發(fā)電廠電氣部分第6章斷路器和隔離開關(guān)原理

1、第六章第二節(jié)斷路器和隔離開關(guān)的原理（1 1）斷路器的基本結(jié)構(gòu)）斷路器的基本結(jié)構(gòu)（2 2）電弧的形成與熄滅）電弧的形成與熄滅（3 3）交流電弧的特點(diǎn)、熄滅條件）交流電弧的特點(diǎn)、熄滅條件（4 4）熄滅交流電弧的基本方法）熄滅交流電弧的基本方法（5 5）斷路器的種類和型號）斷路器的種類和型號（6 6）隔離開關(guān)的種類和型號）隔離開關(guān)的種類和型號斷路器的基本結(jié)構(gòu)斷路器的基本結(jié)構(gòu)滅弧裝置滅弧裝置（滅弧室）（滅弧室）操縱機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu) （操作箱）（操作箱）斷路器作用斷路器作用正常運(yùn)行正常運(yùn)行 斷開負(fù)荷電流斷開負(fù)荷電流 倒換運(yùn)行方式，將設(shè)備或線路接倒換運(yùn)行方式，將設(shè)備或線路接 入電網(wǎng)或退出，起控制作用。入電網(wǎng)或

2、退出，起控制作用。設(shè)備故障設(shè)備故障 迅速切除故障回路迅速切除故障回路 保證無故障部分正常運(yùn)行，保證無故障部分正常運(yùn)行， 起保護(hù)作用。起保護(hù)作用。(1)(1)電弧產(chǎn)生的條件電弧產(chǎn)生的條件： - - 電源電壓大于電源電壓大于10-20V10-20V - - 電流大于電流大于80-100mA80-100mA動靜觸頭分離瞬間，觸頭間產(chǎn)生電弧。動靜觸頭分離瞬間，觸頭間產(chǎn)生電弧。觸頭分開后，電路中有電流，電弧導(dǎo)電，電弧中有大量自由電子。觸頭分開后，電路中有電流，電弧導(dǎo)電，電弧中有大量自由電子。(2)(2)電弧的危害電弧的危害- - 電弧的溫度很高，可達(dá)電弧的溫度很高，可達(dá)5000500070007000度

3、以上，常超過金屬的汽化度以上，常超過金屬的汽化點(diǎn)，可能燒壞開關(guān)電器的金屬觸頭。點(diǎn)，可能燒壞開關(guān)電器的金屬觸頭。- - 燒壞開關(guān)電器的絕緣。如，燒壞瓷絕緣的表面，或者使有機(jī)絕燒壞開關(guān)電器的絕緣。如，燒壞瓷絕緣的表面，或者使有機(jī)絕緣材料炭化，以致失去絕緣性能。緣材料炭化，以致失去絕緣性能。 - - 若電弧長時間不熄滅，不僅燒壞開關(guān)電器，而且造成系統(tǒng)事故，若電弧長時間不熄滅，不僅燒壞開關(guān)電器，而且造成系統(tǒng)事故，威脅電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。威脅電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。電弧的形成與熄滅電弧的形成與熄滅( (3) 3) 電弧產(chǎn)生的物理過程電弧產(chǎn)生的物理過程電弧的產(chǎn)生和維持是觸頭間中性質(zhì)點(diǎn)（分子和原子）被游離的結(jié)電弧的

4、產(chǎn)生和維持是觸頭間中性質(zhì)點(diǎn)（分子和原子）被游離的結(jié)果。游離就是中性質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為帶電質(zhì)點(diǎn)。果。游離就是中性質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為帶電質(zhì)點(diǎn)。E E電場力電場力E=U/dE=U/d熱運(yùn)動熱運(yùn)動陽極陽極 強(qiáng)電場發(fā)射強(qiáng)電場發(fā)射 電場力電場力 弧隙間最初產(chǎn)生電子的主要原因弧隙間最初產(chǎn)生電子的主要原因 碰撞游離碰撞游離 電場力電場力 帶電粒子撞中性粒子帶電粒子撞中性粒子 電弧的形成電弧的形成 熱游離熱游離 熱運(yùn)動熱運(yùn)動 中性粒子撞中性粒子中性粒子撞中性粒子 維持電弧燃燒維持電弧燃燒 熱電子發(fā)射熱電子發(fā)射 熱運(yùn)動熱運(yùn)動 觸頭分離最初瞬間，陰極表面發(fā)射電子觸頭分離最初瞬間，陰極表面發(fā)射電子游離過程有四種形式：游離過程有四種形

