電氣設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)ppt課件(完整版)

1、內(nèi)容提要：本項(xiàng)目闡述電力系統(tǒng)的組成，各類發(fā)電廠的工作原理，電力系統(tǒng)的電氣一次設(shè)備、電氣二次設(shè)備等基本概念及工作原理。 項(xiàng)目一 供配電系統(tǒng)概述1.電力工業(yè)的發(fā)展概況電力工業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了： 無(wú)有，小大，局部全國(guó)， 低壓高壓，小機(jī)組大機(jī)組100多年的時(shí)間里實(shí)現(xiàn)了飛速發(fā)展，跨越式發(fā)展，取得了巨大的輝煌的成就，極大地改善了、美化了、豐富了人們的生活，使我們的世界從黑暗變得光彩奪目，五彩繽紛、絢麗多姿！一、電力系統(tǒng)發(fā)展概況及其組成我國(guó)第一座火電廠12KW上海(1882年)第一座水電站2240KW-昆明滇池石龍壩(1912年)發(fā)展戰(zhàn)略是：西電東送、南北互供、全國(guó)聯(lián)網(wǎng)。 我國(guó)電網(wǎng)格局2020年，全社會(huì)用電量7

2、5110億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)3.1%。2020年，全國(guó)6000千瓦及以上電廠發(fā)電設(shè)備累計(jì)平均利用小時(shí)為3758小時(shí)，同比減少70小時(shí)。2020年，全國(guó)電源新增裝機(jī)容量19087萬(wàn)千瓦，其中水電1323萬(wàn)千瓦、風(fēng)電7167萬(wàn)千瓦、太陽(yáng)能發(fā)電4820萬(wàn)千瓦。（2019年4.5%）大機(jī)組大電網(wǎng)超高壓高自動(dòng)化我國(guó)電網(wǎng)格局中國(guó)電力跨越式發(fā)展，使得發(fā)電裝機(jī)容量和發(fā)電量先后超過(guò)法國(guó)日本德國(guó)加拿大德國(guó)英國(guó)俄羅斯躍升世界第二！美國(guó)電力工業(yè)是基礎(chǔ)工業(yè)，也是先行工業(yè)它是衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的主要標(biāo)志2.電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成發(fā)電廠輸電網(wǎng)110kV以上配電網(wǎng)110kV以下電力用戶電力系統(tǒng)的組成動(dòng)力系統(tǒng)=電力系統(tǒng)+動(dòng)力

3、裝置 電力系統(tǒng)=發(fā)電廠+變電所+輸電線路+用戶 電力網(wǎng)=升壓變電所+輸電線路+降壓變電所電力系統(tǒng)的組成發(fā)電供電用電同時(shí)完成，電能不能儲(chǔ)存！電力系統(tǒng)的生產(chǎn)特點(diǎn)： 對(duì)電力系統(tǒng)的要求： 完成電能的生產(chǎn)、輸送和分配3.電力系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)安全可靠質(zhì)量良好電量足夠運(yùn)行穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)有效 電力系統(tǒng)是一個(gè)有機(jī)的整體，其中任何一個(gè)主要設(shè)備運(yùn)行情況的改變，都將影響整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 發(fā)電廠發(fā)出的交流電不能直接儲(chǔ)存，決定了電能的生產(chǎn)、輸送、分配和使用必須同時(shí)進(jìn)行。 電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)是時(shí)時(shí)變化的動(dòng)態(tài)，除了設(shè)備的計(jì)劃停送電外，異常和事故對(duì)系統(tǒng)的沖擊是隨機(jī)的；正常情況下電力系統(tǒng)的負(fù)荷和機(jī)組出力的變化也是隨機(jī)的。 3.電

4、力系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn) 按供電范圍和電壓等級(jí)，電力網(wǎng)可分為三種類型: 地方電力網(wǎng):電壓不超過(guò)35kV 區(qū)域電力網(wǎng):電壓為110220kV 超高壓輸電網(wǎng):電壓為330kV及以上電力網(wǎng)輸電網(wǎng)電力用戶電力系統(tǒng)的基本概念凝汽式火電廠 這類火電廠利用燃煤（或石油、天然氣）燃燒使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電。僅向用戶供出電能，通常建在能源附近。 生產(chǎn)過(guò)程：化學(xué)能熱能機(jī)械能電能二、發(fā)電廠、變電所類型 熱電廠 熱電廠的發(fā)電過(guò)程與凝汽式火電廠相同。這類電廠不僅向用戶供出電能，同時(shí)還向用戶供蒸汽或熱水，由于供熱距離限定，熱電廠大多建在城市和用戶附近 利用水的流量和落差使水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) 生產(chǎn)過(guò)程：水能機(jī)械能電能水 電

5、站三峽電站全貌 小浪底水電站小浪底水電站全貌水 電 站 內(nèi) 景核 電 站利用原子能在反應(yīng)堆的核裂變使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) 生產(chǎn)過(guò)程：原子能機(jī)械能電能 生產(chǎn)過(guò)程： 風(fēng)能機(jī)械能電能風(fēng)力發(fā)電站中國(guó)最大風(fēng)能發(fā)電基地新疆大阪城風(fēng)能發(fā)電站 生產(chǎn)過(guò)程：潮汐能機(jī)械能電能潮汐發(fā)電站 以地?zé)帷L(fēng)力、潮汐、太陽(yáng)能等為一次能源的發(fā)電廠（站）容量較小，分布在離這些一次能源較近的區(qū)域，發(fā)電量占總發(fā)電量的極小一部分。/upload/zt/ktyjcg/index.html（中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)）地?zé)崮馨l(fā)電太陽(yáng)能發(fā)電 為了經(jīng)濟(jì)、可靠、快速地把電能從發(fā)電廠輸送至用戶，必須經(jīng)過(guò)變電所升高電壓，因此，升壓變電所一般安裝在發(fā)電廠中，不另設(shè)變電所

6、。 由于高壓危險(xiǎn)，距離用戶較近時(shí)須把傳送的高壓降低，降壓變電所的作用就是在傳遞電能的同時(shí)降低電壓。所以，變電所是電力供應(yīng)的中間轉(zhuǎn)運(yùn)站，用來(lái)提高或降低電壓，向用電單位輸送和分配電能。 從規(guī)模上分，變電所有樞紐變電所、地區(qū)變電所、中間變電所和終端變電所。變電所類型變電所的類型樞紐變電所 樞紐變電所電壓等級(jí)高，供電范圍廣，在系統(tǒng)中處于舉足輕重的地位，全所停電后，將引起系統(tǒng)解列，造成大區(qū)域停電，甚至造成電力系統(tǒng)瓦解，使社會(huì)的運(yùn)行處于癱瘓狀態(tài)。樞紐變電所的一次電壓通常為330kV和500kV，二次電壓為220kV或110kV。中間變電所 中間變電所起系統(tǒng)功率交換的作用，或使長(zhǎng)距離輸電線路分段，一般匯集2

7、3個(gè)電源，同時(shí)有降壓給當(dāng)?shù)赜脩艄╇?，這樣的變電所全所停電后，將引起區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的解列，造成大面積停電。地區(qū)變電所 地區(qū)變電所是以對(duì)地區(qū)用戶供電為主的變電所，全所停電后，將使地區(qū)中斷電源。地區(qū)變電所的一次電壓通常為220kV和110kV，二次電壓為35kV或10kV。終端變電所 終端變電所處于輸電線路的終端，接近負(fù)荷點(diǎn)，高壓側(cè)一般為11035千伏，經(jīng)降壓后直接給用戶供電。終端變電所全所停電后，將使用戶中斷電源。終端變電所的一次電壓大多為110kV，二次電壓為10kV或以下等。樞紐變電所和地區(qū)變電所有什么區(qū)別？你能回答嗎？ 一次能源包括哪些？說(shuō)一說(shuō)電能屬于一次能 源嗎？問(wèn)題與思考熱電廠和凝汽式電廠有什

8、么不同？這類火力發(fā)電廠通常建在哪些地方？ 發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)備概述一、電氣一次設(shè)備二、電氣二次設(shè)備三、電氣設(shè)備的主要額定參數(shù) 額定電壓（kV） 額定電流（kA） 額定容量（kVA）電氣一次設(shè)備 在發(fā)電廠和變電所中，為了滿足用戶對(duì)電力的需求和保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)性，安裝有各種電氣設(shè)備。通常把直接生產(chǎn)、輸送、分配和使用電能的設(shè)備稱為一次設(shè)備。它們包括 （1）生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的設(shè)備。如發(fā)電機(jī)和變壓器等。 （2）接通或斷開(kāi)電路的開(kāi)關(guān)設(shè)備。 （3）載流導(dǎo)體。如母線、電纜等。 （4）互感器?；ジ衅鞣譃殡妷夯ジ衅骱碗娏骰ジ衅?。 （5）保護(hù)電器。如電抗器和避雷器等。 （6）接地裝置。二次設(shè)備 在電

