高壓電器與開關設備.ppt

第二章 高壓電器與開關設備,第一節(jié) 高壓電器的作用及分類,在高壓系統中，用來對電路進行開、合操作，切除和隔離事故區(qū)域對電路進行運行情況監(jiān)視、保護及數值測量的量測設備，統稱為高壓電器。 按照用途，高壓電器可以分成下列幾類： (1)開關電器，用來關合和開斷電路的電器。包括： 斷路器(DL)：用來在電路正常工作和發(fā)生故障(例如發(fā)生短路)時關合和開斷電路。 隔離開關(G)：主要用于將高壓設備與電源隔離，以保證檢修工作人員的安全。 熔斷器(RN)：用來在電路發(fā)生過載或短路時依靠熔件的熔斷開斷電路。,負荷開關(FW)：用來在電路正常工作成過載時關合和開斷電路，不能開斷短路電流。 (2)限制電器，用來限制電路中電壓或電流的電器。它包括： 電抗器(L)：主要用來限制電路中的短路電流。某些類型的熔斷器也有限制短路電流的作用。 避雷器(BL)：用來限制電路中出現的過電壓。 (3)變換電器，用來變換電路中的電壓和電流使之便于檢測的電器。它包括： 電流互感器(LH)：用來變換電路中的電流，以便供電給測量儀表、繼電器或自動裝置，并使之與高壓電路隔離。 電壓互感器(YH)：用來變換電路中的電壓，以便供電給測量儀表、繼電器或自動裝置，并使之與高壓電路隔離。,(4)組合電器。將上述某幾種電器，按一定的線路裝配成一個整體的電器組合。 按照安裝地點，高壓電器可以分為： (1)戶內式。裝在建筑物內不具有防風、雨、雷、灰塵、露、冰、濃霜等性能。戶內式高壓電器的工作電壓一般為35kv及以下的電壓等級。 (2)戶外式。適于安裝在露天，能承受風、雨、雷、灰塵、露、冰、濃霜等作用。戶外式高壓電器的工作電壓一般都在35kv及以上電壓。 按照電流制式，高壓電器可以分為： (1)交流電器。工作于三相或單相工頻交流制的電器，極少數工作在非工頻系統。 (2)直流電器。工作于直流制系統。,對于電氣化鐵道及城市交通系統，交流電器是交流制電氣化鐵道及城市地鐵供電系統中大量應用的電器；直流電器則是直流制電氣化鐵道、城市地鐵及輕軌交通供電系統中大量使用的電器。 按照高壓電器工作條件及所起作用的不同，其結構和工作性能應具有不同特點。高壓電器應能可靠地在規(guī)定的工作電壓及電流下工作，因此，應具有足夠的絕緣強度和載流能力；用于切斷載流電路的開關設備，應具有足夠的熄滅電弧的能力；對電路運行狀態(tài)進行監(jiān)視、測量的電器元件(例如電壓、電流互感器)應能滿足測量精度的要求；對電路運行狀態(tài)進行保護用的電壓、電流互感器，除了應能滿足測量精度的要求外、還應在高電壓或大電流作用下不至于飽和。所有的高壓電器都應滿足運行可靠、工作靈活的要求，同時還必須考慮經濟條件。,第二節(jié) 交、直流電弧的形成及熄弧原理與方法,研究和使用高壓電器，尤其是高壓斷路器，要使它們可靠地工作，必須對開關設備在開斷電路的過程中，其觸頭間產生電弧的性質有一個清楚的了解，以便掌握現代高壓電器設備的結構特點，正確地進行選擇和使用。 開關設備一般由導電體、觸頭和絕緣介質組成。介質由絕緣狀態(tài)變?yōu)閷щ姞顟B(tài)，使電流得以通過的現象，叫做放電。在一定的光、熱和電場的作用下，介質中的中性的、不導電的質點將產生自由電子、正離子和負離于，從而形成游離。當介質達到一定的游離程度時。介質將被擊穿而產生電弧。因此，研究電弧的形成必須掌握介質的游離過程。介質游離的過程如下。,（一）表面發(fā)射 由金屬電極(觸頭)表面發(fā)射電子、叫表面發(fā)射。 (1)強場發(fā)射。當金屬表面存在較高的電場強度(大干107Vmm)時，自由電子可能逸出金屬，這種過程叫強場發(fā)射。斷路器觸頭剛分離時，強場發(fā)射占主導地位。 (2)熱發(fā)射。當金屬溫度升高列2000一5000 K，金屬表面的自由電子可能獲得足夠的動能，克服將電子滯留在金屬內部的力量而逸出金屬，這種過程叫熱發(fā)射。斷路器觸頭分離后期，熱發(fā)射較強烈。 (3)光發(fā)射。當紅外線、紫外線及其他射線照射列金屬表面時，引起電子從金屬表面逸出的過程，叫光發(fā)射。光波越短，引起光發(fā)射的能力越強。觸頭分離過程中，隨著電弧燃燒，存在著光發(fā)射現象。,(4)二次發(fā)射。當正離子在電場作用下高速撞擊陰極，或者自由電子高速撞擊陽極時。也可能使金屬電極表面發(fā)射出電子，此過程叫二次發(fā)射。在氣壓較高的放電間隙中，通常陰極表面附近電場強度較高，所以陰極表面二次發(fā)射較強，并在氣體放電過程中起重要作用。 (二)空間游離 電極(觸頭)間的介質在外界力量的影響下，其分子及原子分裂成自由電子和正離子的過程，叫空間游離。 (1)光游離。中性粒子受到光的照射，當光子的能量大于介質原于或分子的游離能時，在空間就產生光游離。光的波長越短，游離作同越強，可見光幾乎不能引起氣體游離。 (2)碰撞游離。由表面發(fā)射或光游離所產生的帶電粒子，在觸頭間電場作用下被加速而獲得動能。,若運動中的電子從電場中獲得的動能足夠大，當它與中性質點碰撞時，能從其中打出一個或幾個電子，使失去電子的中性質點變成正離子。從中性質點中打出的電子在向陽極運動的過程中又與其他中性質點發(fā)生碰撞，造成新的中性質點的游離。這樣的連鎖反應，使大量的電子產生，移向陽極，并使電極(觸頭)間的介質迅速大量游離。