特高压断路器灭弧室结构特点浅谈

特高压断路器灭弧室结构特点浅谈

宋丽星李文涛孙龙勇

（河南平高电气股份有限公司河南省平顶山市467000）

摘要：随着我国电力不断的发展，相关电力部门对特高压线路出现的问题及其重视。在特高压工程建设中，特高压断路器作为其建设核心设备，灭弧室作为特高压断路器的核心组成部分之一，施工人员在建设过程中，应提高对灭弧室的质量。本文通过分析特高压断路器端口与电容器并联效果，探讨特高压断路器灭弧室结构特点，优化特高压断路器灭弧室结构。此次研究目的是为了明确特高压断路器灭弧室的重要性，确保特高压线路稳定输送电流。

关键词：特高压；灭弧室；双断口；单断口

前言：目前，我国对于特高压输电工程的建设还处于初级阶段，对特高线输电问题还无法妥善的解决。特高压输电建设工程中包含电压等级、特高压断路器、电线接口绝缘材料、开关安全设备等。其中特高压断路器是其最为主要组成部分，灭弧室是特高压断路器的核心，能够确保特高压电源稳定输电。因此，本文此次研究的课题，对我国特高压输电工程建设具有重要意义，对特高压稳定输送电压具有现实意义。

一、特高压断路器断口与电容器并联效果分析

SF6灭弧室在开断电流的过程中，对起始电压的运行速率较为敏感，一旦开断口边缘部位出现问题时，特高压断路器断口需要承受起始电压高速恢复速率。与550KV双断口断路器进行对比，特高压断路器断口是其承受起始电压高速恢复速率一倍以上。550kv双断口中，每一个断口都具有相应的并联电容，其容量约为550-1000PF，并联电容具有断口电压均匀，同时，在降低短路开断过程中，能够使其电压充分的恢复到初始电压进行增加电压值，有效的改善开断后的电压恢复速率。而在特高压短路器断口中，断口间同样也需要并联电容，其容值要高于550kv双断口，每个断口采用电容值为800PF，并且将两端断口进行串联，加大断口电容总值。特高压短路器断口并联电容应采用陶瓷电容片，此材料具有高效稳定性，将其安装SF6气体中，有效的防止SF6灭弧室绝缘材料变形，并保持长久稳定。

二、特高压断路器灭弧室结构特点

（一）灭弧室介质压力分为双压室和单压室

双压室SF6断路器内部具有低电压区和高压电区，低压区是保证断路器内部能够有效的绝缘，在灭弧室开断时，可将吹气阀打开，使高压区域向低压区域释放空气，快速的空气气流能够流经喷口端部和触头之间的间隙。将电流城生出的电弧吹灭，高压区对低压区进行喷向一部分气体。经SF6气体循环系统，运用压缩机将气体重新压入高压区，形成封闭的循环系统。其主要优势是吹弧能力较高，开断形成的电容量较大运行速度较快，燃弧时间较短，其主要缺点结构较为复杂，高压区域低压区之间的气体比要压缩机系统进行运用。以保持电压的稳定差，辅助设备角度，高压力区SF6气体液化温度较高，适用于户外电压，一旦使用需装载散热装置。

单压室SF6断路器内部只具有一种压力，其压力是由灭弧室在开断的过程中，压气活塞和压气缸的自由运动昌盛出的，被称为吹弧压力。其优点是结构较为简单，占据面积较小，䋷辅助设备。

（二）灭弧室吹弧方式分为单吹式、双吹式、外吹和内吹式

灭弧室中双吹室是指在双向吹弧，特高压断路器断口两侧触头是空心的，使其构成两个相向的吹弧气流，吹弧效果较好。而单吹式是指单项吹弧，其喷口是灭弧室触头组成，一端触头内部是空气通道，运用排气。而另一端触头是为实心，能够使电弧中的气体通过喷口向内部吹，其气流量远小于双吹式，容易产生高温，导致输出电压较小，气流游离速度较弱，是开断过程中，电流较小。因此，压气式断路器应采用绝缘喷口。外吹式是电弧游离气体经过喷口进行向外吹散气流，利用喷管功能，使其提高气体扩散速度，加强开断时电流稳定运输能力。其主要缺点是容易产生高温，将外部绝缘材料和陶瓷外壁烧毁，对其内部造成影响。