9、力系統(tǒng)中為了能對(duì)電氣一次設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行測(cè)量、控制、保護(hù)和監(jiān)察而需要一些專門(mén)的設(shè)備，通常把這些設(shè)備稱為電氣二次設(shè)備。它們包括： （1）測(cè)量表計(jì)。如電壓表、電流表、功率表、電能表、頻率表等，用于測(cè)量一次電路中的電氣參數(shù)。 （2）繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置。如各種繼電器和自動(dòng)裝置等，用于監(jiān)視一次系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，迅速反應(yīng)不正常情況并進(jìn)行調(diào)節(jié)或作用于斷路器跳閘，切除故障。 （3）直流設(shè)備。如直流發(fā)電機(jī)、蓄電池組、硅整流裝置等，為保護(hù)、控制和事故照明等提供直流電源。電氣設(shè)備的主要額定參數(shù) 額定電壓 額定電壓是國(guó)家根據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的的需要，技術(shù)經(jīng)濟(jì)的合理性，制造能力和產(chǎn)品系列性等各種因素所規(guī)定的電氣設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)

10、電壓等級(jí)。我國(guó)規(guī)定的額定電壓，按電壓高低和使用范圍分為三類。 第一類額定電壓 第一類額定電壓是100V及以下的電壓等級(jí)，主要用于安全照明、蓄電池及開(kāi)關(guān)設(shè)備的直流操作電壓。直流為6、12、24、48V；交流單相為12V和36V，三相線電壓為36V。 電氣設(shè)備的主要額定參數(shù) 額定電壓 第二類額定電壓 第二類額定電壓是1001000V之間的電壓等級(jí)。這類額定電壓應(yīng)用最廣、數(shù)量最多，如動(dòng)力、照明、家用電器和控制設(shè)備等。 第三類額定電壓 第三類額定電壓是1000V及以上的高電壓等級(jí)，見(jiàn)表1-1所示，主要用于電力系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)、變壓器、輸配電設(shè)備和用電設(shè)備。電氣設(shè)備的主要額定參數(shù) 第三類額定電壓（kV）用

11、電設(shè)備額定電壓=電力網(wǎng)額定電壓發(fā)電機(jī)額定電壓變壓器額定電壓原邊繞組副邊繞組接電力網(wǎng)接發(fā)電機(jī)33.1533.153.15及3.366.366.36.3及6.61010.51010.510.5及11353538.5606066110110121220220242330330363500500550750750825表1-1電氣設(shè)備的主要額定參數(shù) 第三類額定電壓對(duì)表1-1進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)存在以下規(guī)律：（1）用電設(shè)備的額定電壓與電網(wǎng)的額定電壓是相等的。（2）發(fā)電機(jī)的額定電壓比其所在電力網(wǎng)的電壓高5%。（3）變壓器一次線圈是接受電能，可看成是用電設(shè)備，其額定電壓與用電設(shè)備的額定電壓相等，而直接與發(fā)電機(jī)

12、相連接的升壓變壓器的一次側(cè)電壓應(yīng)與發(fā)電機(jī)電壓相配合。（4）變壓器的二次線圈（副線圈）相當(dāng)于一個(gè)供電電源，它的空載額定電壓要比其所在電網(wǎng)的額定電壓高10%。但在3、6、10kV電壓時(shí)，由于這時(shí)相應(yīng)的配電線路距離不長(zhǎng)，二次線圈的額定電壓僅高出電網(wǎng)電壓5%。電氣設(shè)備的主要額定參數(shù) 額定電流 電氣設(shè)備的額定電流（銘牌中的規(guī)定值）是指在規(guī)定的周?chē)h(huán)境溫度和絕緣材料允許溫度下允許通過(guò)的最大電流值。當(dāng)設(shè)備周?chē)沫h(huán)境溫度不超過(guò)介質(zhì)的規(guī)定溫度時(shí)，按照設(shè)備的額定電流工作，其各部分的發(fā)熱溫度不會(huì)超過(guò)規(guī)定值，電氣設(shè)備有正常的使用壽命。 說(shuō)明：周?chē)h(huán)境溫度一般指20。電氣設(shè)備的主要額定參數(shù) 額定容量 發(fā)電機(jī)、變壓器和電

13、動(dòng)機(jī)額定容量的規(guī)定條件與額定電流相同。變壓器的額定容量都是指視在功率（kVA）值，表明最大一線圈的容量；發(fā)電機(jī)的額定容量可以用視在功率（kVA）值表示，但一般是用有功功率（kW）值表示，這是因?yàn)橥蟿?dòng)發(fā)電機(jī)的原動(dòng)機(jī)（汽輪機(jī)、水輪機(jī)等）是用有功功率表示的；電動(dòng)機(jī)的額定容量通常用有功功率（kW）值表示，因?yàn)樗蟿?dòng)的機(jī)械的額定容量一般用有功功率表示。電氣一次設(shè)備及二次設(shè)備的作用及范圍是什么？你能回答嗎？ 說(shuō)明火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過(guò)程和變電所的作用。問(wèn)題與思考 供電設(shè)備、用電設(shè)備和電力網(wǎng)的額定電壓之間有什么關(guān)系？ 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式影響： 供電的可靠性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和安全性； 設(shè)備絕緣等級(jí)的確定、通

14、信的干擾、 繼電保護(hù)裝置的配置、電網(wǎng)造價(jià)等方面； 它是一個(gè)綜合性的問(wèn)題 。三、電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式電力系統(tǒng) = 三相電路NZAZBZCNBAC圖2-1 負(fù)載星行連接的三相電路三相電路組成： 三相電源、三相輸電線路、三相負(fù)載 負(fù)載星形連接的三相電路 負(fù)載三角形連接的三相電路電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)： 指發(fā)電機(jī)和變壓器三相繞組星行連接時(shí)的連接點(diǎn) 即發(fā)電機(jī)、變壓器的中性點(diǎn)中性點(diǎn)運(yùn)行方式：中性點(diǎn)不接地中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地中性點(diǎn)直接接地 前兩種稱為小接地電流系統(tǒng)， 后一種稱為大接地電流系統(tǒng)。（1）正常運(yùn)行情況1.中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)相對(duì)地電壓與相電壓的關(guān)系：線電壓與相電壓的關(guān)系：系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)相電壓對(duì)稱，線電壓

15、對(duì)稱，相對(duì)地電壓也對(duì)稱！三相對(duì)地電容電流：結(jié)論：三相對(duì)地電容電流對(duì)稱 即流入大地的電流為零 相量圖結(jié)論： 電源中性點(diǎn)與地同電位，各相的相電壓等于各相的對(duì)地電壓；各相對(duì)地電容電流的大小相等c0 xc，它們的相量和為零， 地中沒(méi)有電容電流通過(guò)。（2）單相發(fā)生接地故障 結(jié)論： 中性點(diǎn)對(duì)地電壓升為相電壓值（-c）； 故障相對(duì)地電壓為零，非故障相升為線電壓值且相位改變;相電壓和線電壓仍不變，故可以繼續(xù)運(yùn)行2小時(shí)； 接地點(diǎn)的電流是正常每相對(duì)地電容電流的倍。 總接地電容電流的經(jīng)驗(yàn)公式：電網(wǎng)的工作狀態(tài)及處理 ： 接地電流產(chǎn)生的弧光接地 cA：瞬時(shí)性自然熄滅； c30A：穩(wěn)定性燒毀設(shè)備多相短路； c10A：間歇

16、性串聯(lián)諧振過(guò)電壓,高達(dá)2.53.5x。 可以繼續(xù)工作不超過(guò)2小時(shí)，但應(yīng)采取必要措施。 用戶承受的線電壓正常；系統(tǒng)按線電壓絕緣； 措施：通過(guò)監(jiān)察裝置發(fā)現(xiàn)、尋找、排除、轉(zhuǎn)移負(fù)荷。 2.中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)（1）消弧線圈的工作原理 正常運(yùn)行（理想）情況 （2）單相接地故障 (如C相完全接地) 電壓關(guān)系與不接地系統(tǒng)相同；L和d在接地處相互抵消而實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。 結(jié)論：接地點(diǎn)的電流與消弧線圈的電流相位相反。 （3）適用范圍 35kV及以下系統(tǒng)采用 （4）補(bǔ)償方式 完全補(bǔ)償 LC（不采用） 串聯(lián)諧振過(guò)電壓危及絕緣。 欠補(bǔ)償 LC（較少采用） 切除線路或頻率下降可能諧振。 過(guò)補(bǔ)償 LC（常采用）中性點(diǎn)經(jīng)消弧線

