供配電系統(tǒng)及其電氣設(shè)備第九章高壓開關(guān)電器

1、39.2電弧的形成和熄滅電弧的形成和熄滅9.2.1電弧的形成電弧的形成1概念：概念： 在觸頭開斷有一定電壓和電流的電路時，觸頭間產(chǎn)生強烈而又刺眼的亮光的現(xiàn)象。(1020V，80100mA) 絕緣氣體或絕緣油受熱分解出氣體游離產(chǎn)生的自由電子導(dǎo)電自持放電2特點：特點： 氣體導(dǎo)電；溫度極高3電弧的形成電弧的形成 陰極發(fā)射（起因）碰撞游離（重要因素）擊穿（量變到質(zhì)變）熱游離（主要因素）維持發(fā)展 電弧的形成過程就是介質(zhì)向等離子體態(tài)的轉(zhuǎn)化過程。9.2.1 電弧的形成電弧的形成4游離過程的四種形式：游離過程的四種形式： 熱電子發(fā)射 強電場發(fā)射 碰撞游離：由高速運動的電子作用產(chǎn)生； 熱游離：由中性質(zhì)點熱運動碰

2、撞產(chǎn)生。5去游離去游離 正、負質(zhì)點相互吸引中和為中性質(zhì)點。 方式： 復(fù)合 異性質(zhì)點靠近而相互中和的現(xiàn)象。 冷卻 擴散 帶電質(zhì)點逸出弧柱外的現(xiàn)象。 吹弧 6熄弧條件熄弧條件 游離與去游離誰主導(dǎo)？ 游離和去游離是電弧燃燒中的兩個相反過程， 1）游離過程使弧道中的帶電離子增加，有助于電弧的燃燒； 2）去游離過程能使弧道中的帶電離子減少，有利于電弧的熄滅。熄弧條件：熄弧條件： 當(dāng)這兩個過程達到動態(tài)平衡時，電弧穩(wěn)定燃燒； 若游離過程大于去游離過程，將使電弧越加劇烈地燃燒； 若去游離過程大于游離過程，將使電弧燃燒減弱，以致最終電弧熄滅。9.2.1 電弧的形成電弧的形成9.2.2電弧的熄滅電弧的熄滅熄滅電弧

3、的基本方法：熄滅電弧的基本方法： 削弱游離過程，加強去游離過程。主要措施為：主要措施為：（1） 提高觸頭間的開斷速度 （2） 冷卻電?。?） 增大絕緣介質(zhì)氣體壓力（4） 吹弧（5） 將觸頭置于真空密室中9.2.3 直流電弧的特性及熄滅直流電弧的特性及熄滅一、直流電弧的特性一、直流電弧的特性 在直流電路中產(chǎn)生的電弧叫直流電弧。 電弧電壓沿弧長的分布電弧電壓沿弧長的分布 陰極壓降區(qū)U1 弧柱區(qū)U2 陽極壓降區(qū)U3 沿弧長電壓降 UhU1U2U3 直流電弧電壓沿弧長的分布直流電弧電壓沿弧長的分布一、直流電弧的特性一、直流電弧的特性 電弧的伏安特性電弧的伏安特性 di/dt0，電弧穩(wěn)定燃燒，稱為電弧電

4、弧的靜態(tài)伏安特性的靜態(tài)伏安特性。（曲線1） di/dt ur(t) （或兩曲線無交點）9.2.4 交流電弧的特性及熄滅交流電弧的特性及熄滅三、交流電弧的滅弧方法三、交流電弧的滅弧方法 電流過零過電弧是否能夠重燃，取決于取決于弧隙中去游離過程和游離過程的競爭結(jié)果。1. 空氣中交流電弧的熄滅空氣中交流電弧的熄滅（1） 拉長電?。?）磁吹熄?。?）氣吹熄?。?. 油中交流電弧的熄滅方法油中交流電弧的熄滅方法（1）靜止油中電弧的熄滅（2）吹弧型油中電弧的熄滅3. 六氟化硫氣體滅弧4. 真空滅弧u 電氣觸頭電氣觸頭一、概述一、概述1、概念：、概念：通過接觸傳導(dǎo)電流的兩個或以上的金屬導(dǎo)體的端接部分。2、觸

