FDCDQ4_06_02-断路器和隔离开关的原理演示教学.pptVIP

第六章 导体和电气设备的原理与选择 §6.1 电气设备选择的一般条件 §6.2 高压断路器和隔离开关的原理与选择 §6.3 互感器的原理与选择 §6.4-7 限流电抗器、高压熔断器、裸导体、 电缆、绝缘子和套管的选择 §6.2 高压断路器和隔离开关的原理 引言 负荷开关：只能断开或闭合正常情况下的工作电流。如高压负荷开关、低压闸刀开关、接触器、磁力启动器等。 熔断器：只能断开故障情况下的过负荷电流或短路电流。如高压熔断器、低压熔断器。 断路器：既可断开或闭合正常工作电流，也可断开或闭合过负荷电流或短路电流。如高压断路器、低压自动空气断路器等。 隔离开关：不能断开或闭合电流，只能在检修时隔离电压。 开关电器的类型 引言 断路器的作用 在正常情况下，控制各种电力线路和设备的开断和关合。 在电力系统发生故障时，自动地切除电力系统的短路电流，以保证电力系统的正常运行。 用开关电器切断通有电流的电路时，只要电源电压大于10~20V，电流大于80~100mA，在开关电器的动、静触头分离瞬间，触头间就会出现电弧。 此时，触头虽已分开，但电路中的电流还在继续流通。只有电弧熄灭，电路才被真正断开。 一、电弧的形成与熄灭 电弧的产生 阴极发射电子 热电子发射 强电场电子发射 碰撞游离 电弧的维持 热游离 去游离 电弧的熄灭 若游离过程大于去游离过程，则电弧继续燃烧； 若去游离过程大于游离过程，则电弧逐渐熄灭。 d 动触头 静触头 (-) (+) 复合去游离 扩散去游离 1. 电弧的产生、维持与熄灭 电弧温度随时间变化 电弧电流数值随时间变动，电弧的功率也随电弧电流变动。 电弧功率增大时，电弧的温度增加；反过来，当电弧功率减小时，电弧的温度降低。 电弧有热惯性 电弧的温度跟不上电流的变化，存在一个滞后过程。 交流电弧每半周自动熄灭一次 随着交流电流的周期性变化，电弧电流每隔半周过零一次。 在电弧电流自然过零前后，电源向弧隙输送的能量较少，电弧温度和热游离下降，而去游离作用继续进行，电弧将自然熄灭。 (0) 交流电弧的特性 2. 交流电弧的熄灭 在交流电流过零时，电弧将自动熄灭，但不等于最终熄灭。 在交流电弧自动熄灭后，弧隙中存在两个恢复过程： 弧隙介质强度恢复过程 弧隙电压恢复过程 (1) 交流电弧的熄灭条件 2. 交流电弧的熄灭 近阴极效应 1) 弧隙介质强度恢复过程 ud 0 t 油 空气 SF6 真空 (1) 交流电弧的熄灭条件 (+) (-) + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - (-) (+) + + - - + + + - - - + + - - + + + - - - 2. 交流电弧的熄灭 2) 弧隙电压恢复过程 含义：弧隙电压由熄弧电压逐渐恢复到电源电压的过程。以ur(t)表示。 影响因素：线路参数、负荷性质等。 ur 0 t usr utr utr usr 瞬态恢复电压 工频恢复电压 对不同的线路参数，弧隙电压恢复过程可能是周期性的变化过程或非周期性的变化过程。 (1) 交流电弧的熄灭条件 2. 交流电弧的熄灭 综上所述，在电弧自然熄灭后，弧隙中同时存在着两个恢复过程，即弧隙电压恢复过程 ur(t) 和介质强度恢复过程 ud(t) 。 ur 0 t usr utr 可见，断路器开断交流电路时，电弧熄灭的条件应为 如果弧隙电压高于介质强度耐受电压，则弧隙就被击穿，电弧重燃。 如果弧隙电压低于介质强度耐受电压，则电弧不再重燃，即最终熄灭。 (1) 交流电弧的熄灭条件 2. 交流电弧的熄灭 2. 交流电弧的熄灭 1) 利用灭弧介质 不同灭弧介质具有不同的传热能力、介电能力、热游离温度和热容量。 这些参数数值越大，去游离作用就越强，电弧就越容易熄灭。 2) 采用特殊金属材料作灭弧触头 采用熔点高、导热系数和热容量大的耐高温金属作触头材料。 如采用铜、钨合金和银、钨合金等。 3) 利用气体或油吹动电弧 吹弧利于冷却而使复合加强、带电离子的扩散。 4) 采用多断口熄弧 电弧被拉长，触头分离速度加快，断口电压降低。 5) 提高触头分离速度 迅速拉长电弧，可使弧隙的电场强度骤降；使电弧的表面突然增大，有利于电弧的冷却和带电粒子的扩散。 (2) 高压断路器熄灭交流电弧的基本方法 二、开断短路电流时的工作状况分析 弧隙电压恢复过程分析 G T ~ QF k k ~ R L r QF G C U0 微分方程： 微分方程的通解： 线性常系数微分方程 二、开断短路电流时的工作状况分析 弧隙电压恢复过程分析 G T ~ QF k k ~ R L r QF G C U0 弧隙电压恢复过程是非周期性的。 恢复电压最大值不会超过U0。 微分方程的通解： 弧隙电压