第六章-導(dǎo)體和電氣設(shè)備的原理與選擇(一)課件

1、發(fā)電廠電氣部分(第四版)發(fā)電廠電氣部分(第四版)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(kāi)關(guān)的原理與選擇6.3 互感器的原理與選擇6.4 限流電抗器的選擇6.5 高壓熔斷器的選擇6.6 裸導(dǎo)體的選擇6.7 電纜、絕緣子和套管的選擇第六章 導(dǎo)體和電氣設(shè)備的原理與選擇6.1 電氣設(shè)備選擇的一般條件第六章 導(dǎo)體和電氣設(shè)備的原理6.1 電氣設(shè)備選擇的一般條件6.1 電氣設(shè)備選擇的一般條件作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有電氣設(shè)備選擇的一般條件電力系統(tǒng)中的各種電氣設(shè)備，它們的工作條件并不完全一致，它們的具體選擇方法也不完全相同，但對(duì)它們的基本要求卻是相同的。即：電氣設(shè)備要能可靠地工作，必須按正常工作條

2、件進(jìn)行選擇，并且按短路情況進(jìn)行各種校驗(yàn)（如熱穩(wěn)定校驗(yàn)和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)）。作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有電氣設(shè)備選擇的一般條件電力系統(tǒng)中的各作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、按正常工作條件選擇電氣設(shè)備電氣設(shè)備的額定電壓UN就是銘牌上標(biāo)出的線電壓。另外，電氣設(shè)備還有一個(gè)最高工作電壓Ualm，即電氣設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行所允許的最大電壓。1額定電壓選擇電氣設(shè)備時(shí)，應(yīng)使所選電氣設(shè)備最高工作電壓Ualm不低于電氣設(shè)備裝置點(diǎn)的電網(wǎng)最高運(yùn)行電壓Usm ，即UalmUsm 。作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、按正常工作條件選擇電氣設(shè)備電氣設(shè)作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、按正常工作條件選擇電氣設(shè)備1額定電壓通常，電氣設(shè)備最高工作電壓Ualm(110%1

3、15%)UN而電網(wǎng)最高運(yùn)行電壓Usm(115%)UNS所以，一般按照電氣設(shè)備的額定電壓UN不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓UNS的條件選擇即可。作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、按正常工作條件選擇電氣設(shè)備1額作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、按正常工作條件選擇電氣設(shè)備電氣設(shè)備的額定電流IN是指在一定周?chē)h(huán)境溫度下，長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)電氣設(shè)備所能允許通過(guò)的電流。2額定電流選擇電氣設(shè)備時(shí)，應(yīng)使所選電氣設(shè)備額定電流IN不低于所工作回路在各種可能運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流Imax。即電氣設(shè)備工作的回路不同，其最大持續(xù)工作電流Imax不同。作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、按正常工作條件選擇電氣設(shè)備電氣設(shè)作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、按正常工作

4、條件選擇電氣設(shè)備2額定電流最大長(zhǎng)期持續(xù)工作電流Imax的計(jì)算回路名稱(chēng)最大長(zhǎng)期持續(xù)工作電流備注發(fā)電機(jī)變壓器母聯(lián)斷路器母線分段電抗器出線一般可取為等于該段母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)或變壓器的Imax一般可取為等于該段母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)額定電流的50%-80%作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、按正常工作條件選擇電氣設(shè)備2額A.海拔修正 電氣設(shè)備的最高工作電壓是按一定的海拔高度設(shè)計(jì)的。如果電氣設(shè)備布置在規(guī)定的海拔高度以上，電氣設(shè)備的最大工作電壓就要降低。 空氣隙的擊穿電壓（包括沿面閃絡(luò)）隨著空氣密度的增大而升高的原因是，隨著空氣密度的增大，空氣中自由電子平均自由程縮短了，不易造成撞擊電離。 空氣隙的擊穿電壓隨著空

5、氣濕度的增大而增大的原因是：水蒸汽是電負(fù)性氣體，易俘獲自由電子形成負(fù)離子，使最活躍的電離因素自由電子的數(shù)量減小，阻礙電離的發(fā)展 作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、按正常工作條件選擇電氣設(shè)備在選擇電氣設(shè)備時(shí)，還應(yīng)考慮電氣設(shè)備安裝地點(diǎn)的環(huán)境條件，如溫度、海拔高度等。當(dāng)環(huán)境條件超過(guò)電氣設(shè)備的正常使用條件時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)措施。3按當(dāng)?shù)丨h(huán)境進(jìn)行修正 海拔高度每增加100m，最大工作電壓應(yīng)降低1。A.海拔修正作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、按正常工作條件選擇電B.溫度修正電器設(shè)備的額定環(huán)境溫度為0+40。如果周?chē)h(huán)境溫度高于+40，則設(shè)備額定電流要減小。如果周?chē)h(huán)境溫度低于+40，則設(shè)備額定電流可增大。作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)

