FDCDQ4-06-02-斷路器和隔離開關(guān)的原理課件

1、第六章 導(dǎo)體和電氣設(shè)備的原理與選擇6.1 電氣設(shè)備選擇的一般條件6.2 高壓斷路器和隔離開關(guān)的原理與選擇6.3 互感器的原理與選擇6.4-7 限流電抗器、高壓熔斷器、裸導(dǎo)體、 電纜、絕緣子和套管的選擇6.2 高壓斷路器和隔離開關(guān)的原理引言負荷開關(guān)：只能斷開或閉合正常情況下的工作電流。如高壓負荷開關(guān)、低壓閘刀開關(guān)、接觸器、磁力啟動器等。熔斷器：只能斷開故障情況下的過負荷電流或短路電流。如高壓熔斷器、低壓熔斷器。斷路器：既可斷開或閉合正常工作電流，也可斷開或閉合過負荷電流或短路電流。如高壓斷路器、低壓自動空氣斷路器等。隔離開關(guān)：不能斷開或閉合電流，只能在檢修時隔離電壓。開關(guān)電器的類型引言斷路器的作

2、用在正常情況下，控制各種電力線路和設(shè)備的開斷和關(guān)合。在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動地切除電力系統(tǒng)的短路電流，以保證電力系統(tǒng)的正常運行。用開關(guān)電器切斷通有電流的電路時，只要電源電壓大于1020V，電流大于80100mA，在開關(guān)電器的動、靜觸頭分離瞬間，觸頭間就會出現(xiàn)電弧。此時，觸頭雖已分開，但電路中的電流還在繼續(xù)流通。只有電弧熄滅，電路才被真正斷開。一、電弧的形成與熄滅電弧溫度隨時間變化電弧電流數(shù)值隨時間變動，電弧的功率也隨電弧電流變動。電弧功率增大時，電弧的溫度增加；反過來，當電弧功率減小時，電弧的溫度降低。電弧有熱慣性電弧的溫度跟不上電流的變化，存在一個滯后過程。交流電弧每半周自動熄滅一次隨著交

3、流電流的周期性變化，電弧電流每隔半周過零一次。在電弧電流自然過零前后，電源向弧隙輸送的能量較少，電弧溫度和熱游離下降，而去游離作用繼續(xù)進行，電弧將自然熄滅。(0) 交流電弧的特性2. 交流電弧的熄滅在交流電流過零時，電弧將自動熄滅，但不等于最終熄滅。在交流電弧自動熄滅后，弧隙中存在兩個恢復(fù)過程：弧隙介質(zhì)強度恢復(fù)過程弧隙電壓恢復(fù)過程(1) 交流電弧的熄滅條件2. 交流電弧的熄滅近陰極效應(yīng)1) 弧隙介質(zhì)強度恢復(fù)過程ud0t油空氣SF6真空(1) 交流電弧的熄滅條件(+)(-)+ - + - +- + - + -+ - + - +- + - + -(-)(+)+ + - - + + - - -+ +

4、 - - + + - - -2. 交流電弧的熄滅2) 弧隙電壓恢復(fù)過程含義：弧隙電壓由熄弧電壓逐漸恢復(fù)到電源電壓的過程。以ur(t)表示。影響因素：線路參數(shù)、負荷性質(zhì)等。ur0tusrutrutrusr瞬態(tài)恢復(fù)電壓工頻恢復(fù)電壓對不同的線路參數(shù)，弧隙電壓恢復(fù)過程可能是周期性的變化過程或非周期性的變化過程。(1) 交流電弧的熄滅條件2. 交流電弧的熄滅綜上所述，在電弧自然熄滅后，弧隙中同時存在著兩個恢復(fù)過程，即弧隙電壓恢復(fù)過程 ur(t) 和介質(zhì)強度恢復(fù)過程 ud(t) 。 ur0tusrutr可見，斷路器開斷交流電路時，電弧熄滅的條件應(yīng)為如果弧隙電壓高于介質(zhì)強度耐受電壓，則弧隙就被擊穿，電弧重燃

5、。如果弧隙電壓低于介質(zhì)強度耐受電壓，則電弧不再重燃，即最終熄滅。(1) 交流電弧的熄滅條件2. 交流電弧的熄滅二、開斷短路電流時的工作狀況分析弧隙電壓恢復(fù)過程分析GTQFkkRLrQFGCU0微分方程：微分方程的通解：線性常系數(shù)微分方程二、開斷短路電流時的工作狀況分析弧隙電壓恢復(fù)過程分析GTQFkkRLrQFGCU0弧隙電壓恢復(fù)過程是非周期性的?；謴?fù)電壓最大值不會超過U0。微分方程的通解：弧隙電壓恢復(fù)過程是周期性振蕩過程?；謴?fù)電壓最大值可達2U0?；∠峨妷夯謴?fù)過程仍是非周期性的?；謴?fù)電壓最大值不會超過U0。二、開斷短路電流時的工作狀況分析不同短路形式對斷路器開斷能力的影響 開斷單相短路電路當電

