浅谈六氟化硫开关与真空开关的优劣

【摘 要】六氟化硫SF6开关气体已有百年历史，他是法国两位化学家与1900年合成的人造惰性气体，当前SF6气体主要用于电力工业中，SF6以其特有性质成为优良的绝缘介质。SF6气体具有不燃的特性，并具有良好的绝缘性和灭弧性能，SF6开关防护措施，随着新技术的推广和新设备、新材料的应用六氟化硫设备以其安全可靠、维护方便和使用寿命长等优势在电力系统中得到了广泛使用。

【关键词】六氟化硫开关 真空开关 优劣

人类从事将真空作为灭弧和绝缘介质的应用研究，到现在也有一百多年的历史。早在1893年，美国人里顿豪斯就设计出世界上第1只真空灭弧室并以专利的形式发表；我国真空开关的研制工作始于二十世纪50年代末，基本与美国同步，略早于日本。1958年，由西安交通大学电器教研室和当时的西安高压开关整流器厂合作成立了一个厂校联合研制小组，此后，西安高压电器研究所于1960年研制成功了电压为6.7kV、500A的单相真空开关，随后不久又研制出三相真空开关，当年这台三相真空开关在北京全国高教展览会上展出时，受到来自全国各地专家的好评，并引起全国各省市开关制造厂的极大兴趣，是为推动我国真空开关生产和发展的起始点。

一、真空开关与六氟化硫开关比较主要表现在以下几方面

（一）真空开关的真空度无法监视，在实际运行中，作为灭弧介质的真空度是决定能否投入运行和运行中能否进行分、合闸操作的关键性指标。然而，在实际运行中，运行人员对真空度无法进行监视。六氟化硫开关却可通过多种途径进行气压检测和并可实现电气或机械联锁。

（二）真空开关的触头磨损到一定程度就必须更换。而六氟化硫开关器触头磨损少，无需考虑其过度磨损造成的性能降低。

（三）真空开关其开距小，对操作机构性能要求较高（要保证速度，又要减少弹跳），要求对触头的超程和触头压力有较好的控制，要求灭弧室与操作机构配合精度高。而六氟化硫开关触头开距一般都比较大，操作机构性能简单可靠、使用免维护期长。

（四）由于真空开关开断较小电流，特别是开断空载变压器励磁电流等小感性电流时，往往会出现截流而产生截流过电压，并且截流值越大，产生的过电压越高。另外，真空断路器在开断电容器组的容性电流时，也很难达到绝对无电弧重燃，一旦出现重燃，也会产生重燃过电压。截流过电压和重燃过电压对整个系统和开关本身都危害极大。而六氟化硫开关由于其优异的电气性能，不会产生截流。

（五）目前国内10kV级（干式）真空系列产品没有经过湿热，污秽等严酷运行环境条件的考验，在高海拔、重污染、盐雾等环境中的性能尚须考究。而六氟化硫开关具有结构简单、灭弧和绝缘性能强、操作功小、额定参数高、电寿命和不检修周期长等上述的显着优点，受外界气候条件影响小，非常适宜于户外使用。六氟化硫开关的优异性是显而易见的，因此在电力领域得到了广泛的应用。国外（如德国、芬兰等）六氟化硫开关的应用一般会占到市场总额的80%～90%，国内目前对六氟化硫开关的应用也呈逐年上升之势，占市场总额的10%～20%，但与国外相比相差太远，

二、起初六氟化硫开关推广缓慢原因分析主要有以下几点

（一）国内早期真空开关在无油化改造中应用推广较快，真空技术相对较为熟练，客户也比较了解真空开关的操作、维护等要求，因此较倾向于采用真空。

（二）六氟化硫开关在20世纪90年代才引起人们高度重视，并获得较快的发展，客户对此技术的接受需要一段时间。

（三）国内某些六氟化硫开关厂家的密封性不过关，应用时出现故障，给客户在一开始就留下顾虑。而随着六氟化硫开关技术的迅速发展，并采用先进的切割和焊接设备，开关的密封性已得到大大提高，六氟化硫开关一般都可作10年以上免维护的保证，有些厂家可保证30年，六氟化硫气体具有优异的绝缘和灭弧性能被称为“世纪气体”。它的出现引起了高压开关设备发生了极为深远的革新。由于六氟化硫气体具有优异的绝缘和灭弧性能，在当今110k以上的输配电开关设备和24k～36k发电机保护断路器中，以获得广泛的应用。在城市10kV的配电开关设备中。有些大城市和地区的电业部门规定均应选用六氟化硫断路器取代其他断路器。

三、六氟化硫之所以具有极强的灭弧能力主要有以下几点

（一）六氟化硫气体在高温时形成硫、氟原子、正负离子和电子构成的等离子体，等离子体在电弧温度下具有较高的温度，因而同样电流时。电弧电压较低。弧隙中产生的暖量较少，较小的吹弧速度即可使电弧得到足够的冷却。

（二）六氟化硫的电导率和比暖容的温度特性比较特殊，在电弧温度达某一数值时，吸暖作用变大。导热系数也伴随增大，对电弧的冷却效果极强，因此电弧在六氟化硫中变得比较细。由于弧柱细。含热量少，因而弧隙的介质恢复速度上升较快。于是，六氟化硫开关装置可承受很高的恢复电压上升速度。

（三）六氟化硫分子具有很强的电负性。六氟化硫分子容易俘获自由电子而形成负离子，质量重的负离子迁移率低，使电子崩发展困难，从而削弱了放电发展过程，提高了介质恢复的上升速度。另外，密封在六氟化硫中工作的触头。不会发生氧化。接触电阻可以保持稳定；同时，不需要采用一般的接触时依靠触头压力擦去氧化膜的方法，从而减少了触头磨损。再有，在六氟化硫中，电流过零前的截流小。且由此避免了过高的截流过电压。还有，纯六氟化硫无毒。实验表明：当存在直至80的六氟化硫和20的氧气时。没有不良影响。因此。当大气中含有较高比例的六氟化硫时。对工作人员天天工作8小时，每周工作5天的场所。规定最大浓度为1000pp（600g/3）。

因此，随着技术的进一步发展和客户对六氟化硫开关的进一步了解，我们深信六氟化硫开关会在国内获得越来越广泛的应用。