开关电器和配电装置.ppt

开关电器  7.1 概述 开关电器主要用来闭合与开断正常电路和故障电路或用来隔离高压电源的，根据开关电器在电路中担负的任务，可以分为以下几类: 第一节 高压断路器 1 用途和结构 高压断路器的类型 高压断路器的类型很多，但就其结构来讲，都是由开断元件、支撑绝缘件、传动元件、基座及操动机构五个基本部分组成。开断元件是断路器的核心元件，控制、保护等方面的任务都需由它来完成。其他组成部分都是配合开断元件，为完成上述任务而设置的。 分类 第一节 高压断路器 第一节 高压断路器 第一节 高压断路器 第一节 高压断路器 第一节 高压断路器 3 型号表示方法（GB标准） 第一节 高压断路器 4 主要技术参数 第一节 高压断路器 5 主要技术参数 第一节 高压断路器 7 国内外知名断路器简介 （2） ABB公司的HD4系列户内SF6断路器 7.2 交流电弧的产生和熄弧原理 一、气体电弧的产生和熄弧原理 气体电弧是指在一个绝对大气压及以上气体中燃烧的电弧。 1.气体电弧的产生 当高压断路器切断电流时，随着触头逐步分离，动、静触头之间的接触电阻急增，在触头最后断开处将产生高热。同时，当触头刚刚分离后，动、静触头之间之间在电压作用下形成很高的电场。在高热及高电场的作用下，触头金属内的电子便向外发射，这些电子在电场中吸收能量逐渐加速，当高速运动的电子碰到中性气体分子后使其游离。被游离出来的新电子同样受电场作用，继续加速，碰撞其他的中性气体分子，又使它们游离，这样继续下去，便发生了崩溃似的游离过程，气体因而导电，电弧便这样产生了。 气体电弧的主要特性是：温度极高，亮度很大，热游离度大，电流密度大。 2.气体电弧的熄灭 在交流高压电网中，电弧电流每经过0.01s就要过零一次。电流过零前，输入弧柱的瞬时功率已急剧下降；电流过零时，输入弧柱的的瞬时功率为零，故电弧温度迅速下降，去游离作用大大增加，因而这时是最为有力的熄弧机会。交流高压断路器的灭弧装置，都是利用这个有利时机，在触头断开的同时，用外能（即流动的空气或SF6气体、油流）或者用电弧的能量，分解电弧周围的液体，产生具有较高压力的气流，强烈地冷却电弧，使之熄灭。 3.空气和SF6气体介质的灭弧原理及其特点 电弧在压缩空气中的熄灭过程，是利用预先贮存在断路器中的高压空气，在灭弧间隙中形成高速气流强烈地吹袭电弧。当电弧在高速气流中燃烧时，弧隙中的热量将及时地被带走，电弧在气流作用下迅速移动，热发射和金属蒸气大大减少。特别是在电流近零和过零时，弧隙温度将迅速下降，电弧直径明显减少。在电流过零后，弧隙温度将迅速降到热游离温度以下，弧隙中的残留物将被清除，并由新鲜压缩空气取代。 压缩空气的气流对电弧的冷却作用，主要体现在气体流量和气流速度，因此空气断路器必须贮备有足够的压缩空气，并在灭弧室内装设合适的喷口，使弧隙中的气流获得必要的流速。 2）SF6断路器的灭弧特点 SF6气体是目前所知的较理想的气体灭弧介质。因为SF6气体是一种负电性，具有很强的吸附自由电子的能力，这对电弧电流过零后的去游离极为有利。其原因是：一方面，自由电子被大量吸附；另一方面，SF6吸附电子后，形成负离子SF6-，它的运动速度比电子慢得多，容易与SF6+复合为中性分子。由于吸附和复合的综合作用，使弧隙中的带电粒子密度急剧减少。同时当温度愈低时，吸附与复合的作用愈强烈。由于以上原因，SF6气体在电流过零时，去游离过程格外迅速。 二、真空电弧的特点和熄弧原理 当真空断路器开断电流时，在真空灭弧室中出现的电弧，叫做真空电弧。 （1）真空电弧的形式与特性 1）扩散型电弧 当真空断路器开断5~6kA以下电流时，通常会出现扩散形电弧。 （1）真空电弧的形式与特性 2）聚集型电弧 当真空断路器开断较大电流时，通常会出现聚集型电弧。 （2）真空电弧的熄灭过程 真空断路器也是利用交流电流过零这个有利条件熄灭电弧的，开断过程和其它断路器基本相同，不再重述。 灭弧室的真空度一般在10-4~10-3mmHg范围内，但弧柱区的气体压力较高。若弧柱区与周围空间的压力差很大时，则弧柱等离子体会向四周空间迅速扩散。扩散后的带电粒子在触头表面及触头四周的金属屏蔽罩表面复合，金属蒸气也在这些表面上冷凝。强烈的扩散作用，有利于触头间隙介质绝缘强度的迅速恢复。 （3）真空电弧的截流现象 在真空断路器开断几安到几十安的小电流时，由于电弧生成物少，弧区蒸汽压力很低，带电粒子的密度很小，电弧很不稳定，引起过电压。故必须采取措施。 7.3 断路器的操动机构 高压断路器都是带触头的电器，通过触