（三）灭弧室触动方式分为定熄弧距和变熄弧距

定熄弧距中，触头间的距离运行过程中保持不变，采用单压室，双向内吹，使喷口与一端空心触头距离保持不变，在运行的过程中，使其压气式内中的SF6游离气体对电弧产生出强烈的单向气式吹进行熄弧，其主要特点是触头开距较短，，输出的电压弧能源较少，有利于进行熄弧。并且内部喷压气式绝缘部分不受电弧的影响，绝缘能力较强，在特高压断路器开断时，压气室可越过两端触头的间距，确保绝缘程度变熄弧距在进行导电回路的过程中，使主触头与灭弧触头产生间距，将两端喷口布置到运动触头中，气压缸跟随触头一起运动，促进SF6气体被压缩，使其增加气体压力，当灭弧器触头分离时，一端喷口可对电弧弧底部气吹，吹弧喷口面积较大，加强气流压力，促进电弧受到冷却，使起始电流恢复原有电流量。

三、优化特高压断路器灭弧室结构

（一）利用气流与电场解析运用模拟技术提高开断特性

根据SF6断路器的气流解析和电场解析，对特高压断路器开断特性进行模拟技术，并研究出新型喷口，使开断时，使充电电流量转为短路时大电流的开断，增加了绝缘材料的恢复特性，提高了特高压断路器开断特性。喷口的形状与尺寸对气吹压力产生较大影响，并且对熄弧过程气吹压气值产生影响，对气流吹压程度影响较大，为促进灭弧室的开断功能起到了关键性作用。特高压断路器与其它特高压断路器对比，其最大特点是采用了3N型喷口进行压气式熄弧。3N型喷口主要涉及方案是采取了以下两个主要因素：第一，灭弧室开断小电容电流较小时，应确保断口处有在计量较强的绝缘材料，使其能够恢复原有强度。第二，在出现故障时故障，灭弧室依然在开断的状态下，确保断口端绝缘物质的恢复使用速度，有效地改善电弧气流速度。

3N型喷口与普通喷口在开断大电流过程中，进行气流分布对比，3N型喷口具有以下几点优势：第一，可增强气吹长度，能够有效的控制了气流增加的速度。而普通喷口气流在通过喷口喉部时，气流速度较快，导致断口处的绝缘介质恢复速度降低。3N型喷口气体可吹向电弧触头两端，使其触头分离，增加气流压力。并且3N型喷口进行小电流开断时，在整个分闸过程中，能够将高密度气体始终保持不变。

（二）提高灭弧室触头分离速度保证熄弧时间

在SF6灭弧室的结构出现问题时，虽然对其采用了各种相应的应对措施，以提高特高压断路器输送高电压能力，但是单断口灭弧室的两端触头开距一旦大于目前的双断口灭弧室触头开距，使两端触头分离速度降低，导致SF6灭弧室被电压产生的高温引燃。因此，为了确保灭弧室的机械可靠性，运动杆件的运行速度应不能超出10m/s，或者采用两端触头进行相对运动，使其触头分离速度能够与动触头和原静触头的速度之和相同，能够降低触头运动速度，提高触头分离速度，也可配备工作人员进行轮流监管，控制其运动速度。确保灭弧时间。

（三）将双断口改为单断口提高电压幅值

提高灭弧能力和改善断口电场，使断口直径和触头之间的开距符合特高压运能力，改变传统的灭弧是设计原理，将传统的灭弧室中压气式转变为电弧增压压气式原理，充分利用电弧的能量，使气流压力增加，缩小触头开距，降低操作，改善电场能够使断口中的气流介质快速的恢复原有的电流值，增加电场强度，保证灭弧室内部结构不被电流产生出的高压所破坏，使其能够将电流中的电弧进行熄灭。

结论：本文通过分析特高压断路器端口与电容器并联效果分析，探讨特高压断路器灭弧室结构特点：灭弧室介质压力分为双压室和单压室、灭弧室吹弧方式分为单吹式、双吹式、外吹和内吹式、灭弧室触动方式分为定熄弧距和变熄弧距，优化特高压断路器灭弧室结构：利用气流与电场解析运用模拟技术提高开断特性、提高灭弧室触头分离速度保证熄弧时间将双断口改为单断口提高电压幅值。望此次研究与结果能够得到有关部门人员的关注，并在实际工作中完善特高压断路器灭弧室结构。

参考文献：

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