6、所有一、按正常工作條件選擇電器K溫度修正系數(shù)即：在選擇電氣設(shè)備時(shí)，還應(yīng)考慮電氣設(shè)備安裝地點(diǎn)的環(huán)境條件，如溫度、海拔高度等。當(dāng)環(huán)境條件超過(guò)電氣設(shè)備的正常使用條件時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)措施。3按當(dāng)?shù)丨h(huán)境進(jìn)行修正B.溫度修正作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、按正常工作條件選擇電作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有二、按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備短路電流通過(guò)電氣設(shè)備時(shí)，電氣設(shè)備各部分溫度(或發(fā)熱效應(yīng))應(yīng)不超過(guò)允許值。1短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)電氣設(shè)備滿足短路熱穩(wěn)定的條件是：式中：Qk短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)It電氣設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流t 電氣設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流的持續(xù)時(shí)間作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有二、按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備短路電流通作者：李長(zhǎng)松

7、版權(quán)所有二、按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備電動(dòng)力穩(wěn)定是指電氣設(shè)備承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力，也稱(chēng)動(dòng)穩(wěn)定。2短路電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn)電氣設(shè)備滿足短路動(dòng)穩(wěn)定的條件是：式中：ish、Ish 短路沖擊電流的幅值及有效值ies、Ies 電氣設(shè)備允許通過(guò)的動(dòng)穩(wěn)定電流的幅值和有效值或作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有二、按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備電動(dòng)力穩(wěn)定不需要校驗(yàn)熱穩(wěn)定或動(dòng)穩(wěn)定的情況1)用熔斷器保護(hù)的電氣設(shè)備，其熱穩(wěn)定由熔斷時(shí)間保證，可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定。2)采用有限流電阻的熔斷器保護(hù)的設(shè)備可不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定。3)裝設(shè)在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電氣設(shè)備可不校驗(yàn)熱、動(dòng)穩(wěn)定。二、按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備不需要校驗(yàn)熱穩(wěn)定或動(dòng)穩(wěn)定的情況1)用熔斷器保護(hù)

8、的電氣設(shè)備，其作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有二、按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備為使所選電氣設(shè)備具有足夠的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和合理性，并在一定時(shí)期內(nèi)適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，作校驗(yàn)用的短路電流應(yīng)按下列條件計(jì)算。3短路電流計(jì)算條件(1) 容量和接線按最終設(shè)計(jì)容量計(jì)算，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃接線應(yīng)采用可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式(2) 短路種類(lèi)一般按三相短路計(jì)算若其它種類(lèi)短路比三相短路嚴(yán)重，則按該情況計(jì)算作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有二、按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備為使所選電作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有二、按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備3短路電流計(jì)算條件(3)短路計(jì)算點(diǎn)的選擇選擇通過(guò)電氣設(shè)備的短路電流為最大的點(diǎn)為短路計(jì)算點(diǎn)發(fā)電機(jī)變壓器回路： 應(yīng)比

9、較斷路器前后短路時(shí)通過(guò)斷路器的電流值，擇其大者為短路計(jì)算點(diǎn)。QF1QF2QF3QF4QF5Ig1Ig2Itk1k2k3k5k4k6k7k8作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有二、按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備3短路電作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有二、按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備3短路電流計(jì)算條件(3)短路計(jì)算點(diǎn)的選擇母聯(lián)斷路器回路：選擇通過(guò)電氣設(shè)備的短路電流為最大的點(diǎn)為短路計(jì)算點(diǎn)QF1QF2QF3QF4QF5Ig1Ig2Itk1k2k3k5k4k6k7k8應(yīng)考慮當(dāng)由母聯(lián)斷路器向備用母線充電時(shí)，備用母線k4點(diǎn)短路，則全部短路電流流過(guò)母聯(lián)斷路器的情況。作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有二、按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備3短路電作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有二、

10、按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備3短路電流計(jì)算條件(3)短路計(jì)算點(diǎn)的選擇出線電抗器回路： 一般選電抗器后k8點(diǎn)為短路計(jì)算點(diǎn)。選擇通過(guò)電氣設(shè)備的短路電流為最大的點(diǎn)為短路計(jì)算點(diǎn)QF1QF2QF3QF4QF5Ig1Ig2Itk1k2k3k5k4k6k7k8作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有二、按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備3短路電作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有二、按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備3短路電流計(jì)算條件(4)短路計(jì)算時(shí)間校驗(yàn)熱穩(wěn)定短路計(jì)算時(shí)間tk為繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tpr和相應(yīng)斷路器的全開(kāi)斷時(shí)間tab之和。而即式中：tab斷路器全開(kāi)斷時(shí)間tpr后備繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tin斷路器固有分閘時(shí)間(查產(chǎn)品參數(shù)表)ta斷路器燃弧時(shí)間作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)