17、圈接地系統(tǒng)正產(chǎn)情況下的等值圖3.中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)（2）單相接地故障 （3）特點(diǎn) 單相故障時(shí)形成單相短路，需裝繼電保護(hù)切斷短路電流， 供電可靠性差，通過(guò)自動(dòng)重合閘裝置來(lái)糾正； 不產(chǎn)生過(guò)電壓，設(shè)備絕緣水平低20，造價(jià)低。（1）正常運(yùn)行情況（同前） 大接地系統(tǒng)小接地系統(tǒng)供電可靠性低高絕緣水平相電壓線電壓繼電保護(hù)簡(jiǎn)單靈敏裝設(shè)絕緣監(jiān)視通訊干擾大小系統(tǒng)穩(wěn)定差好中性點(diǎn)接地方式的比較 系統(tǒng)電壓等級(jí)系統(tǒng)運(yùn)行方式的選擇380/220V 中性點(diǎn)直接接地 310KV Ic30A,中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地2060KV Ic10A,中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地110KV以上 中性點(diǎn)直接接地中性點(diǎn)運(yùn)行方式的應(yīng)用范圍你能回答嗎？ 電力

18、系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式有哪幾種？采用中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)有何優(yōu)缺點(diǎn)？ 問(wèn)題與思考中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)若發(fā)生單相接地故障時(shí)，其故障相對(duì)地電壓等于多少？此時(shí)接地點(diǎn)的電流是正常運(yùn)行的單相對(duì)地電容電流的多少倍？ 謝謝聆聽(tīng)THANK YOU FOR YOUR ATTENTION電弧的形成與熄滅一. 電弧的基本知識(shí) 在大氣中開(kāi)斷電路時(shí)，如果電路電壓不低于1020伏，電流不小于80100mA，在觸頭分離后會(huì)產(chǎn)生一團(tuán)白光。這團(tuán)白光溫度極高，而且能夠?qū)щ姡@就是電弧。電弧是開(kāi)關(guān)電器在開(kāi)斷過(guò)程中不可避免的現(xiàn)象。圖1 電弧的產(chǎn)生二. 電弧的特點(diǎn) 電弧是一種氣體放電現(xiàn)象，在外力作用下會(huì)拉長(zhǎng)、卷曲、形成十分復(fù)雜的形狀。1、電弧的特

19、點(diǎn)：（1）電弧有陰極區(qū)、弧柱區(qū)（包括 弧柱、弧焰）、陽(yáng)極區(qū)三部分組成。（2）電弧是一束質(zhì)量很輕的游離態(tài)氣體， 在外力作用下會(huì)迅速拉伸變形。（3）電弧能量高度集中，弧柱中心。（4）電弧有良好的導(dǎo)電性能、高的電導(dǎo)值。圖2 電弧的組成和特點(diǎn) 三. 電弧的危害 （1）電弧的存在延長(zhǎng)了開(kāi)關(guān)電器開(kāi)斷故障電路的時(shí)間，加重了電力系統(tǒng)短路故障的危害。 （2）電弧產(chǎn)生的高溫，將使觸頭表面熔化和蒸化，燒壞絕緣材料。對(duì)充油電氣設(shè)備還可能引起著火、爆炸等危險(xiǎn) （3）電弧在電動(dòng)力、熱力作用下能移動(dòng)，很容易造成飛弧短路和傷人，或引起事故的擴(kuò)大。 根據(jù)以上分析，要保證開(kāi)關(guān)電器正常工作就必須迅速可靠的熄滅電弧。圖3 高壓斷路器

20、電弧引發(fā)的閃爆圖4 配電柜瞬間電弧引發(fā)的閃爆圖5 配電柜瞬間電弧引發(fā)的閃爆四. 電弧的形成弧柱中自由電子的主要來(lái)源（1）熱電子發(fā)射 當(dāng)開(kāi)關(guān)電器的動(dòng)、靜觸頭分離時(shí)，觸頭間的接觸壓力及接觸面積逐漸縮小，接觸電阻增大，使接觸部位劇烈發(fā)熱，導(dǎo)致陰極表面溫度急劇升高而發(fā)射電子，形成熱電子發(fā)射。（2）強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射 開(kāi)關(guān)電器分閘的瞬間，由于動(dòng)、靜觸頭的距離很小，觸頭間會(huì)形成很強(qiáng)的電場(chǎng)，陰極內(nèi)部的電子在強(qiáng)電場(chǎng)作用下被拉出來(lái)，就形成強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射。四. 電弧的形成弧柱中自由電子的主要來(lái)源（3）碰撞游離 從陰極表面發(fā)射出的電子在電場(chǎng)力的作用下高速向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不斷地與中性質(zhì)點(diǎn)（原子或分子）發(fā)生碰撞。當(dāng)高速運(yùn)動(dòng)

21、的電子積聚足夠大的動(dòng)能時(shí)，就會(huì)從中性質(zhì)點(diǎn)中打出一個(gè)或多個(gè)電子，使中性質(zhì)點(diǎn)游離，這一過(guò)程稱為碰撞游離。連續(xù)不斷的碰撞游離，使氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)大量增加，在外電壓作用下，氣體被擊穿，形成電弧放電。 （4）熱游離 觸頭間電弧燃燒的間隙稱為弧隙?；∠稖囟群芨?。弧柱中氣體分子在高溫作用下產(chǎn)生劇烈熱運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能很大的中性質(zhì)點(diǎn)互相碰撞時(shí)，將被游離而形成電子和正離子，這種現(xiàn)象稱為熱游離。熱游離形成的電子向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，正離子向陰極運(yùn)動(dòng)，撞擊陰極，使陰極不斷發(fā)射電子，因此電流就以電弧的形式在觸頭間持續(xù)流通。電弧的形成弧柱中自由電子的主要來(lái)源五. 電弧的形成 電弧產(chǎn)生總結(jié)：觸頭剛分離時(shí)突然解除接觸壓力，陰極表面立即出現(xiàn)高溫

22、炙熱點(diǎn)，產(chǎn)生熱電子發(fā)射；同時(shí)，由于觸頭間間隙很小，使得電壓強(qiáng)度很高，產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射。從陰極表面逸出的電子在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，加速向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，發(fā)生碰撞游離，導(dǎo)致觸頭間隙中帶電質(zhì)點(diǎn)急劇增加，溫度驟然升高，產(chǎn)生熱游離并且成為游離的主要因素，此時(shí)，在外加電壓作用下，間隙被擊穿，形成電弧。六. 電弧的熄滅去游離形式 電弧的燃燒是由游離過(guò)程維持的，但在電弧中同時(shí)還進(jìn)行著相反的使帶電質(zhì)點(diǎn)數(shù)量減少的過(guò)程，稱為去游離。如果游離作用大于去游離，電弧燃燒加劇；如果兩者持平，電弧穩(wěn)定燃燒；如果去游離作用大于游離作用, 則熄滅。 1.復(fù)合 正離子和負(fù)離子相互吸引而中和成為中性質(zhì)點(diǎn)的過(guò)程。因?yàn)樽杂呻娮拥乃俣冗h(yuǎn)大于正離子，它們

23、直接復(fù)合的很少，往往是自由電子先附著在中性質(zhì)點(diǎn)上形成負(fù)離子，運(yùn)動(dòng)速度大大減慢，此時(shí)正離子和負(fù)離子更容易復(fù)合。 還有一種情況就是電子先被固體介質(zhì)表面吸附后，再被正離子捕獲成為中性質(zhì)點(diǎn)。六. 電弧的熄滅去游離形式2.擴(kuò)散 擴(kuò)散是弧柱中的帶電質(zhì)點(diǎn)逸出電弧進(jìn)入周?chē)橘|(zhì)中，被周?chē)橘|(zhì)冷卻而復(fù)合的過(guò)程。溫度擴(kuò)散，由于電弧和周?chē)橘|(zhì)間存在很大溫差，使得電弧中的高溫帶電質(zhì)點(diǎn)向溫度低的周?chē)橘|(zhì)中擴(kuò)散，減少了電弧中的帶電質(zhì)點(diǎn)。濃度擴(kuò)散，這是因?yàn)殡娀『椭車(chē)橘|(zhì)存在濃度差，帶電質(zhì)點(diǎn)就從濃度高的地方向濃度低的地方擴(kuò)散，使電弧中的帶電質(zhì)點(diǎn)減少；利用吹弧擴(kuò)散，在斷路器中采用高速氣體吹弧，帶走電弧中的大量帶電質(zhì)點(diǎn)，以加強(qiáng)擴(kuò)散