斷路器觸頭分離初期，碰撞游離起主導作用。 (3)熱游離。當氣體溫度達到3000 一4000K以上時，氣體中的中性原子或分子由于高速的熱運動而相互碰撞，產生明顯的熱游離。在相同的溫度下，由于金屬蒸氣的游離電位小于一般氣體的游離電位，所以金屬蒸氣更存易產生熱游離。斷路器觸頭分離后期，熱游離起主導作用。,開關設備在開斷電路過程中，觸頭間介質達到一定游離程度時，觸頭間隙被擊穿而產生電弧。產生電弧的條件是電路內的電流不小于80mA，觸頭間的電壓不小于10 V一20V。 應當指出：光游離、熱游離及碰撞游離可能同時進行，但在觸頭分離的不同階段，各種游離所起的作用可能各不相同。在觸頭分離初期，開距小，電場強度高，碰撞游離作用明顯；在觸頭分離后期，開距大，電場強度減小，但電弧溫度較高(表面溫度可達4000度一5000度，弧柱中心溫度可高達10000度)，熱游離作用加強，使電弧得以維持；在熱游離和碰撞游離的同時，電子與正離子復合時釋放的能量以光量子的形式輻射給周圍中性粒子使中性粒子游離。,二、電弧的特點 (1)電弧是強功率的放電現象。在開斷幾十千安短路電流時以焦耳熱形式發(fā)出的功率可達10000 kw。與此有關，電弧可具有上萬攝氏度或更高的溫度及強輻射，在其作用下，任何固體、液體或氣體都會產生強烈的物理及化學變化。在有的開關中，電弧燃燒時間比正常情況只多10ms-20ms，開關就會出現嚴重燒壞，甚至爆炸。 (2)電弧是一種自持放電現象。不用很高的電壓就能維持相當長的電弧穩(wěn)定燃燒而不熄滅。例如：在大氣中，每厘米長電弧的維持電壓只需15V左右，在100 kV電壓下開斷僅5A的電流時，電弧長度可達7m電流更大時，可達30m。因此單純采用拉長電弧的方法來熄滅電弧是不可取的。,(3)電弧是等離子體，質量極輕，極易改變形狀（電孤區(qū)內氣體的流動包括自然對流及外界甚至電弧電流本身產生的磁場都會使電弧受力，改變形狀，有的時候運動速度可達每秒幾百米）。因此，可利用這一特點來快速熄弧并預防電弧的不利影響及破壞作用。 三、電弧熄滅的物理過程 在電弧存在的過程中，介質發(fā)生游離過程的同時也存在著帶電離子消失的去游離過程。如果在單位時間內，電弧中產生的帶電離子數和消失約帶電離子數相等，則通過電弧的電流不變，電弧燃燒是穩(wěn)定的；如果離子消失的數量各多于產生的數量，則電弧電流減弱，直至最后熄滅。,游離氣體的去游離作用由下述因素造成： (1)復合。帶電粒子在弧隙中運動時，如果正負兩種帶電質點相互接觸，交換各自多余的電荷，則形成中性質點。在弧柱內復合的是不同極性的離子，電子和正離子直接復合的機會極小，這是因為電子運動的速度幾乎高出正離子100倍的緣故。復合強度與電場強度成反比、電場強度低時，離子運動的速度低，則進行復合的概率增加。當觸頭間電壓接近零時，復合特別強烈。復合強度也與電弧溫度有關，溫度越低，弧柱截面越小，則復合越烈。 (2)擴散?；≈械膸щ娰|點由于弧柱與周圍氣體介質間的溫差很大，并且質點的濃度差也很大，因而大量地擴散到周圍的氣體介質中去，與氣體中的自由電子或負離子復合而失去電荷。擴散使電弧內的正離子數目減少，使電弧的電導變小，加強電弧的去游離。,(3)氣體分離。氣體分子落列電弧高溫區(qū)內時，產生極快的熱運動，如果氣體溫度足夠高，使氣體分子的運動速度極高，在分子相互碰撞之下，會使其分離成原子。分子在分離成原子時，吸收大量的能量(熱能)。這些原子從電弧區(qū)域擴散到周圍氣體介質中，然后再結合成分子而釋放分解時吸收的熱能。如此周而復始，使電弧的冷卻加速，熱游離減弱而加強復合。 四、電弧電壓分布 離子的去游離也發(fā)生在電極附近，弧柱中的正離子移向陰極，在離開陰極很近的地方(約103mm)，正離于的濃度最大，形成正體積電荷。正體積電荷在陰極表面形成很強的電場，其強度足以形成強場發(fā)射。同時該強電場也可以把帶電正離子加速，使其和陰極表面碰撞，從陰極打出自由電子。從陰極拉出的電子，由于陰極區(qū)有大量正離子堆積，一部分消耗在與正離子的復合方面，一部分被電場推向陽極。,出離于復合而形成的中性質點，由于慣性繼續(xù)向陰極運動，并碰撞陰極表而，結果陰極表面發(fā)熱，觸頭的金屬發(fā)生熔化和噴散現象。陰極表面最熱的部分稱為陰極斑點，在陰極斑點處也可以產生熱電子發(fā)射現象。 在靠近陰極的“陰極區(qū)”內，正離了不斷地消失，使電弧在這一區(qū)域內的電導變小，形成陰極區(qū)電壓降。 弧柱內形成的負離子，一部分與正離子復合，一部分移向陽極。在離開陽極不遠處，電子從負離于脫出而進入陽極，所形成的中性質點，由于慣件而繼續(xù)向陽極運動，并沖擊陽極。因此，在靠近陽極的空間內，離子的密度也是不大的，形成陽極區(qū)電壓降。,在陰極區(qū)和陽極區(qū)以外的弧柱部分，正負電荷的數量大約相等，其電導近似為一不變的常數。 沿電弧的電壓分布如圖2.1所示。在陰極區(qū)lo內，集中著正體積電荷，陰極區(qū)電壓降uk達10 -20V。陽極區(qū)電壓降ua略小些。 顯然，只有當加列電極上的電壓總是大于陰極區(qū)電壓降時，才會產生電弧。在低壓短電弧情況下，陰極區(qū)電壓降具有重大意義，因為它占電弧上電壓降uH的比重較大；而在高壓長電弧的情況下，陰極區(qū)電壓降與弧柱電壓降uhz相比則是較小的。,五、直流電弧的熄滅條件 從電路的角度看，電弧是一個非線性電阻，其阻值隨電流以及其他因素而變化。