电力设备的原理及选择-断路器和互感器.docVIP

第八部分 电气设备的原理和选择 高压断路器的原理与选择 断路器转有灭弧装置，用于电路中切断电流 电弧形成的物理过程 开关电器切断有电流流过的线路时，触头间电压大于10～20伏，电流大于80～100mA，切断电路的瞬间，触头间会产生强烈的白光，称为电弧 电弧放电的特征 能量集中，温度很高，亮度很强。 电弧由三部分组成：阴极区、阳极区、弧柱区。 电弧的气体放电是自持放电，维持电弧稳定燃烧的电压很低。 电弧是一束游离气体，质量极轻，容易变形。 电弧的危害 开关电器在开断有电流的电路时，电弧的产生是不可避免的。电弧产生后，若不能在1～3个周波内尽快熄灭，将带来很大的危害： 电弧的温度很高，可达5000～7000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，甚至完全损坏，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（分子和原子）被游离的结果。游离就是中性质点转化为带电质点。游离的过程有四种形式：强电场发射，热电子发射，碰撞游离，热游离。 去游离的形式。电弧中发生游离的同时，还进行着使带电质点减少的去游离过程，去游离的主要形式为复合和扩散。 游离和去游离是电弧燃烧的两个相反过程，游离过程使弧道中带电离子增加，有助于电弧燃烧；去游离过程使弧道中带电离子减少，有利于电弧熄灭。 高压断路器熄灭交流电弧的基本方法 (a) 利用灭弧介质 介质的传热能力、介质强度、热游离温度和热容量，这些参数越大，去游离作用越强，电弧越容易熄灭。 类型 灭弧能力 （对比空气） 特性 空气断路器 空气 空气断路器 氢 7.5倍 绝缘油在高温下分解出氢气 油断路器 SF6 100倍 负电性， 吸附电子 SF6断路器 真空 15倍 碰撞游离小、浓度差和温度差大 真空断路器 (b) 采用特殊金属材料作灭弧触头 采用熔点高、导热系数和热容量大的耐高温金属作触头材料，可减少热电子发射和电弧中的金属蒸气，抑制游离作用。且还要有抗电弧、抗熔焊能力。常用铜、钨合金和银、钨合金。 (c) 利用气体或油吹动电弧 纵吹，横吹，环吹，磁吹 (d) 增大断路器触头的分离速度 互感器的原理与选择 互感器的作用 互感器包括电流互感器（TA CT）和电压互感器（TV PT），是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电流线圈和电压线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障情况。 主要作用： 将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压（100V）和小电流（5A、1A），使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜和便于屏内安装。 使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身安全。 电磁式电流互感器 工作原理: 特点： 一次绕组串联在电路中，匝数很少。故一次绕组中的电流完全取决于被测电路的负荷电流，而与二次电流大小无关。 二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，正常情况下，在接近于短路状态下运行。 变比：额定电流比，一次、二次额定电流之比 电流互感器的误差： 由于CT本身存在励磁损耗和磁饱和等影响，一次电流和二次电流测量值得数值和相位都有差异，即测量结果有误差。 电流误差: 相位差: 电流互感器的准确级和额定容量 1. CT的准确级： CT根据测量时误差的大小而划分为不同的准确级。准确级是指在规定的二次负荷范围内，一次电流为额定值时的最大电流误差。 准确值 电流误差限值（％） 0.2 ±0.2（一次电流为额定电流的100～120％） 0.5 ±0.5（一次电流为额定电流的100～120％） 1 ±1（一次电流为额定电流的100～120％） 3 ±3（一次电流为额定电流的50～120％） 稳态保护电流互感器的准确级： 准确值 电流误差限值（％） 5P ±1（一次电流为额定电流下） 10P ±3（一次电流为额定电流下） 2. CT的额定容量 CT的额定容量是指CT在额定二次电流（5A 1A）IN2和额定二次阻抗ZN2下运行时，二次绕组输出容量 由于CT的误差和二次负荷有关。同一个CT在不同的二次负荷下，准确级不同，额定容量也不同。如：SN2=10VA(ZN2=0.4欧)，当Z2l0.4时，能保证准确级为0.5级，当Z2l0.4时，准确级降为1级，对应的额定容量为15VA（ZN2=0.6）。 电流互感器的运行参数对误差的影响 ， 一次电流I1的影响 一次电流I1在额定值IN时，磁导率接近最大，此时电流误差和相角差最小。 二次负载阻抗及功率因数对误差的影响 二次负载阻抗Z2l与误差成正比，因此二次侧接入的仪表或继电器及连接