11、所有二、按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備3短路電作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有二、按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備3短路電流計(jì)算條件(4)短路計(jì)算時(shí)間校驗(yàn)電氣設(shè)備開(kāi)斷能力開(kāi)斷電氣設(shè)備應(yīng)能在最嚴(yán)重的情況下開(kāi)斷短路電流，因此短路開(kāi)斷計(jì)算時(shí)間tbr為主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tpr1和斷路器固有分閘時(shí)間tin之和。即式中：tpr1主繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tin斷路器固有分閘時(shí)間(查產(chǎn)品參數(shù)表)作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有二、按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備3短路電作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有二、按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備3短路電流計(jì)算條件(4)短路計(jì)算時(shí)間tpr1tbrtktintatab動(dòng)靜觸頭分開(kāi)短路開(kāi)始電弧熄滅發(fā)出跳閘命令作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有二、按短路條件校驗(yàn)電

12、氣設(shè)備3短路電6.2 高壓斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的原理與選擇6.2 高壓斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的原理與選擇作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有高壓斷路器開(kāi)關(guān)電器是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備之一，其中，又以斷路器的地位最重要，結(jié)構(gòu)也最復(fù)雜。高壓斷路器是用來(lái)在正常情況下接通和斷開(kāi)電路、且在故障情況下能自動(dòng)迅速開(kāi)斷故障電流的開(kāi)關(guān)設(shè)備。對(duì)斷路器的基本要求是：在各種情況下應(yīng)具有足夠的開(kāi)斷能力，盡可能短的動(dòng)作時(shí)間和高度的工作可靠性。斷路器最重要的任務(wù)就是熄滅電弧，所以，各種斷路器都有不同結(jié)構(gòu)的滅弧裝置。作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有高壓斷路器開(kāi)關(guān)電器是電力系統(tǒng)的重要設(shè)作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論電弧是一種氣體游離放電現(xiàn)象。能量集中，溫

13、度很高，亮度很強(qiáng)三部分組成：陰極區(qū)、陽(yáng)極區(qū)和弧柱區(qū)靜觸頭陽(yáng)極區(qū)弧柱區(qū)陰極區(qū)動(dòng)觸頭電弧的氣體放電是自持放電，維持電弧穩(wěn)定燃燒的電壓很低電弧是一束游離的氣體，質(zhì)量極輕，容易變形。在氣體或液體的流動(dòng)作用下，或在電動(dòng)力的作用下，電弧能迅速移動(dòng)、伸長(zhǎng)或彎曲作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論電弧是一種氣體游離作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論(一)電弧的產(chǎn)生、維持及物理過(guò)程觸頭的周?chē)臼强諝饣蚱渌^緣介質(zhì)。 為什么在動(dòng)靜觸頭分離瞬間會(huì)變成導(dǎo)電的電弧呢？原因就在于在絕緣介質(zhì)中出現(xiàn)了大量的自由電子。靜觸頭陽(yáng)極區(qū)弧柱區(qū)陰極區(qū)動(dòng)觸頭大量自由電子由陰極向陽(yáng)極的定向運(yùn)動(dòng)就形成了電弧。作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所

14、有一、電弧的基本理論(一)電弧的產(chǎn)生、作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論(一)電弧的產(chǎn)生、維持及物理過(guò)程1.弧柱中自由電子的來(lái)源A.電極發(fā)射大量自由電子，對(duì)電弧的產(chǎn)生起決定作用熱電子發(fā)射：動(dòng)靜觸頭分離時(shí)，觸頭間接觸電阻增大，接觸處大量發(fā)熱，使陰極表面溫度升高而發(fā)射電子。其數(shù)量取決于觸頭材料和表面溫度。冷電子發(fā)射(強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射)：動(dòng)靜觸頭分離時(shí)，觸頭間的間隙很小，觸頭間會(huì)形成很高的電場(chǎng)強(qiáng)度，將陰極觸頭金屬表面中的自由電子從中拉出來(lái)。其數(shù)量取決于電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論(一)電弧的產(chǎn)生、作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論(一)電弧的產(chǎn)生、維持及物理過(guò)程1.

15、弧柱中自由電子的來(lái)源B.弧柱區(qū)的氣體游離，產(chǎn)生大量的自由電子和離子，對(duì)電弧的形成和維持起決定作用游離是指中性質(zhì)點(diǎn)變成自由電子和正離子的過(guò)程。電場(chǎng)游離(碰撞游離)：在電場(chǎng)作用下，電子加速向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，途中與介質(zhì)中的中性質(zhì)點(diǎn)發(fā)生碰撞。若自由電子具有足夠動(dòng)能，就能與中性質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生碰撞游離，使其游離為正離子和自由電子。這樣的過(guò)程連續(xù)進(jìn)行導(dǎo)致雪崩式碰撞，使觸頭間充滿了自由電子。在外加電壓作用下形成電子流，介質(zhì)被擊穿而形成電弧。作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論(一)電弧的產(chǎn)生、作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論(一)電弧的產(chǎn)生、維持及物理過(guò)程1.弧柱中自由電子的來(lái)源熱游離：電弧形成后，觸頭間電壓