對于如圖22(a)所示的具有電弧的RL直流電路，當燃弧后其電壓平衡方程式為：,式中：E為電源電壓；iR為電阻壓降；Ldi/dt為電感壓降；uh為電弧壓降。 當游離與去游離處于動平衡狀態(tài)，電弧穩(wěn)定燃燒，di/dt=0時，由(2.1)式有,若將f(i)E-iR定義為電路的伏安持性，uh定義為電弧的靜伏安特性。 如圖所示，兩曲線的交點A和B能滿足(22)式A點與B點是電弧的穩(wěn)定燃燒點。 R點為穩(wěn)定燃燒點，這是因為；如果i2略有增加則E一iRuh，電源電壓減去電阻壓降不足補償電弧燃燒所需,壓降，那么，電流自然又減小至i2值；如果i2略有減小，則因EiRuh，使電流又回升到i2值。 A點為視在穩(wěn)定燃燒點，這是因為：若il略有減少，因E一iRuh，則電弧電流繼續(xù)減小至電弧熄滅；若i1略有增加，則EiRuh，電流將繼續(xù)增加最后穩(wěn)定在i2值。 在使用開關電器開斷或閉合電路時。人們自然不希望電弧穩(wěn)定燃燒，而是力求其熄滅。從圖2.2(b)來分析，若將電弧靜伏安特性提高到虛線位置，使兩條曲線沒有交叉點、則電弧熄滅。即直流電弧的熄滅條件為,六、交流電弧的熄滅條件與熄滅過程 （一）交流電弧的熄滅條件 交流電弧與直流電弧有所不同，交流電流限時值隨時間變化，每周期內有兩次通過零點。因此，交流電弧一直處于動態(tài)過程，并且在電流過零時電弧自行熄滅，以后在一定條件下又重燃。 如圖2.3(a)所示的交流電路，當電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，且電弧長度不變時，其伏安特性如圖2.3(b)所示。從圖2.3(b)可以看出：電流由負位過零瞬間，電弧暫時熄滅，此時，電源電壓加于觸頭之間。當觸頭間電壓上升到電弧點燃電壓udr時，重新燃弧。出于電弧的熱游離相當強，特性曲線AB段是下降的。從B點以后，電流由峰值逐漸減小，電弧電壓相應地回升，但因弧柱存在熱慣性，因此，BC段低于AB段。當電弧趨近于零，C點電壓通常稱為熄弧電壓uxm。,電弧過零后，又反向重燃，伏安特性與正半周對稱。從電弧電流在前半周熄滅時起，到后半周重新燃弧時止的一段時間，稱為零休期間。在零休期間，弧隙中的介質恢復過程與電壓恢復過程是同時進行的，并且互有影響。電弧是否重燃，取決于兩個過程的“競賽”。 如圖24(a)中，介質強度恢復曲線ujf上升較為緩慢，一段時間后恢復電壓曲線uhf就超過了曲線ujf，電弧重燃。 圖2，4(b)中，由于介質恢復強度曲線ujf高于電壓恢復曲線uhf，兩曲線沒有交點，所以電弧不會重燃。 (二)交流電弧的熄滅過程 1純電阻負載時，交流電弧的熄滅 圖25表示開斷電阻電路時交流電弧電壓疆uh及電弧電流i 的波形。,(1)設在to時刻，觸頭分開起弧，當弧電流小到一定程度后，電弧就在t1時刻暫時熄滅了。 (2)在零休期間(t1t2)，觸頭間有兩種矛盾著的因素在“競賽”。一為弧隙游離狀態(tài)逐漸消失，向介質狀態(tài)轉化。圖中ujf代表電流第一次過零后弧隙介質強度恢復曲線。另一種“競賽”因素為觸頭兩端電壓不斷交化。在純電阻負載時，觸頭兩端恢復電壓變化曲線uhf即為電源電壓u。由于曲線ujf1與電源電壓u有交點，所以在t1時電弧重燃，此時ujf1uhf。當電流第二次過零時(t2)，此時觸頭間距離更大了，去游離作用更強烈，所以弧隙介質強度恢復曲線ujf2高于電源電壓曲線u，電弧不會重燃。 2電感性電路中，交流電弧的熄滅 在電感性電路中，電壓超前于電流，如圖26所示，設在t0時觸頭分開起弧，在電流第一次過零后，兩種因素“競賽”的結果，電弧重燃。,在第二次過零后由于同樣原因又重燃。在第三次過零時，由于介質恢復強度曲線高于恢復電壓曲線uhf，電弧熄滅。由圖可見在各半波中電流波形畸變越來越嚴重，在t3時刻電弧雖然熄滅，觸頭間還有剩余電流is。,七、熄滅電弧的基本方法 在現代高壓開關電器中，除在觸頭間隙采用不同滅弧介質外(如空氣、油、SF6、真空等介質)，廣泛采用的基本滅孤方法可以歸納為下列幾種： (1)加速觸頭的分離速度，迅速拉長電弧。這措施是通過在斷路器的操動機構中安裝強力而靈敏的分閘彈簧來實現的。 (2)采用未游離的流體(如油或壓縮空氣等)吹動電弧。當流體與電孤接觸后，電弧表面或內部的帶電粒子被不斷吹走，擴散作用增強；同時電弧受冷卻作用，熱游離減弱而復合作用有所加強。吹動方式可以是沿電弧的縱向吹動，也可以是垂直于電弧的橫向吹動及縱、橫向混合吹動，如圖27、圖28、圖29所示。吹弧能源可以是如圖28所示的油斷路器自能式吹孤，也可以是如圖29所示的空氣斷路器外能式吹弧。,(3)用磁吹法滅弧。按左手定則，當電弧電流垂直于外磁場方向通過時、將受到力的作用。外磁場可以由互為反向的電弧電流建立(如圖210所示)，亦可使電流通過安裝于觸頭外側或觸頭兩側的線圈產生(如圖211所示)。因211的線圈安裝方法是使其產生的磁場垂直于通過觸頭的電弧電流，且其磁吹力向上。磁吹法熄弧多用于直流斷路器中，交流真空斷路器也采用磁吹法滅弧，在本章第四節(jié)將給以介紹。,(4)把長電弧分成短電弧。當電弧被分短以后，每段短弧在新的陰極和陽極區(qū)都要產生新的陰極壓降和陽極壓降，當兩觸頭問的電壓不變時，這許多短弧無疑增加了觸頭間總的壓降，如果這個壓降值大于觸頭端電壓，則電弧即行熄滅。