斷路器和隔離開關的原理與選擇講訴

§5.2高壓斷路器和隔離開關的原理與選擇引言斷路器：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。負荷開關：只能斷開或閉合正常狀況下的工作電流。如高壓負荷開關、低壓閘刀開關、接觸器、磁力啟動器等。熔斷器：只能斷開故障狀況下的過負荷電流或短路電流。如高壓熔斷器、低壓熔斷器。隔離開關：不能斷開或閉合電流，只能在檢修時隔離電壓。開關電器的類型引言斷路器的作用在正常狀況下，限制各種電力線路和設備的開斷和關合。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。一、電弧的形成與熄滅用開關電器切斷通有電流的電路時，只要電源電壓大于10~20V，電流大于80~100mA，在開關電器的動、靜觸頭分別瞬間，觸頭間就會出現(xiàn)電弧。電弧產(chǎn)生后，觸頭雖已分開，但電路中的電流還在接著流通。只有電弧熄滅，電路才被真正斷開。電弧的產(chǎn)生陰極放射電子熱電子放射強電場電子放射碰撞游離電弧的維持熱游離去游離電弧的熄滅若游離過程大于去游離過程，則電弧接著燃燒；若去游離過程大于游離過程，則電弧漸漸熄滅。d復合去游離擴散去游離1.電弧的產(chǎn)生、維持與熄滅動觸頭靜觸頭(-)(+)電弧溫度隨時間變更電弧電流數(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更，存在一個滯后過程。溝通電弧每半周自動熄滅一次隨著溝通電流的周期性變更，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，而去游離作用接著進行，電弧將自然熄滅。(0)溝通電弧的特性2.溝通電弧的熄滅在溝通電流過零時，電弧將自動熄滅，但不等于最終熄滅。在溝通電弧自動熄滅后，弧隙中存在兩個復原過程：弧隙介質強度復原過程弧隙電壓復原過程(1)溝通電弧的熄滅條件2.溝通電弧的熄滅1)弧隙介質強度復原過程真空斷路器和SF6

斷路器滅弧性能較好。含義：弧隙中介質強度復原到絕緣的正常狀態(tài)的過程。以能耐受的電壓ud(t)表示。影響因素：主要是斷路器滅弧裝置的結構和滅弧介質的性質。ud0t油空氣SF6真空(1)溝通電弧的熄滅條件2.溝通電弧的熄滅油空氣SF6真空近陰極效應1)弧隙介質強度復原過程ud0t油空氣SF6真空(1)溝通電弧的熄滅條件(+)(-)+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-(-)(+)++--+++---++--+++---2.溝通電弧的熄滅2)弧隙電壓復原過程含義：弧隙電壓由熄弧電壓漸漸復原到電源電壓的過程。以ur(t)表示。影響因素：線路參數(shù)、負荷性質等。ur0tusrutrutrusr瞬態(tài)恢復電壓工頻恢復電壓對不同的線路參數(shù)，弧隙電壓復原過程可能是周期性的變更過程或非周期性的變更過程。(1)溝通電弧的熄滅條件2.溝通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復原過程，即弧隙電壓復原過程ur(t)和介質強度復原過程ud(t)。ur0tusrutr可見，斷路器開斷溝通電路時，電弧熄滅的條件應為假如弧隙電壓高于介質強度耐受電壓，則弧隙就被擊穿，電弧重燃。假如弧隙電壓低于介質強度耐受電壓，則電弧不再重燃，即最終熄滅。(1)溝通電弧的熄滅條件2.溝通電弧的熄滅2.溝通電弧的熄滅1)利用滅弧介質不同滅弧介質具有不同的傳熱實力、介電實力、熱游離溫度和熱容量。這些參數(shù)數(shù)值越大，去游離作用就越強，電弧就越簡潔熄滅。2)接受特殊金屬材料作滅弧觸頭接受熔點高、導熱系數(shù)和熱容量大的耐高溫金屬作觸頭材料。如接受銅、鎢合金和銀、鎢合金等。3)利用氣體或油吹動電弧吹弧利于冷卻而使復合加強、帶電離子的擴散。4)接受多斷口熄弧電弧被拉長，觸頭分別速度加快，斷口電壓降低。5)提高斷路器觸頭的分別速度，快速拉長電弧(2)高壓斷路器熄滅溝通電弧的基本方法1．種類按滅弧介質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式戶外式(一)高壓斷路器型號和技術參數(shù)三、高壓斷路器的選擇220kV少油斷路器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設計序號使用環(huán)境：N—戶內式；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78(一)高壓斷路器型號和技術參數(shù)三、高壓斷路器的選擇額定電壓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，斷路器應能保證在這一電壓的電力系統(tǒng)中運用。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．技術參數(shù)(一)高壓斷路器型號和技術參數(shù)三、高壓斷路器的選擇額定峰值耐受電流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。它反映設備經(jīng)受短路電流引起的電動效應實力。3．技術參數(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)受電流的峰值。它反映設備經(jīng)受短路電流引起的熱效應實力。額定短時關合電流iNcl(kA)。在規(guī)定條件下斷路器保證正常關合的最大預期峰值電流。(一)高壓斷路器型號和技術參數(shù)三、高壓斷路器的選擇開斷時間(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．技術參數(shù)合閘時間(ms)。從斷路器起先接到合閘叮囑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。(一)高壓斷路器型號和技術參數(shù)三、高壓斷路器的選擇金屬短接時間(ms)。指斷路器在合分操作時從動、靜觸頭剛接觸到剛分別時的一段時間。3．技術參數(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隨意相再次通過電流止的時間。(一)高壓斷路器型號和技術參數(shù)三、高壓斷路器的選擇斷路器種類和型式的選擇依據(jù)各類斷路器的特點及運用環(huán)境、條件確定。額定電壓和電流的選擇UN≥UNs，IN≥Imax開斷電流的選擇INbr≥Ipt(簡化計算中，INbr≥I’’)短路關合電流的選擇iNcl≥ish(二)高壓斷路器的選擇三、高壓斷路器的選擇短路熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗熱穩(wěn)定校驗：It2t≥Qk動穩(wěn)定校驗：ies≥ish(二)高壓斷路器的選擇三、高壓斷路器的選擇隔離電壓在檢修電氣設備時，用隔離開關將被檢修的設備與電源電壓隔離，以確保檢修的平安。倒閘操作投入備用母線或旁路母線以及變更運行方式時，常用隔離開關協(xié)作斷路器，協(xié)同操作來完成。分、合小電流分、合避雷器、電壓互感器和空載母線；分、合勵磁電流不超過2A的空載變壓器；關合電容電流不超過5A的空載線路。1．隔離開關的作用四、隔離開關的選擇按裝置地點分戶內式戶外式按每相絕緣支柱的數(shù)目分單柱式雙柱式三柱式2．隔離開關的類型四、隔離開關的選擇GW4系列GW5系列GW6-500DGW7-220GW12系列型式的選擇額定電壓的選擇額定電流的選擇短路熱穩(wěn)定校驗短路動穩(wěn)定校驗3．隔離開關的選擇和校驗項目