16、立刻降低，但弧柱的溫度很高。處于高溫下的介質(zhì)分子和原子產(chǎn)生劇烈運(yùn)動(dòng)，不斷發(fā)生碰撞，也會(huì)游離出自由電子和離子(這就是熱游離過(guò)程)，可以維持電弧的燃燒。B.弧柱區(qū)的氣體游離，產(chǎn)生大量的自由電子和離子，對(duì)電弧的形成和維持起決定作用游離是指中性質(zhì)點(diǎn)變成自由電子和正離子的過(guò)程。作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論(一)電弧的產(chǎn)生、作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論(一)電弧的產(chǎn)生、維持及物理過(guò)程2.電弧的形成過(guò)程由以上分析可以看出，陰極在強(qiáng)電場(chǎng)作用下發(fā)射電子。發(fā)射的電子在觸頭電壓作用下產(chǎn)生碰撞游離，就形成了電弧。在高溫作用下，陰極產(chǎn)生熱發(fā)射，并在介質(zhì)中發(fā)生熱游離，使電弧維持和發(fā)展。這就是電弧形

17、成的過(guò)程。作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論(一)電弧的產(chǎn)生、作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論(一)電弧的產(chǎn)生、維持及物理過(guò)程3.去游離過(guò)程在電弧中，發(fā)生游離過(guò)程的同時(shí)還進(jìn)行著使帶電質(zhì)點(diǎn)減少的去游離過(guò)程。 游離過(guò)程去游離過(guò)程：電弧電流增大，熾熱燃燒 游離過(guò)程去游離過(guò)程：電弧電流不變，穩(wěn)定燃燒 游離過(guò)程去游離過(guò)程：電弧電流減小，最終熄滅因此，要想使電弧熄滅，就必須設(shè)法加強(qiáng)去游離過(guò)程，使其大于游離過(guò)程。作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論(一)電弧的產(chǎn)生、作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論(一)電弧的產(chǎn)生、維持及物理過(guò)程3.去游離過(guò)程A.復(fù)合去游離：帶電質(zhì)點(diǎn)的電荷彼此中和的

18、現(xiàn)象電子碰撞中性質(zhì)點(diǎn)速度慢的負(fù)離子與正離子中和復(fù)合去游離進(jìn)行的快慢與弧隙電場(chǎng)強(qiáng)度的大小、電弧的溫度及電弧的表面積有關(guān)。B.擴(kuò)散去游離：弧柱中的自由電子和正離子由于熱運(yùn)動(dòng)而從弧柱內(nèi)部逸出進(jìn)入周?chē)浣橘|(zhì)的現(xiàn)象濃度擴(kuò)散；溫度擴(kuò)散；高速冷氣吹弧作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論(一)電弧的產(chǎn)生、作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論(一)電弧的產(chǎn)生、維持及物理過(guò)程3.去游離過(guò)程由上可知，利用各種方法，人工地強(qiáng)迫冷卻電弧的內(nèi)部和表面，不僅可增強(qiáng)復(fù)合去游離的速度，同時(shí)也能增強(qiáng)擴(kuò)散去游離的強(qiáng)度，使電弧很快熄滅。作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論(一)電弧的產(chǎn)生、作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的

19、基本理論(二)交流電弧的特性1.交流電弧的特性tOiuarc電弧電壓、電流波形圖A燃弧電壓B熄弧電壓作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論(二)交流電弧的特作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論(二)交流電弧的特性1.交流電弧的特性tOABiuarc電弧電壓、電流波形圖隨著正弦交流電流的周期性變化，交流電弧電流也將隨之每半周過(guò)零一次。在電弧電流自然過(guò)零時(shí)，電弧向弧隙輸送能量減少，電弧溫度和熱游離下降，電弧將自動(dòng)熄滅。作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論(二)交流電弧的特作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論(二)交流電弧的特性1.交流電弧的特性如果在電流過(guò)零電弧自然熄滅時(shí)，采取有效措

20、施加強(qiáng)弧隙的冷卻，使弧隙介質(zhì)的絕緣能力達(dá)到不會(huì)被弧隙外加電壓擊穿的程度，則在下半周電弧就不會(huì)重燃而最終熄滅。tOABiuarc電弧電壓、電流波形圖作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論(二)交流電弧的特作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論(三)交流電弧的熄滅決定交流電弧熄滅的基本因素是“弧隙介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)過(guò)程”和“弧隙電壓的恢復(fù)過(guò)程”?；∠督橘|(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)過(guò)程電弧電流過(guò)零時(shí)，輸入弧隙的能量減少，弧隙溫度劇降，因而弧隙游離程度也下降。當(dāng)弧隙溫度降低到熱游離基本停止時(shí)，弧隙重新轉(zhuǎn)變?yōu)榻橘|(zhì)狀態(tài)。此時(shí)，雖然不會(huì)出現(xiàn)熱擊穿而重燃，但是弧隙的絕緣能力或稱(chēng)介質(zhì)強(qiáng)度（以弧隙能耐受的電壓表示）要恢復(fù)到正確狀