增加高壓斷路據斷口的數目(圖2.13)及在觸頭外側加設金屬熄弧柵(圖213)，都可將長電弧分成短弧，達到快速熄弧的目的。,圖213(b)中，電弧在缺口鋼片(柵片)A處流動。在A處的電弧電流于鋼片中建立的磁場可以把電弧電流拉向B點，迫使電孤進入熄弧柵中，這較冷的熄弧柵，除了把長弧分成短弧外，還有幫助電弧散熱，增加復合面的多重作用。一旦電弧進入熄弧柵，就易于熄滅。這種方法也多用于交直流開關設備中。 此外，還可利用把電弧分成許多支并聯細電弧或增大復合表面等方法強制熄弧。這里就不一一贅述了。,第三節(jié) 斷路器開斷短路電流的 工作狀態(tài)及暫態(tài)分析,斷路器要能閉合和開斷各種性質的電路。以單相電路為模型，電力系統中常遇到的電路有如下幾種：圖214(a)為電阻性電路，圖214(b)為電感性電路(感性小電流)，圖214(c)為電容性電路(容性電流)，圖214(d)為系統短路時的電路(感性大電流)。除電阻性電路外，開斷和閉合其他性質的電路時均將在系統中引起暫態(tài)過程，出現異常的電壓和電流，危害設備的安全運行。因此，對斷路器觸頭在開斷電路時的恢復電壓進行暫態(tài)分析，不但可以使我們了解在不同電路參數下觸頭恢復電壓的建立過程，而且為改善斷路器的滅弧能力，提高開斷容量，保證電力系統供電的可靠性提供了科學依據。,現以圖2.14(d)斷路器開斷單相接地故障為例，說明弧隙電壓的恢復過程，圖2.14(d)的等值電路如圖2.15所示。 圖214(d)中L和R為電源電感和電阻：DL為斷路器；Zf為負荷阻抗。當在斷路器出口發(fā)生單相短路時，Zf被短接，斷路器中通過單相短路電流id1，其波形如圖2.16所示，其中u為電源電壓。,在t1時，斷路器觸頭分斷而發(fā)生電弧，斷口兩端電壓為uh。t2時電流過零，電弧熄滅，電壓恢復過程開始，電源電壓u逐漸加到斷路器兩端。電源側對地電容C恰好與斷路器斷口并聯，如圖215所示。因此斷路器DL斷口電壓恢復過程，就是交流電壓u通過R、L對電容C充電的過程。,從熄弧角度看，電弧是否重燃，主要決定于電流過零后很短時間內的電壓恢復過程。在這短時間內，電源電壓變動很小，因此在分析電壓恢復過程時，可以近似地把交流電源簡化為直流電源，其電壓取值為交流恢復電壓u0。于是，斷路器DL電壓的恢復過程，相當于電壓為u0的直流電源和電感L，電阻R及電容C組成的串聯電路，在突然合閘時電容C兩端的電壓變化過程。這樣可以用圖217的電路來分析電壓恢復過程。,當t0時，相當于開關K突然閉合，電路中有電流ic通過。假設斷路器弧隙電阻在電流過零時為無限大，則電路的回路方程式為,則得：,通常R值很小，可以忽略不計，當忽略Ric部分時，則上式等于,式中：u0為微分方程的特解，或稱穩(wěn)態(tài)解。,為相應的齊次方程的通解，或稱為暫態(tài)解。a1a2為待定常數，由初始條件決定。,1初始條件即電路電流過零時的狀態(tài) (1)t0時電容器電壓uc即為電弧電壓uh0。 即 t0，ucuh0 將代入(28)式得,(2)t0時，電流過零，由于電路中存在電感，電流不能跳變，因此,根據(2.16)式，可以畫出恢復電壓波形圖如圖2.18，它是圍繞u0的振蕩電壓波，振蕩頻率為f0。因此u0相當于恢復電壓的穩(wěn)態(tài)值，即相當于工頻恢復電壓。當tm1/2f0時，恢復電壓達最大值，等于電流過零時電源電壓的兩倍。 實際電路中，恢復電壓最大值ushm達不列電源電壓的兩倍。一般在u0的1.31.6倍以下(圖2.19)。由圖2.19也可看出，恢復電壓由兩部分組成，瞬態(tài)部分和工頻部分。瞬態(tài)部分即瞬態(tài)恢復電壓以高頻振蕩形式出現，其振蕩頻率與電網參數省關。在實際電路中，這個瞬態(tài)部分衰減很快，持續(xù)時間很短。工頻部分就是交流50 Hz正弦電壓ugh。,第四節(jié) 高壓斷路器的構造及工作原理,在電力系統中，高壓斷路器是一種重要的控制和保護電器，高壓斷路器一般由下列各部分組成： (1)觸頭。用來實現電路通斷的重要部件，觸頭閉合則電路關合，觸頭分離則電路開斷。斷路器中的觸頭分動觸頭和靜觸頭兩種，有時為了增加斷口數目，還設置中間觸頭。動觸頭由運動機構帶動，而靜觸頭則固定在斷路器的一端。 (2)滅弧室。在動靜觸頭間隙發(fā)生電弧時，一般被限制在具備滅弧裝置的滅弧室中，電弧在滅弧室中被縱向或橫向吹長、冷卻而熄滅。滅弧空的結構必須滿足斷路器一定開斷容量下滅弧的要求。,按照絕緣和滅弧介質的不同，高壓斷路器可以分成油斷路器、SF6斷路器、真空斷路器等，本節(jié)將分別予以介紹。 一、對高壓斷路器的技術要求及其基本參數 電力系統的運行狀態(tài)、負荷的性質是多種多樣的，作為控制、保護元件的高壓斷路器，為了保證電力系統的安全可靠運行對其要求是多方面的、分述如下。 (一)開斷、關合電路方面 1開斷負荷電路和短路故障 斷路器在開斷電路時，主要的困難是熄滅電弧。除了要求斷路器能開斷工作電路外，尤其要求斷路器能開斷各種形式的短路故障電路，因為短路電流要比正常負荷電流大得多，這時電路最難開斷。 標志高壓斷路器開斷短路故障能力的主要參數是：,額定電壓Ue(kv)； 額定開斷電流Iek（kA）； 額定斷流容量Sed(MVA)，現在很少采用。對于三相電路，Sed的計算公式是,例如：ue220kV，Iek為21kA的斷路器。