断路器隔离开关设备课件.doc

电 气 设 备 一、主要电气设备简介： 按电气设备的作用不同分为：一次设备和二次设备。 1、把生产、变换、输送、分配和使用电能的设备称为一次设备。主要包括断路器、隔离开关、变压器、发电机、电抗器、电动机等。 进行能量转换的设备： 发电机、变压器、电动机 接通和开断电路的开关设备：断路器、隔离开关 交换电路电气量，隔离高压的设备：TA、TV 限制电流和防止过电压的设备：电抗器、避雷器 2、对一次设备和系统的运行状态进行测量、控制、监视和保护的设备，称为二次设备。主要包括互感器、各种测量表计、继电保护和自动装置、直流电源设备、信号设备和控制电缆等。 用于反映不正常工作状态的设备：继电器、信号装置 测量电气参数的设备：仪表、示波器、录波器 控制及自动装置：控制开关，同期及自动装置 连接电路的导体：控制电缆、小母线、连接线 二、电弧的基本理论： 1、概述： 电弧——为一种气体游离放电现象。 现象：开关电器开断电路时，触关间产生的耀眼的白光。 △电弧的存在说明电路中有电流，只有当电弧熄灭，触头间隙成为绝缘介质时，电路才算断开。 2、灭弧原理： 开关电器在投入或断开具有一定电压和电流的电路时，开关的动、静触头之间便会产生电弧。由于电弧形成了离子导电通道，电路实际上没有断开。各种开关电器由于其灭弧装置不同，其外形和结构上有较大的差异，因此有必要了解开关设备中电弧的产生及灭弧方法。(1)电弧的产生与熄灭：①电弧的概念: 当刀闸开关切除一台运行着的电动机时，在开关的动、静触头之间会产生火花，这个火花就是电弧。此时电流通过电弧继续流动，一直到动触头拉开足够长距离时，火花熄灭，电流才被真正切断。 电弧温度极高，可达5000℃以上,对电器设备有很大危害。研究电弧的目的,是要迅速熄灭电弧,以保证电器设备运行安全。②电弧的产生： 在拉开刀闸时，动、静触头之间的空气原来是绝缘体为什么会形成导电的弧道呢？这是由于此时的空气已被游离，游离状态下的空气和导体一样具有导电性能。在切断电路时介质（如空气）由绝缘状态转变为导电状态，可分为如下几个过程：a.强电场发射： 在开关触头刚刚分离的瞬间，触头间距离s很小，虽然触头间电压U不一定很高，则可能产生很强的电场强度E（E=U/s）。如果电场强度超过3×106V/M以上，金属触头阴极表面的电子就会被电场力拉出而形成触头空间的自由电子。这种游离方式称为强电场发射，也是在弧隙间最初产生电子的原因。b.热电子发射: 在触头即将分开的瞬间，触头压力以及接触面积减小，接触电阻(Rc）增大，电能损耗增大，在触头表面出现炽热点；特别是电弧形成后，弧隙间的高温亦使触头表面受热出现强烈的炽热点。高温使得自由电子能量增加，运动加剧，阴极表面就会有电子跑出，形成热电子发射。c.碰撞游离： 强电场的作用下，自由电子向阳极加速运动，具有很高的速度和巨大的动能，不断地与其他中性质点（介质原子或分子）发生碰撞，使束缚在原子核周围的电子释放出来，形成自由电子和正离子，这种现象就称为碰撞游离。新产生的电子也向阳极加速运动，同样也会使它所碰撞的中性质点游离。碰撞游离连续进行就可能导致触头间充满了电子和离子，它具有很大的电导，在外加电压作用下，触头间介质可能被击穿而形成电弧。d.热游离： 电弧的温度很高，介质在分子高温作用下，产生迅速的不规则运动，具有很大的动能，相互碰撞游离出自由电子和正离子，形成热游离，维持电弧燃烧，增加了开关电器灭弧困难。③电弧的熄灭：a.去游离：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，去游离的方式有复合和扩散两种。 复合去游离:是指正离子与负离子互相吸引，结合在一起，电荷互相中和的过程。 扩散去游离:是指带电质点从电弧内部逸出而进入周围介质的现象。b.电弧的熄灭： 游离去游离是电弧燃烧中的两个相反过程，游离过程使弧道中带电粒子增加，有助于电弧燃烧；去游离能使弧道中带电离子减少，有利于电弧熄灭。这两个过程的动态平衡，将使电弧稳定燃烧。若游离过程大于去游离过程，将会使电弧愈加强烈地燃烧。若去游离过程大于游离过程，将会使电弧燃烧减弱，以至最终电弧熄灭。开关电器中，为了加强灭弧能力，都采用各种措施减弱游离过程。(2)交流电弧的熄灭条件： 交流电弧中电流每半个周期要经过一次零值，这时电弧暂时自然熄灭，电流停止向弧隙输入电能，弧隙介质因高温而产生的热游离迅速减弱，此时，设法加强去游离，使弧隙介质的绝缘能力达到不会被弧隙外施电压击穿的程度，则在下半周电弧就不会重燃而最终熄灭。因此交流电弧的熄灭条件就是电弧不发生重燃的条件。 电弧电流过零时电弧自然熄灭，而弧隙的绝缘能力要恢复到绝缘的正常状态尚需要一定的时间，此恢复过程称