21、態(tài)仍需要一定時(shí)間，此稱(chēng)為“弧隙介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)過(guò)程”。作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論(三)交流電弧的熄作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論(三)交流電弧的熄滅弧隙電壓的恢復(fù)過(guò)程電弧電流過(guò)零后，弧隙電壓將由熄弧電壓經(jīng)過(guò)一個(gè)由電路參數(shù)所決定的振蕩過(guò)程，逐漸恢復(fù)到電源電壓，此稱(chēng)為“弧隙電壓的恢復(fù)過(guò)程”。決定交流電弧熄滅的基本因素是“弧隙介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)過(guò)程”和“弧隙電壓的恢復(fù)過(guò)程”。作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論(三)交流電弧的熄作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論(三)交流電弧的熄滅弧隙介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)過(guò)程：以耐受電壓Ud(t)表示因此，在電弧電流過(guò)零后，存在著兩個(gè)相互聯(lián)系的

22、對(duì)立過(guò)程。在恢復(fù)過(guò)程中，如果恢復(fù)電壓高于介質(zhì)強(qiáng)度，弧隙被電擊穿，電弧重燃；如果恢復(fù)電壓低于介質(zhì)強(qiáng)度，電弧就會(huì)真正熄滅。弧隙電壓的恢復(fù)過(guò)程：以耐受電壓Ur(t)表示交流電弧熄滅的條件是：Ud(t) Ur(t)作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論(三)交流電弧的熄(a)在t1時(shí)刻發(fā)生擊穿，電弧重燃作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論(三)交流電弧的熄滅介質(zhì)強(qiáng)度和弧隙電壓的恢復(fù)過(guò)程tu0Ud(t)Ur(t)tu0Ud(t)Ur(t)tu0Ud(t)Ur(t)t1(b)電弧熄滅(c)電弧熄滅(a)在t1時(shí)刻發(fā)生作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)過(guò)程與下列因素有關(guān)：電弧電流的大

23、小弧隙的冷卻條件（滅弧裝置的結(jié)構(gòu)）滅弧介質(zhì)的特性 觸頭分離的速度作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論(三)交流電弧的熄滅1.弧隙介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)過(guò)程近陰極效應(yīng)：150250伏的起始介質(zhì)強(qiáng)度正離子層空間介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)過(guò)程與下列因素有關(guān)：作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一弧隙電壓的恢復(fù)過(guò)程與線路參數(shù)和負(fù)荷性質(zhì)有關(guān)。作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論(三)交流電弧的熄滅2.弧隙電壓的恢復(fù)過(guò)程弧隙電壓的恢復(fù)過(guò)程可能是周期性或非周期性的。tuUrtuUr周期性振蕩過(guò)程非周期性過(guò)程弧隙電壓的恢復(fù)過(guò)程與線路參數(shù)和負(fù)荷性質(zhì)有關(guān)。作者：李長(zhǎng)松 恢復(fù)電壓由兩部分組成：作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論(三)交

24、流電弧的熄滅瞬態(tài)恢復(fù)電壓：首先出現(xiàn)在弧隙兩端，時(shí)間很短，具有過(guò)渡過(guò)程特性的電壓UtrtuUtrUr0UsrU0瞬態(tài)恢復(fù)電壓Utr是從熄弧電壓Ur0過(guò)渡到穩(wěn)態(tài)值之間的暫態(tài)分量。2.弧隙電壓的恢復(fù)過(guò)程恢復(fù)電壓由兩部分組成：作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論(三)交流電弧的熄滅工頻恢復(fù)電壓：瞬態(tài)恢復(fù)電壓Utr消失后，在弧隙兩端出現(xiàn)的由工頻電源決定的電壓Usr 工頻恢復(fù)電壓Usr是電弧熄滅以后加在弧隙上的恢復(fù)電壓穩(wěn)態(tài)值?；謴?fù)電壓由兩部分組成：tuUtrUr0UsrU02.弧隙電壓的恢復(fù)過(guò)程作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有一、電弧的基本理論(三)交流電弧的熄電弧中的去游離

25、強(qiáng)度，很大程度上取決于電弧周?chē)橘|(zhì)的特性，如介質(zhì)的傳熱能力、介電強(qiáng)度、熱游離溫度和熱容量等。這些參數(shù)的數(shù)值越大，則去游離作用越強(qiáng)，電弧就越容易熄滅。作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有二、高壓斷路器熄滅電弧的基本方法1.利用滅弧介質(zhì)常用的滅弧介質(zhì)有：空氣，油(變壓器油或斷路器油)，SF6，真空。電弧中的去游離強(qiáng)度，很大程度上取決于電弧周?chē)橘|(zhì)的特性，如介電弧中的去游離強(qiáng)度，很大程度上取決于觸頭材料。若采用熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱系數(shù)和熱容量大的耐高溫金屬作觸頭材料，可以減少熱電子發(fā)射和電弧中的金屬蒸氣，抑制游離作用。同時(shí)，觸頭材料還要求有較高的抗電弧、抗熔焊能力。作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有二、高壓斷路器熄滅電弧的基本方法2