額定斷流容量為；,選擇斷路器時，首先要校核的參數就是斷路器開斷短路故障電路的能力。 2快速開斷 電力系統發(fā)生短路故障后，要求繼電保護系統動作越快、斷路器開斷越快越好。這樣可以縮短系統的故障時間，減輕故障對電氣設備及線路的危害并提高系統運行的穩(wěn)定性。,(3)絕緣介質?？梢苑譃闇缁∮媒^緣介質及支持用絕緣介質。滅弧用絕緣介質可以是變壓器油、專用開關油、SF6氣體、壓縮空氣或真空等。支持用絕緣介質可以是電工瓷、環(huán)氧樹脂或玻璃鋼等。 (4)殼體結構。把觸頭、滅弧室、絕緣介質等組裝在一起，用以實現斷路器工作的目的。它多由鋼材、電工瓷、密封緊固件等組成，殼體構架必須滿足斷路器在電氣絕緣方面、機構動力學方面以及工作環(huán)境的各種要求。,(5)運動機構。是使可動觸頭在規(guī)定范圍內動作的聯動機構，多由具有絕緣性能和一定材觸強度的連桿機構組成，如在少油斷路器戶用得最多的橢圓直線連桿運動機構。運動機構可以直接和斷路器的操動機構連接。執(zhí)行操動機構對斷路器的操作。,標志斷路器開斷過程快慢的參數是開斷時間tg(s)，tg是從斷路器接到開斷信號到短路電流終止(電弧熄滅)的全部時間，它又分為：1.固有分閘時間tgf(s)：它是從斷路器接到分閘命令到滅弧觸頭完全分離的時間；2.燃弧時間trh(s)：它是從觸頭分離到電弧全部熄滅的時間。 低速動作斷路器tg0.12s 中速動作斷路器 tg0.080.12s 高速動作斷路器 tg0.08s 3關合短路故障 電力系統中的電器設備或輸電線路有可能在末投入運行前就已存在絕緣故障，甚至處于短路狀態(tài)，這種故障稱為“預伏故障”。當斷路器關合有預伏故障的電路時在關合過程中，通常在動、靜觸頭尚未機械接觸前，,觸頭間隙在電壓作用下即被擊穿(稱為預擊穿)，隨即出現短路電流，短路電流產生的電動力往往對斷路器的關合產生很大的阻力。有些情況下甚至產生動觸頭關合不到底的情況，這樣在觸頭間會形成持續(xù)的電弧，可能造成斷路器的損壞或爆炸。為了避免出現這一情況，斷路器應具有足夠的關合短路電流的能力。標志關合短路電流能力的參數是斷路器的額定短路關合電流ieg(kA)，用峰值表示。,4.自動重合閘 在電力系統輸電線路中因雷擊閃電和鳥害等將發(fā)生大量的瞬時性故障，對此，自動重合閘是提高供電可靠性的有力措施。在短路故障發(fā)生時，斷路器開斷，然后，經很短時間再重新關合。如瞬時性故障已經消失，則重合成功；如短路故障仍未消除，斷路器必須重新開斷。,采用自動重合閘的斷路器，其重合閘隔時間一般為1s左右。要在很短的時間內，可靠地連續(xù)分合幾次短路故障，因此也就增加了斷路器的工作負擔。 5分合各種空載和負載電路 在電網運行過程中，斷路器有時需要關合、開斷空載長輸電線、空載變壓器、電容器組、高壓電動機等電路。分合這些電路的主要問題是產生過電壓。而斷路器的絕緣能力應可以承受這種過電壓。標志這方面分合能力的主要參數是額定電壓ue，分合架空輸電線路和電力電纜的長度(km)以及變壓器、電容器組的容量等。,6允許分合次數 斷路器應有一定的允許分合次數，以保證足夠長的工作年限。根據標準，一般斷路器允許空載分合次數(也稱機械壽命)為2000次?？刂齐娙萜鹘M、電動機等經常操作的斷路器，其允許分合次數應當更多。,為了加長斷路器的檢修周期，斷路器還應有足夠的電壽命(允許連續(xù)分合短路電流或負荷電流的次數)。一般說來，斷路器應有盡可能長的分合短路電流的電壽命。對用于保護、控制的經常操作的斷路器，更應有連續(xù)分合幾千次以上負荷電流的電壽命。電壽命也可用累計開斷電流值(kA)來表示。 (二)一般電氣性能方面 高壓斷路器既然要長期裝設在電力系統中，就應能承受各種電壓、電流的作用而不致損壞。 1電壓 額定電壓一定的斷路器，要求其絕緣部分應能長期承受相應的最大工作電壓，而且還要求能承受相應的大氣過電壓及內部過電壓的作用。 標志這方面性能的參數是：最大工作電壓、工頻試驗電壓、全波和截波沖擊實驗電壓、操作波試驗電壓。試驗電壓值可參看有關標準。,2電流 斷路器在長期通過工作電流時，各部分溫度不得超過允許值。關于斷路器在各種情況下的允許溫度，在有關標準中都有規(guī)定。斷路器在通過短路電流時，不應因電動力而受到損壞，各部分溫度也不允許超過短時工作的允許值，觸頭不應發(fā)生焊接或損壞。 標志這方面性能的參數是：額定電流Ie、額定動穩(wěn)定電流idw(峰值)、額定熱穩(wěn)定電流Ire和額定熱穩(wěn)定時間tre(2s或4s)。 對斷路器來說，額定動穩(wěn)定電流idw (極限通過電流)、額定熱穩(wěn)定電流Ire、額定開斷電流Iek、額定短路關合電流Ieg(峰值)都是同一短路電流在不同操作情況下或不同時刻出現的電流有效值或峰值。斷路器標準中規(guī)定的各電流額定值的關系如圖2.22所示。,(三)自然環(huán)境方面 斷路器在周圍各種環(huán)境條件下，都應可靠地工作，這些條件略述如下； 1.海拔高度 海拔高度對高壓電器主要有兩方而的影響： (1)對外部絕緣的影響。海拔高的地區(qū)，大氣壓力低，耐壓水平隨之降低。例如在海拔1000 m以下能承受工頗耐壓42kv，1分鐘的高壓電器，在海拔超過3000m的地區(qū)，只能耐壓38kV。根據標準規(guī)定，用于高海拔地區(qū)(高于1000m、低于3500m)的電器產品，如在低海拔地區(qū)進行耐壓試驗時，試驗電壓應該提高。