5、頭的接觸形式：、觸頭的接觸形式：點、線、面接觸3、接觸電阻：、接觸電阻：接觸電阻是指收縮電阻和表面膜電阻之和4、觸頭電阻：、觸頭電阻：接觸電阻和觸頭體電阻之和5、影響接觸電阻的因素及降低其值的措施：、影響接觸電阻的因素及降低其值的措施：（1）觸頭材料：銅鋁過渡接頭片（2）接觸壓力：（3）接觸形式：點、線、面接觸的用途（4）接觸面的加工情況：平而不是光二、二、 對電氣觸頭的要求對電氣觸頭的要求 （1）結(jié)構(gòu)可靠 （2）由良好的導(dǎo)電性能和接觸性能。（3）通過規(guī)定的電流時，發(fā)熱溫度不超過規(guī)定值。（4）開斷規(guī)定容量的電流時有足夠的抗熔焊和抗電弧燒傷能力。（5）通過短路電流時，具有足夠的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。u

6、 電氣觸頭電氣觸頭三、三、 觸頭的分類和結(jié)構(gòu)觸頭的分類和結(jié)構(gòu)1. 按接觸面的形式劃分按接觸面的形式劃分（1） 平面觸頭（2） 線觸頭（3） 點觸頭2. 按結(jié)構(gòu)形式劃分按結(jié)構(gòu)形式劃分（1）可斷觸頭（2）固定觸頭（3）滑動觸頭u 電氣觸頭電氣觸頭1種類種類 按滅弧介質(zhì)和滅弧方式分 油斷路器：包括多油斷路器和少油斷路器(壓縮)空氣斷路器 SF6斷路器 真空斷路器 按安裝地點分 戶內(nèi)式 戶外式 高壓斷路器型號高壓斷路器型號9.3 高壓斷路器高壓斷路器 由字母和數(shù)字兩部分組成的：2型號型號123456額定電流，A派生代號：C手車式；G改進式等。額定電壓，kV設(shè)計序號使用環(huán)境：N戶內(nèi)式；W戶外式。產(chǎn)品名稱

7、：D多油斷路器；S少油斷路器； K空氣斷路器；L SF6 斷路器； Z真空斷路器；Q產(chǎn)氣斷路器； C磁吹斷路器等。例如：SN10-10/3000-750型額定開斷能力，kA或MVA特殊環(huán)境代號78 高壓斷路器型號高壓斷路器型號9.3 高壓斷路器高壓斷路器n斷路器種類和型式的選擇依據(jù)各類斷路器的特點及使用環(huán)境、條件決定。n額定電壓和電流的選擇UNUNs，INImaxn開斷電流的選擇INbrIpt (簡化計算中， INbrI)n短路關(guān)合電流的選擇iNclish 高壓斷路器的選擇高壓斷路器的選擇9.3 高壓斷路器高壓斷路器n短路熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗熱穩(wěn)定校驗：It2tQk動穩(wěn)定校驗：iesish 高壓

8、斷路器的選擇高壓斷路器的選擇9.3 高壓斷路器高壓斷路器 隔離開關(guān)都配有手動操作機構(gòu)，操作時要先拔出定位銷，分、合閘要果斷、迅速，終了時不要用力過猛，操作完畢一定要用定位銷鎖住，并目測觸頭位置是否符合要求。 操作隔離開關(guān)之前，必須先檢查與之串聯(lián)的斷路器，應(yīng)確實處于斷開位置。 如果發(fā)生了帶負荷切投隔離開關(guān)的誤操作，應(yīng)冷靜地避免可能發(fā)生的另一種反方向的誤操作。限流電器的作用：限流電器的作用： 增加電路的短路阻抗，從而達到限制短路電流的目的。常用的設(shè)備：常用的設(shè)備： 限流電抗器 分裂變壓器 電網(wǎng)中所采用的電抗器是指具有一定電抗電網(wǎng)中所采用的電抗器是指具有一定電抗值的自感線圈。值的自感線圈。 有串聯(lián)電

9、抗器、并聯(lián)電抗器、限流電抗器有串聯(lián)電抗器、并聯(lián)電抗器、限流電抗器和消弧線圈四種。和消弧線圈四種。 限流電抗器分三種：限流電抗器分三種：一、限流電抗器一、限流電抗器常做成空心的混凝土結(jié)構(gòu)， 這種電抗器都做成單相。組成三相組時有四種排列方式：即垂直排列、水平排列、兩重一并排列、品字形排列。帶中間抽頭的混凝土柱式電抗器稱分裂電抗器。35kV的限流電抗器，一般做成夾裝、油浸式、戶外裝置，在油箱內(nèi)壁加磁分路或電磁屏蔽，以減少箱壁的損耗和發(fā)熱。電抗器主要參數(shù)有額定電壓電抗器主要參數(shù)有額定電壓 、額定電流、額定電流 和百分電抗和百分電抗 。 電抗器的電抗值為電抗器的電抗值為: )(3100%eLeLLLIU