24、作用。電弧的熄滅去游離形式六. 電弧的熄滅影響去游離的因素 (1) 電弧溫度 電弧是由熱游離維持的，降低電弧溫度就可以減弱熱游離，減少新的帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生。同時(shí)，也減小了帶電質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度，加強(qiáng)了復(fù)合作用。 使溫度降低的方法有：吹弧、拉長(zhǎng)電弧、或與冷卻介質(zhì)表面接觸。 (2)介質(zhì)的特性 電弧燃燒時(shí)所在介質(zhì)的特性在很大程度上決定了電弧中去游離的強(qiáng)度，包括：導(dǎo)熱系數(shù)、熱容量、熱游離溫度、介電強(qiáng)度等。這些參數(shù)越大，去游離作用越強(qiáng)，電弧越容易熄滅。 氫氣 7.5 空氣 六氟化硫 100 空氣 電弧的熄滅影響去游離的因素 (3)氣體介質(zhì)的壓力 氣體介質(zhì)的壓力對(duì)電弧去游離的影響很大。因?yàn)闅怏w的壓力越大，電弧中

25、質(zhì)點(diǎn)的濃度就越大，質(zhì)點(diǎn)間的距離就越小，復(fù)合作用越強(qiáng)，電弧就越容易熄滅。比如在高度的真空中，由于發(fā)生碰撞的幾率減小，抑制了碰撞游離，而擴(kuò)散作用卻很強(qiáng)。因此，真空是很好的滅弧介質(zhì)。電弧的熄滅影響去游離的因素 (4)觸頭材料 觸頭材料也影響去游離的過(guò)程。當(dāng)觸頭采用熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱能力強(qiáng)和熱容量大的耐高溫金屬時(shí)，減少了熱電子發(fā)射和電弧中的金屬蒸汽，有利于電弧熄滅。電弧的熄滅影響去游離的因素交流電弧的熄滅一. 交流電弧的特點(diǎn) 因?yàn)榻涣骰芈泛椭绷骰芈分挟a(chǎn)生的電弧在特性上有差異，所以熄滅這兩種電弧的方法也并不完全相同，在直流電路中產(chǎn)生的電弧叫直流電弧，在開(kāi)斷交流回路中產(chǎn)生的電弧叫交流電弧。 1. 動(dòng)態(tài)伏安特性在

26、 交流電路中，電流瞬時(shí)值隨時(shí)間變化，每個(gè)周期有兩次通過(guò)零點(diǎn)，因而電弧的溫度、直徑以及電弧電壓也隨時(shí)間變化，電弧的這種特性稱為動(dòng)態(tài)伏安特性 2.熱慣性 交流電流變化很快，而弧柱的受熱升溫或散熱降溫都有過(guò)程，跟不上快速變化的電流，所以電弧溫度的變化總滯后于電流的變化，這種現(xiàn)象稱為電弧的熱慣性。一 .交流電弧的特點(diǎn)圖6 交流電弧的伏安特性及電壓電流波形圖 由圖可見(jiàn)，電流由負(fù)值過(guò)零瞬間，電弧暫時(shí)熄滅，但觸頭兩端仍有電源電壓。在電流上升階段，當(dāng)電壓升至A點(diǎn)時(shí)，電弧重燃，對(duì)應(yīng)于A點(diǎn)的電壓稱為燃弧電壓；從B點(diǎn)以后電流逐漸減少，電弧壓降相應(yīng)回升（BC段），到達(dá)C點(diǎn)時(shí)電弧再次熄滅，對(duì)應(yīng)電壓稱為熄弧電壓。一 .交

27、流電弧的特點(diǎn)圖6 交流電弧的伏安特性及電壓電流波形圖二. 交流電弧的熄滅 交流電流過(guò)零后，電弧是否重燃取決于弧隙介質(zhì)介電強(qiáng)度和弧隙電壓的恢復(fù)。1. 弧隙介質(zhì)介電強(qiáng)度的恢復(fù) 弧隙介質(zhì)能夠承受外加電壓作用而不致使弧隙擊穿的電壓稱為弧隙的介質(zhì)強(qiáng)度。當(dāng)電弧電流過(guò)零時(shí)電弧熄滅，而弧隙的介質(zhì)強(qiáng)度要恢復(fù)到正常狀態(tài)值還需一定的時(shí)間，此恢復(fù)過(guò)程稱為弧隙介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)過(guò)程，以耐受電壓Ud(t)表示.二. 交流電弧的熄滅2.弧隙電壓的恢復(fù)過(guò)程 電流過(guò)零前，弧隙電壓呈馬鞍形變化，電壓值很低，電源電壓的絕大部分降落在線路和負(fù)載阻抗上。電流過(guò)零時(shí)，弧隙電壓等于熄弧電壓，正處于馬鞍形的后峰值處。電流過(guò)零后，弧隙電壓從后峰值

28、逐漸增長(zhǎng)，一直恢復(fù)到電源電壓，這一過(guò)程中的弧隙電壓稱為恢復(fù)電壓，其電壓恢復(fù)過(guò)程以Ur(t)表示。 電流過(guò)零后，電弧能否熄滅取決于兩個(gè)恢復(fù)過(guò)程作用的結(jié)果： 1）如果弧隙電壓恢復(fù)過(guò)程上升速度較快，弧隙電壓恢復(fù)過(guò)程大于弧隙介質(zhì)的介電強(qiáng)度恢復(fù)過(guò)程，介質(zhì)被擊穿,電弧重燃。 2）如果弧隙介質(zhì)的介電強(qiáng)度恢復(fù)過(guò)程始終大于弧隙電壓恢復(fù)過(guò)程，則電弧熄滅。 二. 交流電弧的熄滅因此，交流電弧的熄滅條件為： Ud（t） Ur（t）Ud（t）弧隙介質(zhì)的介電強(qiáng)度；Ur（t）弧隙恢復(fù)電壓二 .交流電弧的熄滅圖7 交流電弧的重燃與熄滅熄滅交流電弧的方法一、提高觸頭的分閘速度二、采用多斷口三、吹弧 吹弧氣流產(chǎn)生的方法 吹弧的方

29、向四、短弧原理滅弧五、利用固體介質(zhì)的狹縫狹溝滅弧六、采用耐高溫金屬材料制作觸頭七、采用優(yōu)質(zhì)滅弧介質(zhì)一. 提高觸頭的分閘速度 熄滅交流電弧的關(guān)鍵在于電弧電流過(guò)零后，弧隙的介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)過(guò)程能否始終大于弧隙電壓的恢復(fù)過(guò)程。為了加強(qiáng)冷卻，抑制熱游離，增強(qiáng)去游離，在開(kāi)關(guān)電器中裝設(shè)專用的滅弧裝置或使用特殊的滅弧介質(zhì)，以提高開(kāi)關(guān)的滅弧能力。 迅速拉長(zhǎng)電弧，有利于迅速減小弧柱中的電位梯度，增加電弧與周?chē)橘|(zhì)的接觸面積，加強(qiáng)冷卻和擴(kuò)散的作用。因此，現(xiàn)代高壓開(kāi)關(guān)中都采取了迅速拉長(zhǎng)電弧的措施滅弧，如采用強(qiáng)力分閘彈簧，其分閘速度已達(dá)16m/s以上。 二. 采用多斷口 每一相有兩個(gè)或多個(gè)斷口相串聯(lián)。在熄弧時(shí)，多斷口把

30、電弧分割成多個(gè)相串聯(lián)的小電弧段。多斷口使電弧的總長(zhǎng)度加長(zhǎng)，導(dǎo)致弧隙的電阻增加；在觸頭行程、分閘速度相同的情況下，電弧被拉長(zhǎng)的速度成倍增加，使弧隙電阻加速增大，提高了介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)速度，縮短了滅弧時(shí)間。 采用多斷口時(shí)，加在每一斷口上的電壓成倍減少，降低了弧隙的恢復(fù)電壓，亦有利于熄滅電弧。在要求將電弧拉到同樣的長(zhǎng)度時(shí)，采用多斷口結(jié)構(gòu)成倍減小了觸頭行程，也就減小了開(kāi)關(guān)電器的尺寸。圖8 不同斷口數(shù)的觸頭示意圖1-靜觸頭；2-動(dòng)觸頭；3-電?。?-可動(dòng)觸頭；5-導(dǎo)電橫擔(dān)；6-絕緣桿；7-連線 三. 吹弧 用新鮮而且低溫的介質(zhì)吹拂電弧時(shí)，可以將帶電質(zhì)點(diǎn)吹到弧隙以外，加強(qiáng)了擴(kuò)散，由于電弧被拉長(zhǎng)變細(xì)，使弧隙的