其試驗電壓為標準規(guī)定值乘以修正系數,式中：H為安裝地點的海拔高度(m)，1000H3500。 (2)對電器發(fā)熱溫度的影響。高海拔地區(qū)空氣稀薄，散熱差，允許通過的電流應該減小一些 在我國，海拔低于1000m的地區(qū)僅占全四面積的35，但全國90以上的變電站都在此地區(qū)內，所以有關標準規(guī)定，一般電器設備的使用環(huán)境按海拔低于1000m及2500m兩檔考慮。 2環(huán)境溫度 高壓電據有關標準規(guī)定，產品使用的環(huán)境溫度為一40度一+40度。溫度過低會使變壓器油、液壓油及潤滑泊的粘度增加，影響開關電器的分、合閘速度。溫度過低還會使SF6氣體液化，使SF6電器設備無法正常工作。密封材料在低溫下會出現性能劣化，造成電器設備的漏氣漏油。溫度過高，可能造成導電部分過熱及電容套管的密封膠滲出等。特別是裝設在戶外的電器產品，,要考慮日照的影響，在太陽光的直射下很容易過熱。標準建議，周圍環(huán)境溫度每增加1C，額定電流應減少1.8；每降低1度，額定電流可增加0.5%，但最大不得超過20。溫度過高，空氣絕緣性能也會降低。標準規(guī)定，用于高溫地區(qū)的高壓電器在常溫地區(qū)進行耐壓試驗時、試驗電壓要適當提高。從40度開始，每超過3度，試驗電壓提高1。此外還應考慮環(huán)境濕度、風、雨、污穢、地震等多方面因素對斷路器工作的影響。 各種斷路器的主要技術參數可參見附錄二附表6.16.3。,二、少油斷路器 (一)電弧在油中的燃燒與熄滅 當觸頭間發(fā)生電弧時，在電弧高溫(5000 K13000 K)作用下，油很快蒸發(fā)和分解，在電弧周圍形成氣泡，電弧在氣泡內燃燒。,分解的氣體占整個氣泡體積的60，油蒸氣占40。氣體組成大致如下：氫氣7080，乙快15一20，甲烷、乙烯占5%一10。在各種氣體中，氫氣具有最佳的導熱性能，最小的粘度，擴散作用也比較強。這些都可以說明變壓器油能熄滅電弧，主要是分解的氫氣在起作用。分解的氣體直接擴散到弧柱區(qū)域，使電弧間隙強烈地冷卻和去游離。特別是在交流電弧電流過零時，這種作用更為強勁。 被電弧加熱的氣體和油蒸氣力因膨脹，但是受到周圍油和箱壁的阻礙，壓力增高，游離氣體的去游離作用加強，氣體的介質強度恢復加快，這有助于電弧的熄滅。,圖223表示簡單開斷(不采用任何滅弧裝置)的油斷路器觸頭間電弧燃燒的情況。,如果滅弧室內保持一定的壓力，則氫、油氣和未分解的油在滅弧室的空腔內形成急速流動的油和氣流、對電弧產生吹的作用，可以增大滅弧能力。不過當壓力超過油的容器和滅弧裝置的機械強度時，將會產生爆炸。,(二)幾種典型的滅弧室 在油中簡單開斷已不能滿足電網要求時，為加強油氣對電弧的冷卻(通常是用油氣吹弧)作用，目前油斷路器中已全部采用滅弧裝置。按照吹弧的能源，滅弧裝置可以分成三類：自能吹弧滅弧裝置。利用電弧放出的能量將油蒸發(fā)、分解而成油氣，提高滅弧裝置中的壓力以驅動油氣或油進行吹弧。外能吹弧火弧裝置。利用外界能量(通常是關合斷路器時儲藏在彈簧中的能量)推動活塞，提高滅弧裝置中的壓力以驅動油進行滅弧。3綜合吹弧滅弧裝置。兼用上述兩種能量來進行滅弧。,1縱橫吹滅弧室 圖2.24為10 kv SN1010I型少油斷路器滅弧室結構。滅弧室由幾種不同形狀的滅弧片疊裝而成。當動、靜觸頭分離后，其間的電弧將油分解成高溫氣體，滅弧室內壓力升高，促使逆止閥(圖中沒有畫出)中的小鋼球上升，堵住回油孔。加上絕緣套簡的密封作用，所以在剛分閘的瞬間，電弧在封閉的空間內燃燒，電弧為氣泡所包圍，稱為封閉氣泡階段。隨著導電桿的向下運動，先后打開第一、二、三等橫吹口和下面的縱吹囊，滅弧空室存的高溫高壓氣體及油蒸氣以高速分別由第一、二、三個橫吹口和縱吹囊排出，產生強烈的橫吹與縱吹效應。電弧被拉長和強烈去游離，稱為縱吹橫吹階段。另一方面，出于導電桿迅速向下運動，排擠出與導電桿同體積的變壓器油(通過附加油流通道)進入滅弧室的第一橫吹孤道口，對電弧形成類似機械油吹作用(又稱泵效應)。也有利于滅弧。,這種滅弧室采用橫吹、縱吹和機械油吹三者相結合的滅弧結油斷路器的滅弧室結構，所以滅弧性能好，在開斷大電流時，采用連續(xù)橫吹的原來，電弧在第一、二、三橫吹作用，以及縱吹油囊的縱吹作用，使電弧熄滅；在開斷更小的電流時，由附加油流速道的機械油吹作用，使電電弧熄滅。無論開斷電流大小，開斷過程中燃弧時間均不超過2個周波。,2縱吹滅弧室 圖2.25為35kv少油斷路器的縱吹滅弧寶。滅弧室由六塊滅弧片組成，各滅弧片之間隔開一定距離形成油囊。滅弧室上部為靜觸頭，動觸頭(導電桿)向下運動，觸頭分開后產生電弧，電弧使油蒸發(fā)和分解出大量氣體。隨著動觸頭向下運動，高壓力氣體通過滅弧片中間的圓孔向上對電弧進行縱吹。待動、靜觸頭之間的距離足夠長時，電弧即能熄滅。采用縱吹滅弧室的少油斷路器有SW235、SW6110與SW6220等。,3環(huán)吹滅弧室 環(huán)吹滅弧室出現于20世紀60年代，在10 kv少油斷路器中應用，滅弧效果良好。 滅弧室的結構原理如圖2.26。在圖2.26(a)中，上部為靜觸頭1，動觸頭2為管狀，側面有小孔。與一般斷路器不同，動觸頭端部是絕緣材料制成的。分斷時，動觸頭向下運動，動、靜觸頭間產生電弧。動觸頭頂端的絕緣部分把環(huán)形噴口的中間圓孔堵住。