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发电厂电气部分第6章断路器和隔离开关原理

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1、第六章第二节断路器和隔离开关的原理,教学内容,（1）断路器的基本结构（2）电弧的形成与熄灭（3）交流电弧的特点、熄灭条件（4）熄灭交流电弧的基本方法（5）断路器的种类和型号（6）隔离开关的种类和型号,断路器的基本结构,灭弧装置（灭弧室）,操纵机构（操作箱）,断路器作用正常运行断开负荷电流倒换运行方式，将设备或线路接入电网或退出，起控制作用。设备故障迅速切除故障回路保证无故障部分正常运行，起保护作用。,(1)电弧产生的条件： - 电源电压大于10-20V - 电流大于80-100mA 动静触头分离瞬间，触头间产生电弧。触头分开后，电路中有电流，电弧导电，电弧中有大量自由电子。,(2)电弧的危害 - 电弧的温度很高，可达50007000度以上，常超过金属的汽化点，可能烧坏开关电器的金属触头。 - 烧坏开关电器的绝缘。如，烧坏瓷绝缘的表面，或者使有机绝缘材料炭化，以致失去绝缘性能。 - 若电弧长时间不熄灭，不仅烧坏开关电器，而且造成系统事故，威胁电力系统安全运行。,电弧的形成与熄灭,(3) 电弧产生的物理过程,电弧的产生和维持是触头间中性质点（分子和原

2、子）被游离的结果。游离就是中性质点转化为带电质点。,强电场发射电场力弧隙间最初产生电子的主要原因,碰撞游离电场力带电粒子撞中性粒子电弧的形成,热游离热运动中性粒子撞中性粒子维持电弧燃烧,热电子发射热运动触头分离最初瞬间，阴极表面发射电子,游离过程有四种形式：,电场力,电弧的形成与熄灭,复合去游离正负粒子中和降低电子速度措施：拉长电弧（降低电场力）；加快电弧的冷却（降低热运动）；加大气体介质的压力（碰撞阻止电子运动）气体介质吸附电子能力强（增大电子质量）扩散去游离带电粒子从电弧内部逸出浓度扩散；温度扩散；措施：用高速冷气吹弧,(4) 去游离的形式,电弧的形成与熄灭,交流电弧的特点,燃弧电压,熄弧电压,特点1：电流过零时，电弧自然熄灭电弧电流：正弦波，过零时（4点），电弧自然熄灭,电弧的热惯性：交流电弧温度的变化滞后于电流的变化,特点2：动态伏安特性,- 燃弧电压大于熄弧电压,- 电压随电流周期变化，马鞍形 A :电流增大温度升高，产生弧 B :电流过零，电弧熄灭 A:电弧重燃,交流电弧的熄灭条件,弧隙介质强度- 电弧电流过零电弧熄灭时，弧隙

3、绝缘能力的恢复过程，用耐受电压Ud(t)表示。 -与灭弧装置的结构和灭弧介质的性质有关,电弧自然熄灭后，不再重燃，与哪些因素有关？,近阴极效应,电流过零瞬间，介质强度突然升高,近阴极效应对熄弧有利,弧隙电源电压- 电弧电流自然过零后，电源施加于弧隙的电压的恢复过程，用恢复电压Ur(t)表示。 -与线路参数、负荷性质等有关,电弧熄灭的条件：,否则电弧重燃,交流电弧的熄灭条件,高压断路器熄灭交流电弧的基本方法,(1)利用灭弧介质：介质特性决定去游离程度，传热能力、介电强度、热游温度和热容量。空气 1 油（氢） 7.5 SF6 100 真空 15 (2)采用特殊金属材料作灭弧触头：铜钨和银钨合金熔点高、导热系数和热容量大的金属，减少热电子发射。 (3)利用气体或油吹动电弧：扩散和冷却空气：2.3MPa SF6: 0.30.6MPa 纵吹、横吹、环吹 (4)采用强有力的分闸机构，提高触头分离速度，拉长电弧,(5)采用多断口熄弧：在相等的触头行程下，拉长电弧,C CQ , C0,U1 = U2,均压电容,高压断路器熄灭交流电弧的基本方法,缺点：各断口电压分布不相等,措施：各断口加并联电

4、容,断路器的种类,按灭弧介质和灭弧方式分为： SF6 真空多油、少油压缩空气操动机构：断路器进行合闸、分闸操作，并保持在合闸状态，这些任务全靠操动机构完成。包括：气动机构、弹簧机构、液压机构手动机构、电磁机构、,SF6压力表,断路器实物图1：220kV SF6 两断口液压机构,机构箱,SF6压力表,弹簧储能指示,断路器实物图2：220kV SF6 单断口弹簧机构,SF6压力表,断路器分合位置指示,断路器实物图3：220kV 少油 4断口液压机构,油压力表,断路器分合位置指示,油位计,断路器的型号,产品名称：S少油断路器，Z真空断路器，D多油断路器， LSF6断路器安装场所：N户内型，W户外型,其他标志：G改进型；I、II、III 断流能力代号；Q防震型；C手车式,举例：SN10-10I、SW2-110I、ZN10/1250、LW2-220,隔离开关的作用和种类,隔离开关的种类安装地点：屋内式和屋外式绝缘支柱数目：单柱、双柱、三柱,隔离开关的主要用途隔离电压倒闸操作分合小电流：分、合避雷器、电压互感器和空载母线分、合励磁电流不超过2A的空载变压器关、合电容电流不超过5A的空载线路,连接软母线,连接硬母线,注意观察： -动静触头 -导电路径 -附属的接地刀闸,合,分,合,隔离开关实物图1：单柱垂直伸臂,隔离开关实物图2：双柱握手,合,分,隔离开关实物图3：双柱伸臂,合,分,隔离开关实物图4：三柱,合,隔离开关的型号,其他标志,额定电压（KV）,设计序号,安装场所,产品名称,产品名称：G隔离开关安装场所：N户内型，W户外型其他标志：D带有接地刀；K快分型,举例：GN-10 、GW2-110、 GW2-110D,作业,1.高压断路器有哪些功能？由哪些部分组成？按灭弧介质有哪些种类？ 2.交流电弧电流有何特点？熄灭交流电弧的条件是什么？ 3.什么叫介质强度恢复过程？什么叫电压恢复过程？它们与哪些因素有关？ 4.高压断路器熄弧的主要措施。采用两个及以上断口有何利弊，如何解决？ 5. LW6-500/3150， SW-110 ，LN-10 ， ZN5-10， GW6-220D ， GN2-10 这些型号分别是什么设备，说出每个字母和数字代表的含义。 6.隔离开关的功能。,

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