6、流過零時，工頻恢復(fù)電壓的瞬時值U0 = Umsin。通常短路時，角接近90，所以 U0 = Umsin = Um。二、開斷短路電流時的工作狀況分析不同短路形式對斷路器開斷能力的影響 開斷中性點不直接接地系統(tǒng)中的三相短路電路aQFAbXLAXLBXLOCkQFBQFCO首先開斷相：電弧電流先過零，電弧先熄滅。O在A相熄弧后，經(jīng)過0.005s( 90)，B、C兩相電流同時過零，電弧同時熄滅。每個斷口電壓為0.5UBC=0.866UB(UC)。二、開斷短路電流時的工作狀況分析不同短路形式對斷路器開斷能力的影響 開斷中性點不直接接地系統(tǒng)中的三相短路電路aQFAbXLAXLBXLOCkQFBQFCO首先

7、開斷相：電弧電流先過零，電弧先熄滅。在A相熄弧后，經(jīng)過0.005s( 90)，B、C兩相電流同時過零，電弧同時熄滅。每個斷口電壓為0.5UBC=0.866UB(UC)。結(jié)論：首先開斷相的恢復(fù)電壓最大，為1.5倍的相電壓；后續(xù)開斷相的燃弧時間比首先開斷相延長0.005s 。二、開斷短路電流時的工作狀況分析不同短路形式對斷路器開斷能力的影響 開斷中性點直接接地系統(tǒng)中的三相接地短路電路三相接地短路：當零序阻抗與正序阻抗之比不大于3時，首先開斷相恢復(fù)電壓的工頻分量為相電壓的1.3倍；第二開斷相恢復(fù)電壓的工頻分量為相電壓的1.25倍；最后開斷相恢復(fù)電壓的工頻分量為相電壓。三相直接短路：各相工頻恢復(fù)電壓與

8、中性點不直接接地系統(tǒng)中的三相短路分析結(jié)果相同，即首先開斷相恢復(fù)電壓的工頻分量為相電壓的1.5倍。二、開斷短路電流時的工作狀況分析不同短路形式對斷路器開斷能力的影響 開斷兩相短路電路中性點直接接地系統(tǒng)：工頻恢復(fù)電壓可達相電壓的1.3倍。其余情況：工頻恢復(fù)電壓為相電壓的0.866倍。二、開斷短路電流時的工作狀況分析不同短路形式對斷路器開斷能力的影響小結(jié)：影響工頻恢復(fù)電壓的因素：中性點接地方式短路故障類型三相開斷順序首先開斷相的工頻恢復(fù)電壓最大值：K1首先開斷相開斷系數(shù)；Usm電網(wǎng)最高運行電壓。問題：多斷口斷路器，斷口電壓分配不均勻，影響斷路器的滅弧能力。二、開斷短路電流時的工作狀況分析降低恢復(fù)電壓

9、上升速度和熄弧過電壓的措施 斷路器加裝并聯(lián)電容并聯(lián)電容后：1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)式戶外式三、高壓斷路器的型號和技術(shù)參數(shù)500kVSF6斷路器220kVSF6斷路器由字母和數(shù)字兩部分組成的：2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：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

10、78三、高壓斷路器的型號和技術(shù)參數(shù)額定電壓UN(kV)。斷路器正常工作時，系統(tǒng)的額定(線)電壓。這是斷路器的標稱電壓，斷路器應(yīng)能保證在這一電壓的電力系統(tǒng)中使用。額定電流IN(A)。斷路器可以長期通過的最大電流。當額定電流長期通過高壓斷路器時，其發(fā)熱溫度不應(yīng)超過國家標準中規(guī)定的數(shù)值。 額定開斷電流INbr(kA)。在規(guī)定條件下能保證正常開斷的電流。 3技術(shù)參數(shù)三、高壓斷路器的型號和技術(shù)參數(shù)額定峰值耐受電流ies(kA)。 在規(guī)定條件下，斷路器在合閘位置時所能經(jīng)受電流的峰值。它反映設(shè)備經(jīng)受短路電流引起的電動效應(yīng)能力。3技術(shù)參數(shù)額定短時耐受電流It(kA)。在規(guī)定條件和時間下斷路器在合閘位置時所能經(jīng)

11、受電流的峰值。它反映設(shè)備經(jīng)受短路電流引起的熱效應(yīng)能力。 額定短時關(guān)合電流iNcl(kA)。在規(guī)定條件下斷路器保證正常關(guān)合的最大預(yù)期峰值電流。 三、高壓斷路器的型號和技術(shù)參數(shù)開斷時間(ms)。從斷路器分閘線圈通電起至三相電弧完全熄滅為止的時間。開斷時間由分閘時間和電弧燃燒時間或燃弧時間組成。3技術(shù)參數(shù)合閘時間(ms)。從斷路器開始接到合閘命令時起到三相均合閘為止的時間。 分(合)閘不同期時間(ms)。指斷路器各相間或同相各斷口間分(合)時間的最大差異。 三、高壓斷路器的型號和技術(shù)參數(shù)金屬短接時間(ms)。 指斷路器在合分操作時從動、靜觸頭剛接觸到剛分離時的一段時間。 3技術(shù)參數(shù)無電流間隔時間(ms)。由斷路器各相中的電弧完全熄滅起到任意相再次通過電流止的時間。 三、高壓斷路器的型號和技術(shù)參數(shù)隔離電壓在檢修電氣設(shè)備時，用隔離開關(guān)將被檢修的設(shè)備與電源電壓隔離，以確保檢修的安全。倒閘操作投入備用母線或旁路母線以及改變運行方式時，常用隔離