5、式：電場力電場力電弧的形成與熄滅電弧的形成與熄滅 復(fù)合去游離復(fù)合去游離 正負(fù)粒子中和正負(fù)粒子中和降低電子速度措施：降低電子速度措施： 拉長電?。ń档碗妶隽Γ焕L電?。ń档碗妶隽Γ患涌祀娀〉睦鋮s（降低熱運(yùn)動）；加快電弧的冷卻（降低熱運(yùn)動）；加大氣體介質(zhì)的壓力（碰撞阻止電子運(yùn)動）加大氣體介質(zhì)的壓力（碰撞阻止電子運(yùn)動）氣體介質(zhì)吸附電子能力強(qiáng)（增大電子質(zhì)量）氣體介質(zhì)吸附電子能力強(qiáng)（增大電子質(zhì)量） 擴(kuò)散去游離擴(kuò)散去游離 帶電粒子從電弧內(nèi)部逸出帶電粒子從電弧內(nèi)部逸出 濃度擴(kuò)散濃度擴(kuò)散 ；溫度擴(kuò)散溫度擴(kuò)散 ；措施：用高速冷氣吹弧措施：用高速冷氣吹弧 (4) (4) 去游離的形式去游離的形式電弧的形成與熄

6、滅電弧的形成與熄滅交流電弧的特點(diǎn)交流電弧的特點(diǎn)燃弧電壓燃弧電壓熄弧熄弧電壓電壓特點(diǎn)特點(diǎn)1 1：電流過零時，電弧自然熄滅：電流過零時，電弧自然熄滅 電弧電流：正弦波，過零時（電弧電流：正弦波，過零時（4 4點(diǎn)），電弧自然熄滅點(diǎn)），電弧自然熄滅電弧的熱慣性：交流電弧溫電弧的熱慣性：交流電弧溫度的變化滯后于電流的變化度的變化滯后于電流的變化特點(diǎn)特點(diǎn)2 2：動態(tài)伏安特性：動態(tài)伏安特性- - 燃弧電壓大于熄弧電壓燃弧電壓大于熄弧電壓- - 電壓隨電流周期變化，馬鞍形電壓隨電流周期變化，馬鞍形A :A :電流增大溫度升高，產(chǎn)生弧電流增大溫度升高，產(chǎn)生弧B :B :電流過零，電弧熄滅電流過零，電弧熄滅A:A

7、:電弧重燃電弧重燃交流電弧的熄滅條件交流電弧的熄滅條件弧隙介質(zhì)強(qiáng)度弧隙介質(zhì)強(qiáng)度- - 電弧電流過零電弧熄滅時，弧隙絕緣能力的恢復(fù)過電弧電流過零電弧熄滅時，弧隙絕緣能力的恢復(fù)過程，用耐受電壓程，用耐受電壓U Ud d(t)(t)表示。表示。 - -與滅弧裝置的結(jié)構(gòu)和滅弧介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)與滅弧裝置的結(jié)構(gòu)和滅弧介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)電弧自然熄滅后，不再重燃，與哪些因素有關(guān)？電弧自然熄滅后，不再重燃，與哪些因素有關(guān)？陽陽極極陰陰極極+正離子層正離子層近陰極效應(yīng)近陰極效應(yīng)電流過零瞬電流過零瞬間，介質(zhì)強(qiáng)間，介質(zhì)強(qiáng)度突然升高度突然升高近陰極效應(yīng)對熄弧有利近陰極效應(yīng)對熄弧有利弧隙電源電壓弧隙電源電壓- - 電弧電流自然

