二开关电器.pptVIP

第二章　开关电器 §2.1开关电器的用途及分类 开关电器基本任务： 在运行方式改变或故障时，可靠、灵活的进行变压器、线路等电气元件的切换操作。　 §2.2开关电器中电弧的产生和熄灭 一、电弧的特点及危害 什么是电弧？ 电气设备运行过程中出现的一种强烈的电游离现象，具有极高的亮度、温度。 危害： 延长电路断开时间； 烧损开关触头； 危及其它电气元件的绝缘部分； 引起弧光短路等 －－危害系统安全运行 二、电弧的产生和维持 弧隙：触头间电弧燃烧的区域。 游离：使得弧隙中带电质点不断增多的现象。 弧柱：由热游离维持的等离子体，极好的导电性能，一旦产生不需高电场维持。 1.电弧产生的根本原因： 触头及周围介质中含有大量可被游离的电子。 2.产生和维持电弧的游离方式： 高电场发射－产生电弧的主要条件 触头分离最初，高电场的电场力将触头表面的电子强拉出来，形成自由电子。 热电子发射 动、静触头接触处发热剧烈，阴极表面由于高温发射热电子。 碰撞游离 高速、大动能的电子与中性质点碰撞，使其游离成正离子和自由电子。 热游离－维持电弧的主要方式 高温下中性质点（分子、原子）的强烈热运动而引起的游离。 三、电弧的熄灭 1.去游离： 定义： 弧隙中带电质点消失或变为中性质点的现象。 方式： 正负带电质点的 “扩散”：温度差、离子浓度差 ………………….“复合”： ａ、空间复合： 　　直接复合－－自由电子＋正离子，很少； 　　间接复合－－（自由电子＋中性质点）＋正离子＝负离子＋正离子，主要形式。 ｂ、表面复合： 　　电子进入阳极、正离子接近阴极、负离子接近阳极。 2.熄弧条件： 去游离率游离率 开关电器的开断性能，即灭弧能力； 主要灭弧措施，即加强去游离。 四、交流电弧的熄灭 1. 相关基本概念 燃弧电压Urh：交流电弧电压在半周期开始时上升达到的最大值。 熄弧电压Uxh ：半周期末，交流电弧电流过零附近达到的电弧电压值。 “零休”：交流电弧电流在每半周期的零点附近变化缓慢，数值几乎接近于零的现象。 特点：电弧温度下降，弧隙介质强度增强，利于开关电器的灭弧装置灭弧。 2.决定电弧熄灭与否的两种恢复过程 a. 弧隙介质强度恢复过程：使弧隙能耐受电压作用而不发生重燃的过程。 重然的两个阶段： 热击穿：因输入弧隙能量大于其散失的能量而引起。 特点：导通状态，有剩余电流，仍得到能量。 电击穿：因加在弧隙上的电压超过其能耐受的电压而引起。 特点：介电状态，温度高，耐压强度比常温介质低很多。 近阴极效应：电弧电流过零后0.1~1微秒内，阴极附近介质强度突然升高的现象。 金属灭弧栅灭弧 b. 弧隙电压恢复过程：交流电弧熄灭时，恢复电压从熄弧电压开始，逐渐变化到电源电压的过程。 恢复电压：由暂态和工频恢复电压两部分构成。 暂态恢复电压：熄弧后弧隙上的暂态电压，受电路、电弧参数影响，可能周期性或非周期性。 工频恢复电压：恢复电压的稳态值。 3.交流电弧的熄灭条件： 交流电弧电流过零后，弧隙中的介质强度总高于弧隙恢复电压。 介质强度、电压恢复过程同时存在、进行，两者的相对发展速度决定着电弧能否熄灭。 4. 现代开关电器主要采用的灭弧方式： 金属灭弧栅灭弧 气体或油吹灭弧 多断口灭弧 真空灭弧 固体石英砂灭弧 固体产气灭弧 §2.3断路器（circuit－breaker） 特点： 灭弧能力强，能在保护装置作用下自动跳闸。 功能： 能多次通、断负荷电流、短路电流，并切除故障。 类型：（按灭弧介质的不同） 油断路器、SF6、真空、压缩空气、固体产气 油断路器：多油、少油，60年代前应用广泛，90年代末逐渐淘汰。 SF6：70年代开始应用，目前的主导。 断路器型号的表示及含义： 一、 SF6断路器 利用SF6气体作为灭弧和绝缘介质的一种断路器。 1、SF6气体的优良性能 无色、无味、无毒且不易燃、不易爆 化学性能稳定 不含氧元素－－无触头氧化问题 热稳定性好－－在电流过零、电弧暂熄时， SF6具有迅速恢复绝缘强度的能力，即其介质强度恢复速度快。 注意：高温可分解出毒性气体，须在通风良好条件下操作。 2、SF6断路器的分类 －－根据灭弧原理的不同： 双压气式：分高、低压室，灭弧室与其他部位采用不同的SF6气体压力。 灭弧室工作原理示意图： 特点：结构复杂、目前已较少采用。 单压气式：各处气体压力一致，利用动触头的向下运动，而自然形成压气形式。 特点：灭弧依赖动触头的运动速度、过程。 应用：不断完善中，多用于110KV及以上电网，造价较高。 旋弧式：利用电弧电流产生的磁场力，直接驱动电弧高速旋转，逐渐拉长至熄灭。 常使电弧电流流经一个磁吹线圈（“短路环”）来加大磁场力。 磁场力与电流大小成正比