈簧和凸輪機構。

永磁操動機構包括固定式疊片鐵心、永久磁鐵、合閘和分閘線圈及專用電子裝置等，能提供所有電子式的輔助功能，如聯鎖、分閘、合閘等，還包括自診斷設施。電解電容提供分合閘線圈所需的沖擊功率。永磁操動機構的機械系統大大簡化了，其部件的大量減少，使故障的幾率也相應降低，從而降低了操動夢見的維護水平[2]。新型的真空和SF6磁力操動機構斷路器，與先前的設計一樣，相互具有完全的可互換性。這種可互換性，能以最少的投資將現有開關柜重新裝備。

3.2傳感元件和電子設備的集成

采用合適的軟件和必需的電流、電壓傳感元件，將保護功能集成在斷路器的控制系統中，使斷路器成為一個完整的具有保護和切換功能的智能型自動化裝置，并達到最高的可靠性目標，最少的部件接口，以方便在中壓二次配電系統中應用。這也是目前低壓配電系統的發展現狀。

4技術性能

4.1電氣和機械壽命

使用經驗表明，真空和SF6斷路器均可認為是免維護的。高質量的SF6斷路器和真空斷路器完全滿足IEC60056中B級斷路器標準要求。這就是說，B級斷路器在預期壽命內對斷口部件不需要維護，而僅需要對其他部件進行維護。IEC根據斷路器所連接的架空線網絡和是否采用重合閘等使用條件，規定了斷路器應能完成的操作次數。

4.2操作過電壓

SF6斷路器具有低的操作過電壓水平，而無需外加任何裝置。

采用現代觸頭材料的真空斷路器，也呈現出低水平的截斷電流。然而，在特殊的使用場合，可能需要進行詳細的系統參數研究，以確定是否需要裝設專門的限制過電壓的裝置，這主要取決于工業安裝設備的特性。

5應用舉例

（1）架空線路和電纜：當用于切斷和保護架空線配電網時，真空和SF6斷路器均滿足要求。

（2）變壓器：現代真空和SF6斷路器適合切斷空載變壓器的勵磁電流，而過電壓倍數低于3.0。在某些特殊場合，如用真空斷路器來切斷工業設備中的干式變壓器時，則推薦裝設避雷器。

（3）電動機：當斷路器用于切斷電動機時，必須對操作過電壓的問題給予充分的注意。過電壓的目標限值為小于2.5倍，兩種斷路器均可達到。當真空斷路器用來切斷小電動機時（起動電流小于600A），由于電弧多次重燃的緣故，可能需要采取限制過電壓的措施，而這種現象出現的概率很低。

（4）電容器組：兩種技術均適用于電容器組無重燃切換。當成組切換時，可能需要裝設電抗器，以便限制沖擊電流。斷路器的同步控制技術是解決這個問題的一種有效方案。特別推薦SF6斷路器應用于額定電壓高于27kV的場合。

（5）電弧爐：切換電弧爐的特點是操作頻繁、大電流、短間隔。真空斷路器特別適用于這種場合。

（6）并聯電抗器：SF6斷路器適用于切換并聯電抗器，通常其過電壓倍數低于2.5。當使用真空斷路器時，在某些情況下可能需要外加限制過電壓