20、SF6 断路器的类型、原理及性能影响因素解析

SF6 断路器的类型、原理及性能影响因素解析

1. 双压力 SF6 断路器

1959 年，西屋公司首次商业化推出适用于电压高于 230 kV、电流中断能力为 25 kA 的 SF6 断路器。这种断路器最初的设计借鉴了空气吹弧和油断路器的设计，采用轴向吹弧方式，只是将空气换成了 SF6。

双压力 SF6 断路器通常为死罐式，罐体结构与油断路器的罐体相似，很多情况下还沿用了油断路器的操作机构。这是因为行业习惯了这种设计，不做太大改动更易获得市场认可。

双压力断路器有单罐或三罐两种版本，主要取决于设备的额定电压。低压罐旁设有小型高压储气罐，通过与触头同步操作的吹弧阀相连。其操作表压通常低压侧约为 0.2 MPa，高压侧约为 1.7 MPa。

在 20 世纪 70 年代中期之前，双压力断路器在美国市场占据主导地位。之后，单压力断路器的中断能力逐渐与之相当，成为了可行的替代方案。

双压力断路器的优点是与单压力断路器相比，其操作机构所需的能量较低。但从总能量需求来看，还需考虑压缩气体储存的能量以及在低温环境下防止 SF6 液化所需的额外能量。

液化问题是双压力断路器的主要缺点。在 1.7 MPa 时，气体约在 13℃开始液化。为防止液化及由此导致的气体密度下降，高压储气罐中安装了电加热器。此外，SF6 液化不仅会降低气体的介电性能，还可能引发“水分泵送”问题。由于空气和 SF6 的冷凝点不同，当高压系统中气体在远离储气罐的区域液化时，如果温度不足以使该区域的水分凝结，液化气体流回储气罐后会留下水分。而储气罐内温度高于露点，温暖的气体流回断路器时会将其中的少量水分带到液化区域，如此反复，水分会在气体系统的最冷点积聚，增加总浓度并降低介