Den nuvarande situationen och utvecklingstrenden för högspännings-SF6-brytare

Högspänningsbrytare, även kända som högspänningskopplare, har tillräcklig avbrotts- och bågsläckningsförmåga. De kan inte bara avbryta och stänga tomströms- och belastningsströmmen i högspänningskretsar, utan kan också snabbt avbryta felströmmen tillsammans med skydds- och automatiseringsutrustning vid systemfel, vilket minskar strömavbrottets omfattning och förhindrar att olyckan utvecklas. Detta är av stor betydelse för att säkerställa den elektriska systemets säkra drift.

Högspänningsbrytare har utvecklats genom oljebrytare, komprimerade luftbrytare, vakuum-brytare och SF₆-brytare. Av dessa två första typerna har gradvis fasats ut, och SF₆-brytare används mer än de två senare. SF₆-brytare blev bredt antagna tidigt 1970-tal. De använder hexafluoridsvavelsyrad som bågsläckningsmedium. Denna typ av brytare har en stor avbrottskapacitet. Under fria avbrottsförhållanden är dess avbrottskapacitet ungefär 10 gånger högre än andra brytare. Den spelar en viktig roll för det elektriska systemets stabil och säkra drift och är också av stor betydelse ur ekonomiskt och socialt perspektiv.

1. Prestanda hos SF₆-brytare

SF₆-brytare är olje fria kopplingsutrustningar som använder SF₆-gas både som isolerande och bågsläckningsmedium. Deras isoleringsprestanda och bågsläckningskarakteristika är markant högre än oljebrytare. Hexafluoridsvavelsyrade brytare har följande egenskaper:

• Stark bågsläckningsförmåga, hög dielektrisk styrka och högt utståndningsvärde för enhetssprickor. Detta gör att under samma nominella spänningsnivå krävs färre seriekopplade sprickor, vilket förbättrar produkten ekonomiskt.

• Lång elektrisk livslängd. Den kan kontinuerligt avbryta full kapacitet på 50kA 19 gånger, och den ackumulerade avbrottsströmmen kan nå 4200kA. Underhållscykeln är lång, och den är lämplig för frekventa operationer.

• Bra avbrottsprestanda. På grund av SF₆-gasens elektronegativitet har den en stark förmåga att absorbera fria elektroner. Bågen som bildas i SF₆ är gynnsam för att forma "bågkolonnstrukturen" (bågkärna och båghölje). Spridningen av joniserat plasma begränsas, vilket möjliggör effektiv jonrecombination. Avbrottsströmmen är stor, upp till 80-100kA, och ibland 200kA. Bågsläckningstiden är kort, vanligtvis 5-15ms. Samtidigt är avbrottsprestandan för motfasavbrott, nära zonfel, tomma långa linjer och transformatorer i tomtillstånd också bra.

• Hög isoleringsprestanda. Isoleringsstyrkan hos SF₆ är ungefär 5-10 gånger så hög som luft.

• SF₆-gas är färglös, odorlös, ogift, obrennbart och ett mycket stabilt gas som inte lätt reagerar med andra ämnen. Dessutom, när brytaren öppnas, är tryckökningen orsakad av bågens uppvärmning extremt liten, vilket säkerställer tillförlitlig drift och förhindrar explosionsolyckor.

2. Utveckling av högspännings-SF₆-brytare
2.1 Dubbeltrycks-SF₆-brytare

Två SF₆-gassystem (högtryckssystem och lågtryckssystem) är inrättade inuti brytaren. Bara under öppningsprocessen flödar högtryckskammaren till lågtryckskammaren genom kontroll av blåsbryggan för att skapa ett högtrycksgasflöde. När avbrottet är slutfört stängs blåsbryggan. Principen för bågsläckningskammaren är att en gascompressor och rör är anslutna mellan högtryckskammaren och lågtryckskammaren. När gasstrycket i högtryckskammaren minskar eller gasstrycket i lågtryckskammaren stiger till en viss gräns startar gascompressorn för att pumpa SF₆-gasen från lågtryckskammaren till högtryckskammaren, vilket skapar ett automatiskt slutet gas-system.

2.2 Enkeltrycks-SF₆-brytare

Enkeltryckstrukturen är enkel och kan anpassa sig till ett brett temperaturintervall. Gascompressortypen har också genomgått en utvecklingsprocess: vad gäller bågblåsning har den första generationens enkeltrycktyp en enkelblåsstruktur, med en liten avbrottsström (vanligtvis 31.5kA) och ett lågt sprickorspänningsvärde (vanligtvis 170kV). Den andra generationens enkeltrycktyp har en dubbelblåsstruktur, med avbrottsström ökad till (40-50kA), och sprickorspänningsvärdet är fortfarande lågt. Vanligtvis har 252kV-produkter dubbla sprickor. Den tredje generationens enkeltrycktyp har en dubbelblåsstruktur kompletterad med termisk expansionseffekt (hybridbågsläckning). Avbrottsströmmen är stor, ökad till 63kA, och sprickorspänningsvärdet är högt. En ensam spricka kan nå 252kV, 363kV, 420kV och till och med 550kV.

Utvecklingen av enkeltryckstypen, sett ur bågsläckningskammarens perspektiv, har antagit en mindre gascompressionspistol. Fördelarna med att minska pistolen i bågsläckningskammaren är följande:

• Massan av hela rörelsesystemet under produktens avbrottsprocess minskas.

• Driftkraften för produkten minskas.

• Produktens dempning blir enklare, och mekanisk livslängd är lång.

2.3 Självförsörjande SF₆-brytare

Självförsörjande SF₆-brytare har två bågsläckningsprinciper: termisk expansionsprincip och bågrotationprincip. För närvarande använder de flesta självförsörjande brytare termisk expansionsprincip. Självförsörjningsprincipen är att använda bågens energi för att värm