31、電導(dǎo)下降。吹弧還使電弧的溫度下降，熱游離減弱，復(fù)合加快。按吹弧氣流的產(chǎn)生方法和吹弧方向的不同，吹弧可分為以下幾種。圖9 吹弧示意圖（1）用油氣吹弧 用油氣作吹弧介質(zhì)的斷路器稱為油斷路器。在這種斷路器中，有用專用材料制成的滅弧室，其中充滿了絕緣油。當(dāng)斷路器觸頭分離產(chǎn)生電弧后，電弧的高溫使一部分絕緣油迅速分解為氫氣、乙炔、甲烷、乙烷、二氧化碳等氣體，其中氫的滅弧能力是空氣的7.5倍。這些油氣體在滅弧室中積蓄能量，一旦打開(kāi)吹口，即形成高壓氣流吹弧。（2）用壓縮空氣或六氟化硫氣體吹弧 將20個(gè)左右大氣壓的壓縮空氣或5個(gè)大氣壓左右的六氟化硫氣體（SF6）事先儲(chǔ)存在專門(mén)的儲(chǔ)氣罐中，斷路器分閘時(shí)產(chǎn)生電弧，隨

32、后打開(kāi)噴口，用具有一定壓力的氣體吹弧。（3）產(chǎn)氣管吹弧 產(chǎn)氣管由纖維、塑料等有機(jī)固體材料制成，電弧燃燒時(shí)與管的內(nèi)壁緊密接觸，在高溫作用下，一部分管壁材料迅速分解為氫氣、二氧化碳等，這些氣體在管內(nèi)受熱膨脹，增高壓力，向管的端部形成吹弧。 2. 按吹弧的方向分為：（1）縱吹 吹弧的介質(zhì)（氣流或油流）沿電弧方向的吹拂稱為縱吹，縱吹能增強(qiáng)弧柱中的帶電質(zhì)點(diǎn)向外擴(kuò)散，使新鮮介質(zhì)更好地與熾熱電弧接觸，加強(qiáng)電弧的冷卻，有利于迅速滅弧。（2）橫吹 橫吹時(shí)氣流或油流的方向與觸頭運(yùn)動(dòng)方向是垂直的，或者說(shuō)與電弧軸線方向垂直。橫吹不但能加強(qiáng)冷卻和增強(qiáng)擴(kuò)散，還能將電弧迅速吹彎吹長(zhǎng)。有介質(zhì)滅弧柵的橫吹滅弧室，柵片能更充分地

33、冷卻和吸附電弧，加強(qiáng)去游離。在相同的工作條件下，橫吹比縱吹效果要好。（3）縱橫吹 橫吹滅弧室在開(kāi)斷小電流時(shí)因室內(nèi)壓力太小，開(kāi)斷性能較差。為了改善開(kāi)斷小電流時(shí)的滅弧性能，可將縱吹和橫吹結(jié)合起來(lái)。在大電流時(shí)主要靠橫吹，小電流時(shí)主要靠縱吹，這就是縱橫吹滅弧室。圖11 縱橫吹滅弧室示意圖1-靜觸頭；2-動(dòng)觸頭；3-密閉燃弧室；4-變壓器油；5-電?。?-橫吹口；7-空氣囊 四. 短弧原理滅弧 滅弧裝置是一個(gè)金屬柵滅弧罩，利用將電弧分為多個(gè)串聯(lián)的短弧的方法來(lái)滅弧。由于受到電磁力的作用，電弧從金屬柵片的缺口處被引入金屬柵片內(nèi)，一束長(zhǎng)弧就被多個(gè)金屬片分割成多個(gè)串聯(lián)的短弧。如果所有串聯(lián)短弧陰極區(qū)的起始介質(zhì)強(qiáng)度

34、或陰極區(qū)的電壓降的總和永遠(yuǎn)大于觸頭間的外施電壓，電弧就不再重燃而熄滅。圖12 金屬滅弧柵滅弧 五. 利用固體介質(zhì)的狹縫狹溝滅弧 滅弧裝置的滅弧片是由石棉水泥或陶土制成的。觸頭間產(chǎn)生電弧后，在磁吹裝置產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用下，將電弧吹入又滅弧片構(gòu)成的狹縫中，把電弧迅速拉長(zhǎng)的同時(shí)，使電弧與滅弧片內(nèi)壁緊密接觸，對(duì)電弧的表面進(jìn)行冷卻和吸附，產(chǎn)生強(qiáng)烈的去游離。圖13所示為狹縫滅弧裝置的工作原理圖。 圖13 狹縫滅弧裝置的工作原理1-磁吹鐵心；2-磁吹繞組；3-靜觸頭；4-動(dòng)觸頭； 5-滅弧片；6-滅弧罩；7-電弧移動(dòng) 石英砂熔斷器中的熔絲熔斷時(shí)，在石英砂的狹溝中產(chǎn)生電弧。由于受到石英砂的冷卻和表面吸附作用，使電

35、弧迅速熄滅。同時(shí)，熔絲氣化時(shí)產(chǎn)生的金屬蒸汽滲入石英砂中遇冷而迅速凝結(jié)，大大減少了弧隙中的金屬蒸汽，使得電弧容易熄滅。原理圖如14所示。圖14 石英砂滅弧原理1-熔絲；2-銅帽；3-石英砂； 4-管體 六. 用耐高溫金屬材料作觸頭、優(yōu)質(zhì)滅弧介質(zhì) 觸頭材料對(duì)電弧中的去游離也有一定影響，用熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱系數(shù)和熱容量大的耐高溫金屬制作觸頭，可以減少熱電子發(fā)射和電弧中的金屬蒸汽，從而減弱了游離過(guò)程，有利于熄滅電弧。 滅弧介質(zhì)的特性，如導(dǎo)熱系數(shù)、電強(qiáng)度、熱游離溫度、熱容量等，對(duì)電弧的游離程度具有很大影響，這些參數(shù)值越大，去游離作用就越強(qiáng)。在高壓開(kāi)關(guān)中，廣泛采用壓縮空氣、六氟化硫（SF6）氣體、真空等作為滅弧

36、介質(zhì)。電氣觸頭的基本知識(shí)一、概述二、觸頭的接觸電阻三、觸頭的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定四、觸頭的分類和結(jié)構(gòu) 按接觸面的形式分類 按結(jié)構(gòu)形式類 一. 電氣觸頭基本知識(shí)概述1. 觸頭的概念 電氣觸頭是指兩個(gè)導(dǎo)體或幾個(gè)導(dǎo)體之間相互接觸的部分. 2. 對(duì)電氣觸頭的基本要求 （1）結(jié)構(gòu)可靠； （2）接觸電阻小且穩(wěn)定，有良好的導(dǎo)電性能和接觸性能； （3）通過(guò)規(guī)定電流時(shí)，發(fā)熱穩(wěn)定且不超過(guò)允許值； （4）通過(guò)短路電流時(shí)，具有足夠的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性； （5）開(kāi)斷規(guī)定短路電流時(shí)，觸頭不被灼傷，不發(fā)生熔焊。 二. 觸頭的接觸電阻 觸頭在正常工作和通過(guò)短路電流時(shí)的發(fā)熱都與接觸電阻值有關(guān)，所以觸頭的質(zhì)量在很大程度上取決于觸頭的接

37、觸電阻值。正常情況下，觸頭間的接觸壓力、表面加工狀況、表面氧化程度及接觸情況等都會(huì)影響接觸電阻值。 1. 觸頭間的壓力 觸頭間的壓力越大，觸頭間的接觸電阻就越小。 2.觸頭材料及防氧化措施 觸頭一般由銅、黃銅和青銅等材料制成。為防止觸頭表面被氧化，一般需要采取鍍錫、鍍銀和涂防腐漆和凡士林油等措施加以防護(hù)。 三.觸頭的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定 觸頭在長(zhǎng)期負(fù)荷電流下工作時(shí)，由于接觸電阻的存在，觸頭要發(fā)熱，使其溫度升高，同時(shí)也向周?chē)橘|(zhì)散熱，當(dāng)發(fā)熱量等于散熱量時(shí)，觸頭就穩(wěn)定在工作溫度下運(yùn)行。這個(gè)溫度值小于觸頭材料長(zhǎng)期允許的溫度。因此，觸頭是安全的。由于負(fù)荷電流相對(duì)于短路電流要小得多，所產(chǎn)生的電動(dòng)力不會(huì)影響觸頭