8、過零后，電弧電流自然過零后，電源施加于弧隙的電壓的恢復(fù)過程，用電源施加于弧隙的電壓的恢復(fù)過程，用恢復(fù)電壓恢復(fù)電壓U Ur r(t)(t)表示。表示。 - -與線路參數(shù)、負(fù)荷性質(zhì)等有關(guān)與線路參數(shù)、負(fù)荷性質(zhì)等有關(guān))()(tUtUrdUr1Ur2Ud電弧熄滅的條件：電弧熄滅的條件：否則電弧重燃否則電弧重燃交流電弧的熄滅條件交流電弧的熄滅條件高壓斷路器熄滅交流電弧的基本方法高壓斷路器熄滅交流電弧的基本方法(1)(1)利用滅弧介質(zhì)利用滅弧介質(zhì)：介質(zhì)特性決定去游離程度，傳熱能力、介電：介質(zhì)特性決定去游離程度，傳熱能力、介電強(qiáng)度、熱游溫度和熱容量。強(qiáng)度、熱游溫度和熱容量?？諝饪諝? 1油（氫）油（氫）7.5

9、7.5SF6SF6100100真空真空1515(2)(2)采用特殊金屬材料作滅弧觸頭采用特殊金屬材料作滅弧觸頭：銅鎢和銀鎢合金：銅鎢和銀鎢合金 熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱系數(shù)和熱容量大的金屬，減少熱電子發(fā)射。熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱系數(shù)和熱容量大的金屬，減少熱電子發(fā)射。(3)(3)利用氣體或油吹動電弧利用氣體或油吹動電弧 ：擴(kuò)散和冷卻：擴(kuò)散和冷卻空氣：空氣：2.3MPa SF6: 0.30.6MPa2.3MPa SF6: 0.30.6MPa縱吹、橫吹、環(huán)吹縱吹、橫吹、環(huán)吹(4)(4)采用強(qiáng)有力的分閘機(jī)構(gòu)采用強(qiáng)有力的分閘機(jī)構(gòu)，提高觸頭分離速度，拉長電弧，提高觸頭分離速度，拉長電弧(5)(5)采用多斷口熄弧采用多斷口熄弧

10、：在相等的觸頭行程下，拉長電?。涸谙嗟鹊挠|頭行程下，拉長電弧C0C0CQCQCQCQU1U1U2U2U U0012CCCCUUQQ022CCCUUQQ C0C0CQCQCQCQU UC CC CC CQ , C0C CQ , C0U1 = U2U1 = U2均均壓壓電電容容高壓斷路器熄滅交流電弧的基本方法高壓斷路器熄滅交流電弧的基本方法缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：各斷口電壓分布不相等各斷口電壓分布不相等措施：各斷口加并聯(lián)電容措施：各斷口加并聯(lián)電容斷路器的種類斷路器的種類n按滅弧介質(zhì)和滅弧方式分為：按滅弧介質(zhì)和滅弧方式分為：SF6SF6真空真空 多油、少油多油、少油壓縮空氣壓縮空氣n操動機(jī)構(gòu)：斷路器進(jìn)行合閘、分

11、閘操作，并保持在合閘狀操動機(jī)構(gòu)：斷路器進(jìn)行合閘、分閘操作，并保持在合閘狀態(tài)，這些任務(wù)全靠操動機(jī)構(gòu)完成。包括：態(tài)，這些任務(wù)全靠操動機(jī)構(gòu)完成。包括：氣動機(jī)構(gòu)、彈簧機(jī)構(gòu)、液壓機(jī)構(gòu)氣動機(jī)構(gòu)、彈簧機(jī)構(gòu)、液壓機(jī)構(gòu) 手動機(jī)構(gòu)、電磁機(jī)構(gòu)、手動機(jī)構(gòu)、電磁機(jī)構(gòu)、SF6SF6壓力表壓力表斷路器實(shí)物圖斷路器實(shí)物圖1 1：220220kV SF6 kV SF6 兩斷口兩斷口 液壓機(jī)構(gòu)液壓機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)箱機(jī)構(gòu)箱SF6SF6壓力表壓力表彈簧儲能彈簧儲能指示指示斷路器實(shí)物圖斷路器實(shí)物圖2 2：220220kV SF6 kV SF6 單斷口單斷口 彈簧機(jī)構(gòu)彈簧機(jī)構(gòu)SF6SF6壓壓力力表表斷路器斷路器分合位分合位置指示置指示斷路器實(shí)物