26、.采用特殊金屬材料作滅弧觸頭常用的觸頭材料有：銅鎢合金，銀鎢合金。電弧中的去游離強(qiáng)度，很大程度上取決于觸頭材料。若采用熔點(diǎn)高、電弧在氣流或油流中被強(qiáng)烈地冷卻而使復(fù)合加強(qiáng)，吹弧也有利于帶電離子的擴(kuò)散。作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有二、高壓斷路器熄滅電弧的基本方法3.利用氣體或油吹動(dòng)電弧在高壓斷路器中利用各種結(jié)構(gòu)形式的滅弧室，使氣體或油產(chǎn)生巨大的壓力并有力地吹向電弧，使電弧熄滅。吹動(dòng)的方式有：縱吹和橫吹?？v吹：吹動(dòng)方向與弧柱軸線平行。主要使電弧冷卻變細(xì)，最后熄滅。橫吹：吹動(dòng)方向與弧柱軸線垂直。主要把電弧拉長(zhǎng)，表面積增大并加強(qiáng)冷卻。電弧在氣流或油流中被強(qiáng)烈地冷卻而使復(fù)合加強(qiáng)，吹弧也有利于帶電高壓斷路器常制成

27、每相有兩個(gè)或更多個(gè)串聯(lián)的斷口。如圖為雙斷口的滅弧方式。作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有二、高壓斷路器熄滅電弧的基本方法4.利用多斷口滅弧采用多斷口是把電弧分割成很多小電弧段，在相等的觸頭行程下，多斷口比單斷口的電弧拉長(zhǎng)了，從而增大了弧隙電阻，而且電弧被拉長(zhǎng)的速度(即觸頭分離速度)也增加，加速了弧隙電阻的增大，同時(shí)，也增大了介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)速度。由于加在每個(gè)斷口的電壓更低，使弧隙的恢復(fù)電壓降低，因此滅弧性能更好。III動(dòng)觸頭靜觸頭高壓斷路器常制成每相有兩個(gè)或更多個(gè)串聯(lián)的斷口。作者：李長(zhǎng)松 采用多斷口的結(jié)構(gòu)后，每一個(gè)斷口在開(kāi)斷位置的電壓分配和開(kāi)斷過(guò)程中的恢復(fù)電壓分配出現(xiàn)了不均勻現(xiàn)象作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有二、高

28、壓斷路器熄滅電弧的基本方法4.利用多斷口滅弧C0UU1U2CdCd如圖為單相斷路器在開(kāi)斷接地故障后的電路圖。U：電源電壓U1、U2：兩個(gè)斷口的電壓Cd：斷口的等效電容C0：底座對(duì)地等效電容采用多斷口的結(jié)構(gòu)后，每一個(gè)斷口在開(kāi)斷位置的電壓分配和開(kāi)斷過(guò)程則斷口電壓分布的計(jì)算可按下圖進(jìn)行：作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有二、高壓斷路器熄滅電弧的基本方法4.利用多斷口滅弧可見(jiàn)，U1U2兩個(gè)斷口上的電壓相差很大，第一個(gè)斷口的工作條件比第二個(gè)斷口要嚴(yán)重。UU1U2CdCdC0則斷口電壓分布的計(jì)算可按下圖進(jìn)行：作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有二為了充分發(fā)揮每個(gè)滅弧室的作用，應(yīng)該使兩個(gè)斷口的工作條件接近相等。通常在每個(gè)斷口并聯(lián)一個(gè)

29、比Cd和C0都大得多的電容C，稱(chēng)為“均壓電容”。作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有二、高壓斷路器熄滅電弧的基本方法4.利用多斷口滅弧可見(jiàn)，U1U2，電壓平均分布在兩個(gè)斷口上，每個(gè)斷口工作條件基本上一致。UU1U2CdC0CdCC為了充分發(fā)揮每個(gè)滅弧室的作用，應(yīng)該使兩個(gè)斷口的工作條件接近相迅速拉長(zhǎng)電弧，可使弧隙的電場(chǎng)強(qiáng)度驟降，同時(shí)，使弧隙的表面積突然增大，有利于電弧的冷卻和帶電質(zhì)點(diǎn)向周?chē)橘|(zhì)擴(kuò)散，使熱游離作用減弱，加強(qiáng)了離子的復(fù)合速度，從而加速電弧的熄滅。作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有二、高壓斷路器熄滅電弧的基本方法5.拉長(zhǎng)電弧并增大斷路器觸頭的分離速度為此，在高壓斷路器中都裝有強(qiáng)有力的斷路彈簧，以加快觸頭的分離速