38、的正常工作。 當(dāng)觸頭短時(shí)間內(nèi)通過(guò)大電流時(shí)，如短路電流、電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流等，所產(chǎn)生的熱效應(yīng)和電動(dòng)力具有沖擊特性，對(duì)觸頭能否正常工作造成很大威脅，可能使觸頭熔焊和短時(shí)過(guò)熱、觸頭接觸壓力下降等后果。因此，開(kāi)關(guān)電器必須采取有效措施，保證在通過(guò)短路電流時(shí)有足夠的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。 四.觸頭的分類及其結(jié)構(gòu) 1. 按接觸面積的形式分類 （1）點(diǎn)接觸 是指兩個(gè)觸頭間的接觸面為點(diǎn)接觸的觸頭，如球面和平面接觸、兩個(gè)球面接觸等都是點(diǎn)接觸。這種接觸點(diǎn)較固定、接觸電阻穩(wěn)定、觸頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；但接觸面積小不宜通過(guò)較大電流、熱穩(wěn)定性差。 （2）線接觸 是指兩個(gè)觸頭的接觸面為線接觸的觸頭，如柱面與平面接觸，或兩個(gè)圓柱面間的接觸等都

39、屬于線接觸 。這種接觸電阻較小，接觸面比較穩(wěn)定。 （3）面接觸 是指兩個(gè)平面或兩個(gè)曲面的接觸。在受到較大壓力時(shí)，接觸點(diǎn)數(shù)和實(shí)際接觸面積仍比較小 。 五.觸頭的分類及其結(jié)構(gòu) 2. 按結(jié)構(gòu)形式分類（1）固定觸頭 固定觸頭是指連接導(dǎo)體之間不能相對(duì)移動(dòng)的觸頭。 還可分為可拆卸和不可拆卸兩類。（2）可斷觸頭 可斷觸頭按其結(jié)構(gòu)可分為對(duì)接式和插入式兩大類。（3）可動(dòng)觸頭 可動(dòng)觸頭也叫中間觸頭，又稱滑動(dòng)觸頭，是指在工作 中被連接的導(dǎo)體總是保持接觸，能由一個(gè)接觸面沿著另一個(gè)接觸面滑動(dòng)的觸頭。 六.電弧與電氣觸頭的基本知識(shí)思考題（1）電弧有什么特征？對(duì)電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備有哪些危害？（2）電弧的游離和去游離方式各有

40、哪些？影響去游離的因素 是什么？（3）交流電弧有什么特征？熄滅交流電弧的條件是什么？（4）什么是弧隙介質(zhì)強(qiáng)度和弧隙恢復(fù)電壓？（5）斷路器開(kāi)斷短路電流時(shí)，弧隙電壓的恢復(fù)過(guò)程有那幾種 形式？各有什么特點(diǎn)？（6）開(kāi)關(guān)電器中常采用的基本滅弧方法有哪些？各自的原理 何在？（7）什么是電氣觸頭？電氣觸頭有哪些形式？（8）什么是觸頭的接觸電阻？影響接觸電阻的因素有哪些？謝謝聆聽(tīng)THANK YOU FOR YOUR ATTENTION內(nèi)容提要：本項(xiàng)目闡述電力系統(tǒng)的電氣一次設(shè)備、電氣二次設(shè)備等基本概念及工作原理。項(xiàng)目名稱 開(kāi)關(guān)電氣設(shè)備 電氣一次設(shè)備 在供配電系統(tǒng)中，直接擔(dān)負(fù)生產(chǎn)、運(yùn)輸、分配和使用電能的任務(wù)的一次

41、設(shè)備包括有：電力變壓器高壓隔離開(kāi)關(guān)高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)串聯(lián)電抗器避雷器電流互感器高壓熔斷器電壓互感器母線電力電纜接地裝置高壓斷路器圖1 各種類型的高壓設(shè)備高壓斷路器是高壓電器中最重要的設(shè)備，是一次電力系統(tǒng)中控制和保護(hù)電路的關(guān)鍵設(shè)備。它具有完善的滅弧裝置和高速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，能接通和斷開(kāi)各種情況下高壓電路中的電流，用以完成主接線運(yùn)行方式的改變和盡快切除故障電路。一. 高壓斷路器圖2 高壓斷路器 1.高壓斷路器的用途 控制作用 根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行的需要，將部分電氣設(shè)備或線路投入或退出運(yùn)行。 保護(hù)作用 在電力線路發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)自動(dòng)裝置發(fā)出跳閘信號(hào)，起動(dòng)斷路器，將故障部分設(shè)備或線路從電網(wǎng)中迅速切除，確保電力系統(tǒng)的正

42、常運(yùn)行。2.對(duì)高壓斷路器的基本要求工作可靠性 要求在正常和故障情況下準(zhǔn)確無(wú)誤地完成關(guān)合和開(kāi)斷電路的指令，不能拒動(dòng)或誤動(dòng)。具有足夠的開(kāi)斷能力 指能夠安全切斷最大短路電流的能力，這主要取決于滅弧性能，并保證具有足夠的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。動(dòng)作快速 當(dāng)電路發(fā)生故障時(shí)，要能快速地切除故障電路。具有自動(dòng)重合閘性能 在切除故障后經(jīng)很短的時(shí)間又自動(dòng)重合閘。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)合理 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、重量輕、價(jià)格合理。3.斷路器的分類 按電壓高低分類 高壓斷路器和低壓斷路器。按安裝場(chǎng)所分類 戶內(nèi)式和戶外式。按滅弧介質(zhì)分類 油斷路器、壓縮空氣斷路器、六氟化硫斷路器、真空斷路器 圖3 多油斷路器 圖4 少油斷路器圖5 戶外真

43、空斷路器圖6 戶內(nèi)真空斷路器圖7 六氟化硫斷路器 4.斷路器的基本參數(shù)1額定電壓（UN） 2最高工作電壓 3. 額定電流（N） 4額定開(kāi)斷電流（N br）5額定斷流容量（SNbr） 6關(guān)合電流（iNcl）7動(dòng)穩(wěn)定電流（ies） 8熱穩(wěn)定電流（it）9全開(kāi)斷（分閘）時(shí)間（tkd）10合閘時(shí)間 4.斷路器的基本參數(shù) 1額定電壓（UN） 額定電壓是指斷路器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)能承受的正常工作電壓。它不僅決定了斷路器的絕緣水平，而且在相當(dāng)程度上決定了斷路器的總體尺寸。 2最高工作電壓 由于電網(wǎng)不同地點(diǎn)的電壓可能高出額定電壓10左右，故制造廠規(guī)定了斷路器的最高工作電壓。對(duì)于220kV及以下設(shè)備，其最高工作電壓為

44、額定電壓的1.15倍；對(duì)于330kV的設(shè)備，規(guī)定為1.1倍。 4.斷路器的基本參數(shù) 3. 額定電流（N） 額定電流是指銘牌上標(biāo)明的斷路器可長(zhǎng)期通過(guò)的工作電流。斷路器長(zhǎng)期通過(guò)額定電流時(shí)，各部分的發(fā)熱溫度不會(huì)超過(guò)允許值。額定電流也決定斷路器觸頭及導(dǎo)電部分的截面。 4額定開(kāi)斷電流（Nbr） 額定開(kāi)斷電流是指斷路器在額定電壓下能正常開(kāi)斷的最大短路電流的有效值。它表征斷路器的開(kāi)斷能力。開(kāi)斷電流與電壓有關(guān)。當(dāng)電壓不等于額定電壓時(shí)，斷路器能可靠切斷的最大短路電流有效值，稱為該電壓下的開(kāi)斷電流。當(dāng)電壓低于額定電壓時(shí)，開(kāi)斷電流比額定開(kāi)斷電流有所增大。 4.斷路器的基本參數(shù) 5額定斷流容量（SNbr） 額定斷流容

45、量也表征斷路器的開(kāi)斷能力。在三相系統(tǒng)中，它和額定開(kāi)斷電流的關(guān)系為 式中 UN為斷路器所在電網(wǎng)的額定電壓，Nbr為斷路器的額定開(kāi)斷電流。 6關(guān)合電流（iNcl） 保證斷路器能關(guān)合短路而不致于發(fā)生觸頭熔焊或其它損傷，所允許接通的最大短路電流。 4.斷路器的基本參數(shù) 7動(dòng)穩(wěn)定電流（ies） 動(dòng)穩(wěn)定電流是指斷路器在合閘位置時(shí)，允許通過(guò)的短路電流最大峰值。它表明斷路器在沖擊短路電流下承受電動(dòng)力的能力。 8熱穩(wěn)定電流（it） 熱穩(wěn)定電流是指在規(guī)定的某一段時(shí)間內(nèi)，允許通過(guò)斷路器的最大短路電流。熱穩(wěn)定電流表明了斷路器承受短路電流熱效應(yīng)的能力。 4.斷路器的基本參數(shù) 9全開(kāi)斷（分閘）時(shí)間（tkd） 全開(kāi)斷時(shí)間是

46、指斷路器接到分閘命令瞬間起到各相電弧完全熄滅為止的時(shí)間間隔，它包括斷路器固有分閘時(shí)間tgf和燃弧時(shí)間th，即 tkd = tgf+ th 斷路器固有分閘時(shí)間是指斷路器接到分閘命令瞬間到各相觸頭剛剛分離的時(shí)間；燃弧時(shí)間是指斷路器觸頭分離瞬間到各相電弧完全熄滅的時(shí)間。 全開(kāi)斷時(shí)間tkd是表征斷路器開(kāi)斷過(guò)程快慢的主要參數(shù)。tkd越小，越有利于減小短路電流對(duì)電氣設(shè)備的危害、縮小故障范圍、保持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。如圖3-1所示。 4.斷路器的基本參數(shù) 10合閘時(shí)間 合閘時(shí)間是指從操動(dòng)機(jī)構(gòu)接到合閘命令瞬間起到斷路器接通為止所需的時(shí)間。合閘時(shí)間決定于斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)及中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。一般合閘時(shí)間大于分閘時(shí)間。5.