電弧蒸發(fā)和分解油產生的氣體推動變壓器油按照圖2.26(b)的方向運動，指向環(huán)形噴口，吹拂電弧使電弧熄滅。,環(huán)吹滅弧室有兩個優(yōu)點： (1)開斷大電流時，電弧能量較小，使觸頭燒損、噴油、噴氣現象大大減輕。在橫吹滅弧室中，由于開斷大電流時氣吹效果很強，電弧在氣吹作用下拉得很長，電弧電壓很高，電弧能量很大，觸頭燒損與噴油、噴氣現象必然嚴重。而在環(huán)吹滅弧室中，電弧在環(huán)形油流作用下，能夠保持直線形狀，因而電弧電壓與能量比橫吹滅弧室小。實驗數據表明，環(huán)吹滅弧室的電弧電壓比橫吹滅弧室低一半左右。 (2)開斷小電流的性能較好。環(huán)吹滅弧室開斷大電流時采用的是自能式滅弧原理，開斷小電流是外能式。在滅弧室中，中間隔板6將上部滅弧空間與下部密封的機構箱隔開。當管狀動觸頭向下運動時，由于油不可壓縮，下部機構箱中的油被迫從管狀動觸頭的內孔由下向上流動，經過管狀動觸頭的側面小孔噴向，包弧區(qū)(圖2.26b)，對開斷小電流極為有利。因此，環(huán)吹滅弧室不存在臨界開斷電流。,開斷小電流的燃弧時間與大電流相同，在10 kv斷路器中燃弧時間不超過20ms?，F代很多少油斷路器都利用這種壓油作用來改善小電流的滅弧性能。,縱吹、橫吹都是油自能滅弧裝置，它們有一共同特點，就是存在臨界開斷電流現象。為了減少熄滅小電流時的熄弧時間，消滅臨界開斷電流現象，提出了利用活塞壓油的機械油吹滅弧方式。 (三)少油斷路器的典型結構 油斷路器有多油、少油之分，多油斷路器與少油斷路器采用工作原理相同的滅弧室。多油斷路器中的變壓器油既完成滅弧作用，又作為斷路器截流體與外殼的絕緣介質，故需油量較多，少油斷路器只要求變壓器油完成吹動、熄滅電弧的作用，載流體與外殼的絕緣則由電工瓷或其他介質(如樹脂筒殼)承擔，故需油量較小。多油斷路器體積龐大，占地較寬，運輸安裝都不方便，,特別是容易引起嚴重的火災。因此，多油斷路器在我國除早期建成的發(fā)電廠、供電系統中仍有運行及10 kv、35kv電壓等級仍有部分生產外，220 kV及以下各電壓等級均以生產少油斷路器為主。本節(jié)主要介紹10 kv及110kv兩種少油斷路器的結構。,1SN1010少油斷路器 這是我國當前生產10 kv電壓級斷路器的主要品種。圖2.27示出其本體的一相剖視圖(圖中只示出斷路器的一相)，各相斷路器分別通過瓷瓶5固定在底架2上。圖示斷路器在合閘位置電流經上接線板9，靜觸頭8，導電桿11，流動式中間觸頭12到下接線板13，形成導電回路。,分閘時，在操動機構中的分閘電磁鐵作用下，解開合閘保持機構的鉤鉸，由于分閘彈簧的作用，主軸4轉動，經四連桿機構轉動斷路器各相的轉軸14，將導電桿11向下拉動，動、靜觸頭分離，觸頭間產生電弧，電弧在滅弧室10中熄滅。電弧分解和蒸發(fā)的氣體，收到空氣室7內，膨脹、冷卻，再經過油氣分離器，氣體從上帽頂部的排氣孔排出，冷卻的油回到空氣室內，以減少油的消耗。在分閘行程接近終了時，油緩沖器活塞桿15插入導電桿底部鋼管中進行分閘緩沖。合閘時，操動機構中的合閘機構動作，使主軸4向與分閘時相反的方向旋轉，一方面使導電桿11向上運動，靜、動觸頭閉合，一方面拉伸分閘彈簧l，使之儲能，以備分閘時用。,當導電桿11接近合閘位置時，合閘緩沖彈簧被壓縮，進行合閘緩沖。被壓縮的合閘緩沖彈簧，在分閘過程中釋放能量，有利于提高開斷速度。為了在分閘過程中能得到較平緩的速度一行程曲線，在最新的別SN1010少油斷路器中加用了在分閘過程中的彈簧緩沖器。 對SN10-10I型少油斷路器的滅弧室，圖2.24作了較為詳盡的介紹。 2SW110型斷路器 SW110型斷路器由三個獨立的Y形單元組成，每個Y形單元構成一相的斷路單元。每個單元的外形圖如圖2.28所示。它由底座1、支持瓷瓶3、中間機構箱5，以及安裝觸頭和滅弧寶的兩個斜立瓷瓶6等主要部件組成。,SW-110型斷路器的滅弧室通常采用單筒或雙筒縱吹滅弧室，圖2.29所示滅弧室為SW3110型少油斷路器的滅弧室。它由多個隔弧片組成多級油囊，當動觸頭與靜觸頭分離向下運動時，在滅弧片中心孔部位燃燒。由于油囊的作用，油被蒸發(fā)和分解，產生高壓力迫使氣體順著電弧方向，經滅弧室與靜觸頭間引弧區(qū)吹向上部鋁帽(圖中沒有畫出)內的空氣室，迫使電弧冷卻和熄滅。這種滅弧室稱為單筒縱吹滅弧室，與圖2.25所示的雙筒縱吹滅弧室比較，由于采用了回油道，省去了一個高強度絕緣筒。 在SW3110型少油斷路器中，滅弧室、中間機構三角箱以及下面支柱瓷瓶內的油是連通的，沒有互相隔絕。這樣，簡化了結構，減少了斷路器漏油的幾率。,三、氣體斷路器 六氟化硫(SF6)斷路器和壓縮空氣斷路器(簡稱空氣斷路器)都屬于氣體斷路器。空氣斷路器是一種以壓縮空氣作為滅弧、絕緣和傳動介質的斷路器，為高壓斷路器的主要品種之一。近二十年來，由于SF6斷路器的發(fā)展，空氣斷路器已大量被SF6斷路器所取代，而且發(fā)展為全封閉組合電器，成為超高壓等級斷路器的最主要品種。在20世紀70年代，SF6斷路器已用于電氣化鐵道各種配電設備中。本節(jié)主要介紹SF6斷路器。 （一）六氟化硫的特性 1物理性能 SF6是一種無色、無臭、無毒、不可燃的惰性氣體，比空氣重5倍，常壓下，液化溫度為一63.8度；其熱傳導率隨溫度變化而變化，例如在2000度時，具有極強的導熱能力而在5000度時，其導熱能力很差，正是這種導熱特性，對電弧的熄滅起著極為重要的作用。