华侨大学高低压电器高压电器复习课件.pptVIP

现代电气控制技术华侨大学电气工程系1页一、高压电器中的开关电器分类与作用高压电器中的开关电器主要用来关合与分断正常电路与故障电路，或用来隔离高压电源。根据其功能的不同又可分为：（1）高压断路器它能关合与分断正常情况下的各种负载电路，又能在故障情况下关合与开断短路电流，而且还能实现自动重合闸的要求。它是高压电器中一种功能最为全面的电器。（2）高压熔断器当线路中电流超过一定的限度或出现短路故障时能够自动开断电路。电路开断后，熔断器必须人工更换部件后才能再次使用。（3）高压隔离开关用来隔离电源或电路。隔离开关只能开断很小的电流，例如长度很短的母线空载电流，容量不大的变压器空载电流等。（4）高压负荷开关只能在正常工作情况下关合与开断各种负载电路，但不能开断补充高压电器

现代电气控制技术华侨大学电气工程系2页短路电流。（5）接地开关高压与超高压线路检修电气设备时，为确保人身安全，可用接地开关进行接地。接地开关可用来人为造成电力系统的接地短路，以达到控制和保护的目的。二、简述电弧产生的一般过程，高压真空断路器电弧又是如何产生的？触头分断时，在刚出现断口之际，由于两触头间距离极小，其间将形成很强的电场，使阴极中的自由电子溢出到气隙中并向阳极加速运动，这称为场致发射。另一方面，介质的放电现象是由于电场、热、光的作用下，介质里的中性分子产生自由电子、正、负离子的结果。称为游离作用。在电子高速运动过程中，高温使电极间原有介质中性原子出现热游离，在高速电子撞击下，中性原子还会出现撞击游离。因此，电场作用下，大量带电粒子作定向运动形成电流，于是绝缘的气体就变成了导体，致使两个触头间出现高温的带电粒子流补充高压电器

现代电气控制技术华侨大学电气工程系3页“电弧”。可以看出，电弧的产生实际上是一种介质将被击穿的放电现象，也是一种电子游离过程。真空环境下，电极间的介质游离现象（热游离和撞击游离）可忽略，真空电弧在触头带电流分离时，是触头间的电离状态下的金属蒸汽形成的电弧。产生金属蒸汽的原因如下：（1）金属小桥--金属蒸汽：由于当真空断路器在刚刚分离时，触头间接触压力减小，触头会由面接触变为点接触（因此在触头间会形成金属小桥），使电流集中流过金属桥。在分断过程中，金属桥被拉长，截面减小，电阻增大，桥上耗散功率大，温度急剧升高，金属桥熔化并产生高温金属蒸汽；（2）金属团粒--金属蒸汽：触头表面结合不牢固的金属团粒（如金属加工时残留的毛剌），在静电场力的作用下，离开电极表面，加速通过真空间隙轰击电极，使电极和团粒的温度升高，蒸发出高温金属蒸汽；补充高压电器

现代电气控制技术华侨大学电气工程系4页（3）强电场发射--金属蒸汽：触头表面尖端突起部分的电场极强，因强电场发射自由电子所形成的电子束轰击阳极，也可使阳极发热，蒸发出金属蒸汽。运动中带电的金属团粒与电极间形成强电场，此电场可使团粒和电极表面发射大量自由电子。当高速运动的自由电子穿过高温金属蒸汽时，使金属原子电离产生带电离子。离子的定向移动形成传导电流。电极表面发射自由电子的尖端或突起，很快发展成为阴极斑点，其温度极高，不断蒸发金属蒸汽，补充金属蒸汽的损失，阴极斑点发射的电子又电离金属蒸汽，补充离子的损失，触头间的预放电电流就变成自持的真空电弧。因此可以说，真空电弧的形成是一个电离的过程。真空电弧是电离状态下的金属蒸汽形成的电弧。三、简述电弧的灭弧原理，并分析高压油断路器、高压SF断路器、6高压真空断路器的灭弧措施。补充高压电器

现代电气控制技术华侨大学电气工程系电弧的灭弧原理可从外部特性与微观机理两方面入手：1、从电弧外部特性看：5页电弧电压：采用拉长电弧长度，使得维持电弧燃烧的弧柱区电压增大，此为长弧灭弧法。而便近极区电压增大，为短弧灭弧法。对交流电弧还存在电流过0时重燃的近阴极效应。2、从微观机理的去游离角度，灭弧措施还有：冷却灭弧与改变电弧区域介质两类措施。高压油断路器的灭弧措施：微观机理为利用变压器油作为灭弧介质，外部特性措施为利用自能式的变压器油蒸汽吹弧或外能式吹弧，为长弧灭弧法。高压SF6断路器的灭弧措施，利用微观机理的改变电弧区域介质，由于SF6气体有较高的导热率，弧心表面具有很高的温度梯度，冷却效果显著，同时SF6在电弧中热游离作用强烈，弧心存在补充高压电器

现代电气控制技术华侨大学电气工程系6页着大量单体的S、F及其离子等，电弧燃烧过程中，电网注入弧隙的能量比空气和油等作灭弧介质的断路器低得多。因此，触头材料烧损较少，电弧也就比较容易熄灭。SF6气体的强负电性，气体分子或原子生成负离子的倾向性强，由于负离子与正离子极易复合还原为中性分子和原子。因此，弧隙空间导电性的消失过程非常迅速。弧隙电导率很快降低，从而促使电弧熄灭。从外部特性，利用吹弧拉长电弧的原理，灭弧室