47、斷路器的型號(hào)及意義 二.真空斷路器 真空斷路器利用真空度約為10-4Pa（在運(yùn)行過(guò)程中不低于10-2Pa）的高真空作為內(nèi)絕緣和滅弧介質(zhì)。真空間隙的氣體稀薄，分子的自由行程較大，發(fā)生碰撞游離的幾率很小。所以，真空擊穿產(chǎn)生電弧，是由觸頭蒸發(fā)出來(lái)的金屬蒸氣幫助形成的。 隨著冶金等技術(shù)的不斷進(jìn)步，真空斷路器的制造水平不斷提高，在60年代制成能開(kāi)斷20kA的真空斷路器，70年代制造出開(kāi)斷能力達(dá)6080kA，電壓等級(jí)為1035kV的真空斷路器，使真空斷路器35kV及以下電壓等級(jí)中處于優(yōu)勢(shì)地位。二.真空斷路器 真空斷路器是由真空滅弧室、絕緣支撐、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、操動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)座（框架）等組成，如圖3-6所示。導(dǎo)電回

48、路由導(dǎo)電夾、軟連接、出線板通過(guò)滅弧室兩端組成。 真空斷路器的固定方式不受安裝角度限制，即可以水平安裝，又可以垂直安裝，還可以任意角度安裝。二.真空斷路器 按真空滅弧室的布置方式可分為落地式和懸掛式兩種基本形式，以及這兩種方式相結(jié)合的綜合式和接地箱式。 （1）落地式 是將真空滅弧室安裝在上方，用絕緣子支持，操動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在底座的下方，上下兩部分由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)絕緣桿連接起來(lái)。落地式優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)效率高，分合閘操作時(shí)直上直下，傳動(dòng)環(huán)節(jié)少，摩擦阻力??；穩(wěn)定性好，操作時(shí)振動(dòng)小；便于操作人員觀察和更換滅弧室；產(chǎn)品系列性強(qiáng)，而且容易實(shí)現(xiàn)戶內(nèi)外產(chǎn)品的相互交換。落地式缺點(diǎn)：總體高度較高，操動(dòng)機(jī)構(gòu)檢修不方便。二.真空斷

49、路器（）懸掛式真空斷路器，是將真空滅弧室用絕緣子懸掛在底座框架前方，而操動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在后方（即框架內(nèi)部），前后兩部分用（絕緣傳動(dòng)）桿連接起來(lái)。圖3-7所示為ZN12-10型斷路器外型圖，它采用懸掛式結(jié)構(gòu)，真空斷路器裝在一個(gè)手車(chē)上，主要由機(jī)架、真空滅弧室及傳動(dòng)系統(tǒng) 組成。懸掛式優(yōu)點(diǎn)：宜用于手車(chē)式開(kāi)關(guān)柜。由于操動(dòng)機(jī)構(gòu)與高電壓隔離，便于檢修。懸掛式缺點(diǎn)：總體深度尺寸大，用鐵多，質(zhì)量重；絕緣子承受彎曲力；操作時(shí)滅弧室振動(dòng)大；傳動(dòng)效率不高。因此，懸掛式真空斷路器一般只適用于中等電壓以下的產(chǎn)品。 二.真空斷路器特點(diǎn)：體積小、重量輕、噪聲小、無(wú)可燃物、維護(hù)工作量小 真空滅弧室 真空斷路器的關(guān)鍵元件 材料：玻璃

50、或陶瓷1-靜導(dǎo)電桿；2-絕緣外殼；3-觸頭；4-波紋管；5-屏蔽罩；6-動(dòng)導(dǎo)電桿；7-下端蓋；8-上端蓋二.真空斷路器1-靜導(dǎo)電桿；2-絕緣外殼；3-觸頭；4-波紋管；5-屏蔽罩；6-動(dòng)導(dǎo)電桿；7-下端蓋；8-上端蓋 真空滅弧室的外殼是由絕緣筒、兩端的金屬蓋板和波紋管所組成的密封容器。滅弧室內(nèi)有一對(duì)觸頭，分別焊接在各自的導(dǎo)電桿上，波紋管可以在軸向上自由伸縮。二.真空斷路器 （1）外殼。 外殼是真空滅弧室的密封容器，它不僅要容納和支持滅弧室內(nèi)的各種部件，而且當(dāng)動(dòng)、靜觸頭在斷開(kāi)位置時(shí)起絕緣作用。因此，整個(gè)外殼通常由絕緣材料和金屬組成。對(duì)外殼的要求首先是氣密封要好；其次是要有一定的機(jī)械強(qiáng)度；再是有良

51、好的絕緣性能。 （2）波紋管。 波紋管既要保證滅弧室完全密封，又要在滅弧室外部操動(dòng)時(shí)使觸頭作分合運(yùn)動(dòng)。常用的波紋管有液壓成形和膜片焊接兩種形式。所用材料以不銹鋼為最好。波紋管的側(cè)壁可在軸向上伸縮，其允許伸縮量決定了滅弧室所能獲得的觸頭最大開(kāi)距。一般情況下，波紋管的疲勞壽命也決定了滅弧室的機(jī)械壽命。二.真空斷路器 （3）屏蔽罩。 觸頭周?chē)钠帘握种饕怯脕?lái)吸附燃弧時(shí)觸頭上蒸發(fā)的金屬蒸氣，防止絕緣外殼因金屬蒸氣的污染而引起絕緣強(qiáng)度降低和絕緣破壞，同時(shí)，也有利于熄弧后弧隙介質(zhì)強(qiáng)度的迅速恢復(fù)。屏蔽罩還能起到使滅弧室內(nèi)部電壓均勻分布的作用。在波紋管外面用屏蔽罩，可使波紋管免遭金屬蒸氣的燒損。 屏蔽罩的導(dǎo)

52、熱性能越好，其表面冷卻電弧的能力也就越好。因此，制造屏蔽罩常用材料為無(wú)氧銅、不銹鋼和玻璃，銅是最常用的。二.真空斷路器 （4）觸頭。 觸頭是真空滅弧室內(nèi)最為重要的元件，滅弧室的開(kāi)斷能力和電氣壽命主要由觸頭狀況來(lái)決定。目前真空滅弧室的觸頭系統(tǒng)，就接觸方式而言，都是對(duì)接式的。根據(jù)觸頭開(kāi)斷時(shí)滅弧的基本原理的不同，可分為非磁吹觸頭和磁吹觸頭兩大類。圖8 ZN28-10系列真空斷路器2.真空斷路器的操作機(jī)構(gòu)圖9 CT19型彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能過(guò)程示意圖三.油斷路器 原理：油斷路器利用變壓器油在電弧高溫下分解出大量的氫氣進(jìn)行滅弧。油斷路器的缺點(diǎn)：易爆炸 、 油泄漏 、 維修周期短 、污染環(huán)境在多油斷路器中，油

53、不僅作為絕緣介質(zhì)，而且還作為滅弧介質(zhì)，因此用油量多，鋼材消耗也多；少油斷路器中，油只作為滅弧介質(zhì)，因此用油量少、體積小、耗用鋼材少。四.空氣斷路器 空氣斷路器以壓縮空氣作為滅弧介質(zhì)。優(yōu)點(diǎn)：具有滅弧能力強(qiáng)、動(dòng)作迅速等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝要求高、有色金屬消耗多。用途：空氣斷路器用在110KV及以上的電力系統(tǒng)中。圖10 空氣斷路器五.SF6斷路器 發(fā)展： SF6氣體出現(xiàn)于1900年，到1940被用來(lái)做電氣設(shè)備的絕緣介質(zhì)，現(xiàn)廣泛應(yīng)用在高壓開(kāi)關(guān)、變壓器、電纜等電氣設(shè)備中，并雄踞高壓開(kāi)關(guān)的主導(dǎo)地位，被國(guó)內(nèi)外公認(rèn)。應(yīng)用范圍：101000kV等級(jí)的電力系統(tǒng) 優(yōu)點(diǎn)：機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作能量小，機(jī)電磨損小等優(yōu)點(diǎn)，