30、度。迅速拉長(zhǎng)電弧，可使弧隙的電場(chǎng)強(qiáng)度驟降，同時(shí)，使弧隙的表面積突作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有二、高壓斷路器熄滅電弧的基本方法5.拉長(zhǎng)電弧并增大斷路器觸頭的分離速度斷路器分閘速度的快慢，通常由斷路器全開(kāi)斷時(shí)間來(lái)衡量，它包括斷路器固有動(dòng)作時(shí)間和燃弧時(shí)間兩部分。0.12s，稱(chēng)為低速斷路器0.08s，稱(chēng)為快速斷路器0.08s0.12s ，稱(chēng)為中速斷路器當(dāng)全開(kāi)斷時(shí)間作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有二、高壓斷路器熄滅電弧的基本方法5.作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有三、高壓斷路器的種類(lèi)和基本參數(shù)(一)高壓斷路器的種類(lèi)1.油斷路器利用電弧本身的能量，將油加熱，形成油蒸汽和大量氣體所組成的高壓力氣泡實(shí)現(xiàn)吹弧。這種靠電弧本身能量熄滅電弧

31、的方法，稱(chēng)為“自能式”滅弧室。特點(diǎn)：滅弧時(shí)不需要外界供給很大能量，但滅弧能力與電弧電流有關(guān)。其燃弧時(shí)間隨著開(kāi)斷電流減小而增大。作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有三、高壓斷路器的種類(lèi)和基本參數(shù)(一)作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有三、高壓斷路器的種類(lèi)和基本參數(shù)(一)高壓斷路器的種類(lèi)1.油斷路器多油式斷路器缺點(diǎn)：體積大，用油量多，有爆炸火災(zāi)危險(xiǎn)，檢修工作量大。特點(diǎn)：內(nèi)部帶有電流互感器。斷路器中的油除了作滅弧介質(zhì)外，還作為觸頭開(kāi)斷后的弧隙絕緣以及帶電部分與接地外殼之間的絕緣介質(zhì)。作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有三、高壓斷路器的種類(lèi)和基本參數(shù)(一)作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有三、高壓斷路器的種類(lèi)和基本參數(shù)(一)高壓斷路器的種類(lèi)1.油斷路器

32、少油式斷路器優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，材料消耗少，用油量少，重量輕，性能穩(wěn)定，運(yùn)行方便。應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)：抗震性稍差斷路器中的油只作滅弧介質(zhì)和觸頭開(kāi)斷后的弧隙絕緣介質(zhì)，而帶電部分對(duì)地之間的絕緣采用瓷柱。作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有三、高壓斷路器的種類(lèi)和基本參數(shù)(一)作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有三、高壓斷路器的種類(lèi)和基本參數(shù)作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有三、高壓斷路器的種類(lèi)和基本參數(shù)作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有三、高壓斷路器的種類(lèi)和基本參數(shù)(一)高壓斷路器的種類(lèi)2.壓縮空氣斷路器(簡(jiǎn)稱(chēng)空氣斷路器)采用壓縮空氣作為滅弧介質(zhì)。壓縮空氣除了作滅弧介質(zhì)外，還作為觸頭開(kāi)斷后的弧隙絕緣介質(zhì)。優(yōu)點(diǎn)：“外能式”滅弧室。滅弧能力強(qiáng)；滅弧時(shí)間短

33、；無(wú)火災(zāi)危險(xiǎn)；尺寸小，重量輕。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜；有色金屬消耗量大，價(jià)格昂貴；需要裝設(shè)空氣壓縮機(jī)、復(fù)雜的壓縮空氣系統(tǒng)、貯氣筒和管道；噪聲大。作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有三、高壓斷路器的種類(lèi)和基本參數(shù)(一)作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有三、高壓斷路器的種類(lèi)和基本參數(shù)(一)高壓斷路器的種類(lèi)3.六氟化硫（SF6）斷路器采用六氟化硫(SF6)氣體作為滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)。SF6氣體是無(wú)色、無(wú)味、不燃、無(wú)毒的惰性氣體。優(yōu)點(diǎn)：允許斷路次數(shù)多，檢修周期長(zhǎng)；斷路性能好；多用于SF6封閉式組合電器，大大減少占地面積。它具有很高的電氣絕緣強(qiáng)度(是空氣的2.53倍)和良好的滅弧性能(滅弧能力比空氣高100倍)。缺點(diǎn)：要求加工精度高，密

34、封性能好。對(duì)氣體和水分的檢測(cè)控制要求更嚴(yán)。作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有三、高壓斷路器的種類(lèi)和基本參數(shù)(一)第六章_導(dǎo)體和電氣設(shè)備的原理與選擇(一)課件作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有三、高壓斷路器的種類(lèi)和基本參數(shù)作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有三、高壓斷路器的種類(lèi)和基本參數(shù)作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有三、高壓斷路器的種類(lèi)和基本參數(shù)(一)高壓斷路器的種類(lèi)4.真空斷路器以真空作為滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)。所謂“真空”是相對(duì)而言的，指的是絕對(duì)壓力低于1個(gè)大氣壓的氣體稀薄的空間。在這樣的空間里，其絕緣強(qiáng)度很高，電弧很容易熄滅。優(yōu)點(diǎn)：觸頭開(kāi)距短(10kV級(jí)只需10mm，而油斷路器需125mm)；燃弧時(shí)間短，且與開(kāi)斷電流無(wú)關(guān)，一般只有半個(gè)周期