12、圖斷路器實(shí)物圖3 3：220220kV kV 少油少油 4 4斷口斷口 液壓機(jī)構(gòu)液壓機(jī)構(gòu)油壓力表油壓力表斷路器斷路器分合位分合位置指示置指示油位計油位計斷路器的型號斷路器的型號額定開斷電流（額定開斷電流（KAKA）額定電流（額定電流（KAKA）其他標(biāo)志其他標(biāo)志額定電壓（額定電壓（KVKV）設(shè)計序號設(shè)計序號安裝場所安裝場所產(chǎn)品名稱產(chǎn)品名稱產(chǎn)品名稱：產(chǎn)品名稱：SS少油斷路器，少油斷路器，ZZ真空斷路器，真空斷路器，DD多油斷路器，多油斷路器， LSF6LSF6斷路器斷路器安裝場所：安裝場所：NN戶內(nèi)型，戶內(nèi)型，WW戶外型戶外型其他標(biāo)志：其他標(biāo)志：GG改進(jìn)型；改進(jìn)型；I I、IIII、III III

13、 斷流能力代號；斷流能力代號；QQ防震型；防震型；CC手車式手車式舉例：舉例：SN10-10ISN10-10I、SW2-110ISW2-110I、ZN10/1250ZN10/1250、LW2-220LW2-220隔離開關(guān)的作用和種類隔離開關(guān)的作用和種類隔離開關(guān)的種類隔離開關(guān)的種類安裝地點(diǎn)：屋內(nèi)式和屋外式安裝地點(diǎn)：屋內(nèi)式和屋外式絕緣支柱數(shù)目：單柱、雙柱、三柱絕緣支柱數(shù)目：單柱、雙柱、三柱隔離開關(guān)的主要用途隔離開關(guān)的主要用途 隔離電壓隔離電壓倒閘操作倒閘操作 分合小電流：分、合避雷器、電壓互感器和空載母線分合小電流：分、合避雷器、電壓互感器和空載母線 分、合勵磁電流不超過分、合勵磁電流不超過2 2

14、A A的空載變壓器的空載變壓器 關(guān)、合電容電流不超過關(guān)、合電容電流不超過5 5A A的空載線路的空載線路連接軟母線連接軟母線連接硬母線連接硬母線注意觀察：注意觀察：- -動靜觸頭動靜觸頭- -導(dǎo)電路徑導(dǎo)電路徑- -附屬的接地刀閘附屬的接地刀閘合合分分合合隔離開關(guān)實(shí)物圖隔離開關(guān)實(shí)物圖1 1：單柱：單柱 垂直伸臂垂直伸臂 隔離開關(guān)實(shí)物圖隔離開關(guān)實(shí)物圖2 2：雙柱：雙柱 握手握手 合合分分隔離開關(guān)實(shí)物圖隔離開關(guān)實(shí)物圖3 3：雙柱：雙柱 伸臂伸臂 合合分分隔離開關(guān)實(shí)物圖隔離開關(guān)實(shí)物圖4 4：三柱：三柱合合隔離開關(guān)的型號隔離開關(guān)的型號其他標(biāo)志其他標(biāo)志額定電壓（額定電壓（KVKV）設(shè)計序號設(shè)計序號安裝場所

15、安裝場所產(chǎn)品名稱產(chǎn)品名稱產(chǎn)品名稱：產(chǎn)品名稱：GG隔離開關(guān)隔離開關(guān)安裝場所：安裝場所：NN戶內(nèi)型，戶內(nèi)型，WW戶外型戶外型其他標(biāo)志：其他標(biāo)志：DD帶有接地刀；帶有接地刀；KK快分型快分型舉例：舉例：GN-10 GN-10 、GW2-110GW2-110、 GW2-110D GW2-110D作業(yè)作業(yè)1.1.高壓斷路器有哪些功能？由哪些部分組成？按滅弧介質(zhì)高壓斷路器有哪些功能？由哪些部分組成？按滅弧介質(zhì)有哪些種類？有哪些種類？ 2.2.交流電弧電流有何特點(diǎn)？熄滅交流電弧的條件是什么？交流電弧電流有何特點(diǎn)？熄滅交流電弧的條件是什么？ 3.3.什么叫介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)過程？什么叫電壓恢復(fù)過程？它們什么叫介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)過程？什么叫電壓恢復(fù)過程？它們與哪些因素有關(guān)？與哪些因素有關(guān)？ 4.4.高壓斷路器熄弧的主要