54、基本做到運(yùn)行期內(nèi)無(wú)維修。與真空和油開(kāi)關(guān)相比在結(jié)構(gòu)、安全性、耐過(guò)電壓、使用壽命和價(jià)格方面都優(yōu)越得多。3 .SF6氣體的特點(diǎn) SF6氣體是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒和不可燃且透明的惰性氣體，是目前最優(yōu)良的滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)。在均勻電場(chǎng)下，其絕緣性是空氣的3倍，在4個(gè)大氣壓下，其絕緣性相當(dāng)于變壓器油。 SF6氣體是電負(fù)性氣體，其分子和原子具有很強(qiáng)的吸附自由電子的能力，可以大量吸附弧隙中的自由電子，生成負(fù)離子。負(fù)離子的運(yùn)動(dòng)比自由電子慢得多，很容易和正離子復(fù)合成中性的分子和原子，大大加快了電流過(guò)零時(shí)的弧隙介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)。圖11 支柱式SF6斷路器的類型SF6斷路器采用具有優(yōu)良的滅弧性能和絕緣能力的SF6氣體作

55、為滅弧介質(zhì)。優(yōu)點(diǎn)：具有開(kāi)斷能力強(qiáng)、動(dòng)作快、體積小等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)：金屬消耗多，價(jià)格較貴。SF6氣體泄露與空氣作用生成有毒的低氟化硫，危害人體健康。用途：110KV以上的高壓系統(tǒng)。SF6斷路器Y布置T布置I布置圖12 SF6斷路器的類型落地罐式落地罐式圖13 SF6斷路器的類型1.隔離開(kāi)關(guān)是一種沒(méi)有專門(mén)滅弧裝置的開(kāi)關(guān)設(shè)備，在分閘狀態(tài)有明顯可見(jiàn)的斷口，在合閘狀態(tài)能可靠通過(guò)正常工作電流和短路故障電流，但不能用其開(kāi)斷正常工作電流和短路故障電流。六.隔離開(kāi)關(guān)圖15 隔離開(kāi)關(guān)2. 隔離開(kāi)關(guān)的主要作用 在電力系統(tǒng)中，隔離開(kāi)關(guān)的主要作用有：隔離電源。在檢修電氣設(shè)備時(shí)，為了安全，需要用隔離開(kāi)關(guān)將停電檢修的設(shè)備與帶電

56、運(yùn)行的設(shè)備隔離，形成明顯可見(jiàn)的斷口。隔離電源是隔離開(kāi)關(guān)的主要用途。倒閘操作。在雙母線接線倒換母線或接通旁路母線時(shí)，某些隔離開(kāi)關(guān)可以在“等電位”的情況下進(jìn)行分、合閘，配合斷路器完成改變運(yùn)行方式的倒閘操作。3.隔離開(kāi)關(guān)的主要作用拉合電壓互感器、避雷器電路。拉合母線和直接與母線相連設(shè)備的電容電流。拉合激磁電流小于2A的空載變壓器拉合電容電流不超過(guò)5A的空載線路3.隔離開(kāi)關(guān)的主要參數(shù) 隔離開(kāi)關(guān)的技術(shù)參數(shù)包括下列內(nèi)容: （1）額定電壓 指隔離開(kāi)關(guān)長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)所能承受的工作電壓。 （2）最高工作電壓 指隔離開(kāi)關(guān)能承受的超過(guò)額定電壓的最高電壓。 （3）額定電流 指隔離開(kāi)關(guān)可以長(zhǎng)期通過(guò)的工作電流。 （4）熱穩(wěn)定

57、電流 指隔離開(kāi)關(guān)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)允許通過(guò)的最大電流。 （5）極限通過(guò)電流峰值 指隔離開(kāi)關(guān)所能承受的最大瞬時(shí)沖擊短路電流。4.隔離開(kāi)關(guān)的操作原則QS應(yīng)與QF配合使用滿足“隔離開(kāi)關(guān)先通后斷”原則停電操作：先斷斷路器，再斷負(fù)荷側(cè)隔離開(kāi)關(guān)，最后斷電源側(cè)隔離開(kāi)關(guān)送電操作：先合電源側(cè)隔離開(kāi)關(guān)，再合負(fù)荷側(cè)隔離開(kāi)關(guān)，最后合斷路器（1）按裝設(shè)地點(diǎn)可分為：屋內(nèi)式（GN型）和屋外式（GW型）；（2）按絕緣支柱的數(shù)目可分為：?jiǎn)沃?、雙柱式和三柱式；（3）按極數(shù)可分為：?jiǎn)螛O、雙極和三極式； （4）按動(dòng)觸頭運(yùn)動(dòng)方式可分為：水平旋轉(zhuǎn)式、垂直旋轉(zhuǎn)式、 擺動(dòng)式、插入式等；（5）按有無(wú)接地閘刀可分為：無(wú)、單側(cè)有、兩側(cè)有三種；（6）

58、按操動(dòng)機(jī)構(gòu)分為：手動(dòng)式、電動(dòng)式、氣動(dòng)式和液壓式等。5.隔離開(kāi)關(guān)的分類6.隔離開(kāi)關(guān)型號(hào)GN22系列GN19系列GN2系列GN10系列圖16 戶內(nèi)隔離開(kāi)關(guān)屋外式GW4系列GW7系列GW5系列GW8系列GW9系列戶外式高壓隔離開(kāi)關(guān)外形圖17 戶外隔離開(kāi)關(guān)圖18隔離開(kāi)關(guān)的分類三極式單極式單柱式雙柱式三柱式 導(dǎo)電回路主要由閘刀（動(dòng)觸頭）、靜觸頭和接 線端等組成。靜觸頭固定在支柱絕緣子上。動(dòng) 觸頭是每相兩條銅制閘刀片，合閘時(shí)用彈簧緊緊地夾在靜觸頭兩邊形成線接觸，以保證觸頭間的接觸壓力和壓縮行程。對(duì)額定電流大的隔離開(kāi)關(guān)普遍采用磁鎖裝置來(lái)加強(qiáng)動(dòng)、靜觸頭間通過(guò)短路電流時(shí)的接觸壓力。所謂磁鎖裝置，就是由裝在兩閘刀

59、外側(cè)的兩片鋼片組成，當(dāng)短路電流沿閘刀流向靜觸頭時(shí)，閘刀外側(cè)的兩片鋼片受磁力的作用互相吸引，增加了兩閘刀對(duì)靜觸頭的接觸壓力，從而保證觸頭對(duì)短路電流的穩(wěn)定性。 7.隔離開(kāi)關(guān)的操作機(jī)構(gòu)作用：操作隔離開(kāi)關(guān)，保證安全；安裝防誤閉鎖裝置種類：手動(dòng)式、電動(dòng)式、液壓式電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)-齒輪和蝸桿-渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)-傳動(dòng)桿、拐臂、拉桿-隔離開(kāi)關(guān)觸頭轉(zhuǎn)動(dòng)合閘七.高壓熔斷器作用：切斷短路和過(guò)載電流，保護(hù)電路的安全1.基本知識(shí)組成：金屬熔體、觸頭、滅弧裝置和絕緣底座。工作原理：當(dāng)電路發(fā)生短路和過(guò)載時(shí)，熔件被加熱而熔斷，使電路斷開(kāi)，設(shè)備得到保護(hù)。 熔件材料: 鉛錫合金、鉛、 鋅、 銅 、 銀 200C 327C 420C 1080C

60、 960C作用和特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、布置緊湊、使用方便；動(dòng)作直接，不需要繼電保護(hù)和二次回路相配合；價(jià)格低。 缺點(diǎn)：每次熔斷后須停電更換熔件才能再次使用，增加了停電時(shí)間；保護(hù)特性不穩(wěn)定，可靠性低；保護(hù)選擇性不易配合。熔斷器按電壓等級(jí)可分為高壓熔斷器和低壓熔斷器。高壓熔斷器的基本結(jié)構(gòu) 熔斷器主要由金屬熔件（熔體）、支持熔件的觸頭、滅弧裝置和絕緣底座等部分組成。其中決定其工作特性的主要是熔體和滅弧裝置。 熔體是熔斷器的主要部件。熔體應(yīng)具備材料熔點(diǎn)低、導(dǎo)電性能好、不易氧化和易于加工等特點(diǎn)。一般選用鉛、鉛錫合金、鋅、銅、銀等金屬材料。高壓熔斷器的基本結(jié)構(gòu) 熔斷器必須采取措施熄滅熔體熔斷時(shí)產(chǎn)生的