第二章高压开关电器讲义.ppt

第二章 高压开关电器 2.1 电弧的基本知识 2.2 高压断路器 2.3 隔离开关 2.4 负荷开关 2.5 高压熔断器 2.6 重合器 2.7 分段器 2.1 电弧的基本知识 电弧：是一种能量集中、温度很高、亮度很大的一种气体的游离放电现象.电弧温度很高，发出强烈的白光。它质量轻，迅速移动、伸长、弯曲和变形，运动速度可达每秒几百米。 游离:使电子从围绕原子核运动的轨道中解脱出来，成为自由电子。 电弧放电:触头之间的气体因为游离而形成大量的自由电子(带负电荷)和正离子(带正电荷)，产生光和热，变为导电状态。 2.1.1 电弧中自由电子的来源 （1）热电子发射 （2）强电场发射 （3）电场游离 （4）热游离 结论：在断路器触头间隙中，由热电子发射 和强电场发射产生电子，由电场游离产生电弧，由热游离维持电弧燃烧。 2.1.2 电弧的熄灭 电弧的熄灭是电弧区域内已电离的质点不断 发生去游离的结果。 （1）复合： 异号带电质点的电荷发生中和。 （2）扩散： 自由电子和正离子从电弧区逸出，到达电弧 区以外。 影响去游离的物理因素 （1）游离质点的密度 （2）电弧的温度 （3）电弧区的气体压力 （4）电弧区的质点密度 2.1.3 交流电弧的特性和熄灭条件 一）交流电弧的特性 二）弧隙介质强度恢复过程 近阴极效应：电弧电流过零后，电极极性改变时，弧隙中剩余带电质点的运动方向随之改变。电极极性改变的瞬间，质量较轻的自由电子因带负电荷迅速转向新的正极；而此时质量比电子大得多的正离子虽然因带正电运动方向也要改变，但由于惯性较大，来不及改变运动方向，还停留在原处未动。这就使新阴极附近被正的空间电荷充满，缺少导电的自由电子，这样就使阴极附近出现了介质强度。在极短时间内(约O.1～1.0μs)，弧隙介质强度将达到150～250V。 影响介质强度恢复速度的因素 （1）弧隙温度 （2）弧隙介质的特性 （3）灭弧介质的压力 （4）断路器跳闸时，触头的分断速度 三） 弧隙电压恢复过程 弧隙恢复电压的变化规律分两种情况 （1）弧隙恢复电压按指数规律变化; （2）弧隙恢复电压呈现周期性振荡的变化规律。 弧隙恢复电压的特点 （1）周期性振荡的恢复电压最大值，较指数规律的恢复电压最大值大得多。所以周期性振荡的恢复电压更容易发生再击穿现象。 （2）振荡型恢复电压的上升速率，比指数规律恢复电压的上升速率大得多，振荡频率越大，恢复电压的上升速率也越大。因此，振荡型恢复电压可能很快超过弧隙介质强度，造成电弧重新燃烧。 电击穿 如果恢复电压增大很快，超过介质强度增加速度，而且恢复电压数值大于介质强度，就要发生再击穿，使电弧重燃。 热击穿 热击穿：电弧电流过零后短时间内，若弧隙温度仍然保持在30000K～40000K以上 ，使残余电流比较大，电源输入弧隙的能量大于弧隙散发到外界的热量，那么，弧隙导电性将越来越强，最终导致电弧重燃。 四）交流电弧的熄灭条件 四.熄灭交流电弧的常用方法 (1)拉长电弧 (2)油吹灭弧 (3)压缩空气吹弧 (4)用SF6气体灭弧 (5)真空灭弧 (6)磁吹灭弧 (7)用窄缝灭弧 (8)长电弧截成多段串联的短电弧 2.2 高压断路器 2.2.1 高压断路器的定义 额定电压为3kV及以上，能够关合、承载和开断运行状态的正常电流，并能在规定时间内关合、承载和开断规定的异常电流（如短路电流、过负荷电流）的开关电器称为高压断路器。 2.2.2 断路器的作用和功能 1、高压断路器具有两方面的作用： （1）控制作用 （2）保护作用 2、高压断路器具有以下功能 （1）导电 （2）绝缘 （3）开断 （4）关合 2.2.3 高压断路器的结构 高压断路器具有的基本结构: （1）通断元件 （2）操动机构 （3）传动机构 （4）绝缘支撑元件 （5）基座 2.2.4 高压断路器的类型 高压断路器按灭弧介质的不同分类 （1）油断路器 （2）压缩空气断路器 （3）真空断路器 （4）六氟化硫（SF6）断路器 瓷柱式SF6断路器 真空断路器 2.2.5 高压断路器的技术参数 （1）额定电压（kV） （2）最高工作电压（kV） （3）额定电流（A） （4）额定短路开断电流（kA） （5）额定关合电流（kA） （6）额定热稳定电流（kA） （7）额定动稳定电流（kA） （8）合闸时间（s） 2.2.5 高压断路器的技术参数 （9）分闸时间（s） 分闸时间是反映断路器开断过程快慢的参数 1）固有分闸时间t1 2）灭弧时间t2 3）全分闸时间tt 2.2.5 高压断路器的技术参数 （10）额定