35、；觸頭壽命長(zhǎng)，開(kāi)斷次數(shù)多；體積小，重量輕；缺點(diǎn)：對(duì)滅弧室工藝及觸頭材料要求高作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有三、高壓斷路器的種類(lèi)和基本參數(shù)(一)作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有三、高壓斷路器的種類(lèi)和基本參數(shù)(一)高壓斷路器的種類(lèi)作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有三、高壓斷路器的種類(lèi)和基本參數(shù)(一)作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有三、高壓斷路器的種類(lèi)和基本參數(shù)(二)高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)1.額定電壓UN產(chǎn)品銘牌上注明的電壓是指正常工作的線電壓。我國(guó)采用的額定電壓等級(jí)有： 3、6、10、35、60、110、220、330、500kV?？紤]到輸電線始端和末端的電壓可能不同，以及電力系統(tǒng)調(diào)壓的要求，對(duì)電器又規(guī)定了與各級(jí)額定電壓相應(yīng)的最高工作電壓

36、。斷路器應(yīng)能在其最高工作電壓下長(zhǎng)期正常工作。保證斷路器長(zhǎng)期工作的電壓。作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有三、高壓斷路器的種類(lèi)和基本參數(shù)(二)作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有三、高壓斷路器的種類(lèi)和基本參數(shù)(二)高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)2.額定電流IN電器長(zhǎng)期通過(guò)額定電流時(shí)，其發(fā)熱溫度不會(huì)超過(guò)允許值。3.額定開(kāi)斷電流INbr斷路器在額定電壓下能正?？煽块_(kāi)斷的最大短路電流。它標(biāo)志斷路器的開(kāi)斷能力。斷路器可以長(zhǎng)期通過(guò)的最大電流。4.額定開(kāi)斷容量SNbr對(duì)三相電路有作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有三、高壓斷路器的種類(lèi)和基本參數(shù)(二)作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有三、高壓斷路器的種類(lèi)和基本參數(shù)(二)高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)5.額定動(dòng)穩(wěn)定電流ies (額

37、定極限通過(guò)電流)6.額定熱穩(wěn)定電流It表示斷路器能承受短路電流熱效應(yīng)的能力。通常 It = INbr 表示斷路器對(duì)短路電流的電動(dòng)穩(wěn)定性。7.熱穩(wěn)定電流作用時(shí)間t在此時(shí)間內(nèi)，當(dāng)熱穩(wěn)定電流通過(guò)斷路器時(shí)，其發(fā)熱溫度不超過(guò)規(guī)定允許值。作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有三、高壓斷路器的種類(lèi)和基本參數(shù)(二)作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有三、高壓斷路器的種類(lèi)和基本參數(shù)(二)高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)8.合閘時(shí)間9.分閘時(shí)間斷路器跳閘線圈通電起到三相內(nèi)電弧完全熄滅為止。斷路器合閘線圈通電起到主觸頭剛接觸為止的時(shí)間。固有分閘時(shí)間：跳閘線圈通電起到觸頭剛分離為止燃弧時(shí)間：觸頭分離到各相電弧完全熄滅為止分閘時(shí)間等于斷路器固有分閘時(shí)間和燃弧時(shí)

38、間之和。 作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有三、高壓斷路器的種類(lèi)和基本參數(shù)(二)作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有三、高壓斷路器的種類(lèi)和基本參數(shù)(三)高壓斷路器的型號(hào)含義作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有三、高壓斷路器的種類(lèi)和基本參數(shù)(三)作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有三、高壓斷路器的種類(lèi)和基本參數(shù)(三)高壓斷路器的型號(hào)含義SN1010/600350S 少油D 多油K 壓縮空氣Z 真空L SF6F SF6封閉式N 戶內(nèi)W 戶外產(chǎn)品設(shè)計(jì)序號(hào)額定電壓(kV)額定電流(A)額定開(kāi)斷容量(kVA)作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有三、高壓斷路器的種類(lèi)和基本參數(shù)(三)作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有四、高壓斷路器的選擇與校驗(yàn)(一)高壓斷路器的選擇1.選擇斷路器的種類(lèi)和形式 特點(diǎn)安裝場(chǎng)所電壓等級(jí)可選擇的主要型式參考型號(hào)規(guī)范發(fā)電機(jī)回路UN10.5kV中小型機(jī)組少油式斷路器SN3-10SN4-10大型機(jī)組專(zhuān)用SF6斷路器專(zhuān)用空氣斷路器作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有四、高壓斷路器的選擇與校驗(yàn)(一)高壓作者：李長(zhǎng)松 版權(quán)所有四、高壓斷路器的選擇與校驗(yàn)(一)高壓斷路器的選擇1.選擇斷路器的種類(lèi)和形式 特點(diǎn)安裝場(chǎng)所電壓等級(jí)可選擇的主要型式參考型號(hào)規(guī)范配電裝置35kV及以下少油式斷路器多油式斷路器真空斷路器SF6斷路器610kV:饋線 SN10-10母聯(lián)分段 SN3-10 SN4-1035kV:SN10-35ZN10