10、XXxxxUUU21sin%eLfhlIIXU 正常工作時，電抗器中的功率損耗通常不大，約為正常工作時，電抗器中的功率損耗通常不大，約為通過電抗器功率通過電抗器功率0.15%0.4%。 安裝電抗器后，當(dāng)電路發(fā)生短路時，電抗器可以限安裝電抗器后，當(dāng)電路發(fā)生短路時，電抗器可以限制短路電流，同時由于電抗器有較大的電壓降，可制短路電流，同時由于電抗器有較大的電壓降，可以維持母線有較高的剩余電壓，使其他未故障用戶以維持母線有較高的剩余電壓，使其他未故障用戶受到的影響較小。受到的影響較小。 當(dāng)在電抗器后發(fā)生三相短路時，母線剩余電壓的百當(dāng)在電抗器后發(fā)生三相短路時，母線剩余電壓的百分數(shù)為：分數(shù)為： 一般要求線

11、路電抗器能維持母線剩余電壓在一般要求線路電抗器能維持母線剩余電壓在（60%70%）。）。eLLeLLsyIIXUXIU %1003%母線分段電抗器母線分段電抗器線路出線電抗器線路出線電抗器變壓器負荷側(cè)串變壓器負荷側(cè)串聯(lián)電抗器電抗器聯(lián)電抗器電抗器變壓器負荷側(cè)并變壓器負荷側(cè)并聯(lián)電抗器電抗器聯(lián)電抗器電抗器 分裂電抗器與普通電抗器類似，不同點是：分類電抗器的繞組有中間抽頭。分裂電抗器的圖形符號分裂電抗器的圖形符號 單相電路單相電路 在正常工作時：在正常工作時：其中， 為每臂的自感抗； 為互感電抗； m為互感系數(shù)。所以，若，取m=0.5，則在正常運行時，每臂的運行電抗： 1I2II231XMXLXL*1

12、2/ 2III121L2MLM()2IUI XI XXXLXMX12L(1)2IUm XLL(1)0.5Xm XX 設(shè)分支2短路，若忽略分支3的負荷電流，則： 即短路時，臂2的電抗為（稱為單臂型電抗） 當(dāng)當(dāng)2端短路，端短路，1端接電源時：端接電源時：12312kLUI XLX 若分支3接電源，可能送來的短路電流為 1端開路，如左圖。 若m =0.5， 則： 當(dāng)當(dāng)2端短路，端短路，1端開路，端開路，3端接電源時：端接電源時：123kGI32kGLkGMkGL2() 2(1)UIXIXIm X32L3XX分裂電抗器的優(yōu)點：分裂電抗器的優(yōu)點： a正常運行時電抗小，而在故障時電抗大； b占地面積減?。?/p>

13、一個電抗器可供2路負荷）。分裂電抗器的缺點：分裂電抗器的缺點： 當(dāng)兩個分支負荷不等或者負荷變化過大時，將引起兩臂電壓產(chǎn)生偏差，造成電壓波動，甚至可能出現(xiàn)過電壓。 分裂變壓器是一種多繞組變壓器，它是將普通的雙繞組變壓器的低壓繞組分裂成額定容量相等的兩個完全對稱的繞組。 作用：能在正常工作和低壓側(cè)短路時，使變壓器呈現(xiàn)不同的電抗值，從而限制短路電流。二、二、 分裂變壓器分裂變壓器分裂變壓器等值電路圖分裂變壓器等值電路圖通常兩個低壓分裂繞組容量相同，一般為通常兩個低壓分裂繞組容量相同，一般為變壓器額定容量的變壓器額定容量的 50%；阻抗相等。；阻抗相等。1）當(dāng)?shù)蛪悍至牙@組并聯(lián)時，當(dāng)?shù)蛪悍至牙@組并聯(lián)時，高壓和低壓繞組高壓和低壓繞組間的電抗為穿越電抗，用間的電抗為穿越電抗，用 表示，表示， 有：有：2）當(dāng)一個分裂繞組斷開時，當(dāng)一個分裂繞組斷開時，如繞組如繞組2斷開，斷開，高壓和低壓繞組間的電抗為高壓和低壓繞組間的電抗為 ，則，則3）當(dāng)高壓繞組斷開時，當(dāng)高壓繞組斷開時