,2化學性能 SF6在常溫下是極為穩(wěn)定的氣體，其惰性遠遠超過氮氣。它不溶解于水和變壓器油中；它與氧、氫、鋁以及其他許多物質不發(fā)生作用；熱穩(wěn)定性高，在500度時還不分解。 SP6在電弧的作用下能分解少量氣體，這些低氟化物(SF4等)由于氣體中微量水分參與作用，對金屬和絕緣材料都有很大的腐蝕性，并危及人身健康和生命安全；但大部分不純物在極短的時間內能重新結合成SF6，剩下的微量不純物經過吸附劑（分子篩、活性氧化鋁等)過濾后可以除去。 3絕緣性能 由實驗得知，在三個大氣壓時，它與變壓器油的絕緣強度相等，壓力越高絕緣性能越好。在均勻電場中及在相同壓力下，它的絕緣性能為空氣的23倍。,經研究認為SF6氣體中空氣的含量大于50以上時，其絕緣能力下降；含量等于50時，與純SF6氣體絕緣能力相同；若含量小于50時，其絕緣能力反而比純SF6氣體為高。因此有人提出，在純SF6氣體中充以氮氣來提高絕緣性能和降低成本。 SF6氣體中混入水分，如果水分僅以氣體形式存在，SF6氣體與固體的分界面的絕線性能幾乎不受影響。當水分含量過多，在固體表面產生凝結時，其表面絕緣性能將會下降。 4滅弧性能 SF6具有很強的滅弧能力，在自由開斷的情況下，它的滅弧能力要比空氣大100倍左右。當用SF6氣體吹弧時，采用不高的壓力和不太大的吹弧速度，就能在高電壓下開斷相當大的電流。這是因為：,(1)散熱能力強。SF6的散熱主要是靠對流與傳導。其對流散熱能力為空氣的2.5倍。SF6斷路器和空氣斷路器一樣，都是通過氣體的高速流動帶走電弧的熱能，不過SF6氣體所帶走的能量是隨SF6氣體溫度的增加而增加的。 (2)電弧壓降小，弧柱細。SF6氣體的熱傳導特性十分奇異，在5000度以上時，導熱率十分低，使得弧心部分熱量難以傳導出來，弧心溫度特別高，氣體的熱游離充分，所以導電率高，弧壓降下(只有壓縮空氣的l3左右，少油斷路器的l10左右)。由于SF6斷路器的電弧電壓梯度較低，在相同的工作電壓及開斷電流條件下，電弧能量小，所以易于滅弧。 在電弧周圍溫度低處(2000度)，其導熱率又十分高，所以弧柱細，含熱量少，使得電弧電流過零時，電子密度減少得快，這就提高了介質耐壓強度的恢復速率。,(3)負電性能對電弧電流過零后的去游離極為有利。一方面，自由電子被大量吸附；另一方面，SF-6吸附電子后形成負離子SF-6，它的運動速率比電子小得多，易于與SF+6復合為中性分于(SF-6十SF+6-2SF6)。由于吸附與復合的綜合作用，使弧隙帶電質點密度急劇減小，在電弧電流過零時，去游離過程格外迅速，5F6氣體的介質耐壓強度恢復速率為空氣的100倍以上，所以，能承受各種恢復電壓的作用，保證優(yōu)異的開斷性能。 SF6氣體是目前所知的最理想的絕緣和滅弧介質，優(yōu)于其他介質乃至真空。 (二)六氟化硫氣吹滅弧裝置 氣體斷路器以六氟化硫作為絕緣和滅弧介質后，滅弧裝置的性能和結構與壓縮空氣斷路器、少油斷路器等有極大的不同，并有下列優(yōu)點：,(1)可以提高單斷口的額定電壓和開斷電流。目前已分別能達到420 kV和80 kA。這樣不僅提高了斷路器在電網中工作的可靠性，而且為發(fā)展更高電壓等級(例如1000kV以上)的輸電線路創(chuàng)造了條件。 (2)切斷小電感電流時較少發(fā)生截流現象；切斷空載架空線時不會發(fā)生多次重擊穿。能承受快速上升的瞬態(tài)恢復電壓，尤其適宜于切斷近區(qū)故障。 (3)由于六氟化硫氣體的分解物內不含氧，所以燃弧時觸頭不會被氧化，而且磨損和燒蝕作用也不顯著。此外，分解后的六氟化硫氣體又能自行迅速復合，這樣斷路器的滿容量開斷次數增加，相應地檢修周期就可以延長。 (4)可以集合成全封閉氣體絕緣變電站。它結構緊湊，設備占地面積小，污染和噪聲小，又無爆炸和導致火災的危險。,這些優(yōu)點使得六氟化硫斷路器在高壓和超高壓電力系統中取代壓縮空氣和少油斷路器，在中、低壓配電系統中也正和其他形式的斷路器展開激烈的競爭。 綜合六氟化硫氣吹滅弧裝置的發(fā)展歷程和現有的結構，基本上分兩大類：縱向氣吹和橫向氣吹。縱向氣吹滅弧方式歸納起來有4種，如圖2.30所示。簡單開斷方式，如圖(a)中所示。它完全依靠自然對流和傳導散熱冷卻電弧，因此開斷能力極小，目前已不用。2雙壓力式吹弧，如圖中(b)所示。這種吹弧方式須在斷路器內設置兩種氣壓，上部為高氣壓室，下部為低氣壓室。當觸頭分開時，開啟控制閥門，使高壓氣流通過噴口絕熱膨脹，并形成高速氣流，以此來吹熄電弧。熄死后關閉閥門，停止氣吹。低壓氣體經吸附過濾裝置后用壓氣泵重新打入高氣壓室，以備下次使用。這種方式曾在六氟化硫斷路器發(fā)展初期為提高開斷容量而采用過，隨著單壓力氣吹滅弧裝置的完善，已逐漸被淘汰。,3單壓力式吹弧，如圖中(c)所示。它僅設置一種氣壓，即在滅弧室內充有一定壓力(一般為0.4MPa0.7MPa氣壓)的六氟化硫氣體?？蓜硬糠?即動觸桿)裝有壓氣裝置(常稱壓氣罩)。當動觸桿向下運動時使罩內氣體被壓縮，壓力升高。當動、靜觸頭分離，接著噴口開啟時，壓氣罩內被壓縮的高壓氣體通過噴口作絕熱膨脹，形成高速氣流，縱吹電弧。熄弧后的滅弧室內氣體又處于同一氣壓下。這種滅弧方式較為簡單，不需要外設壓氣泵等附屬設備。因此，目前已在輸變電斷路器中廣泛應用。在實際裝置中它又分單向(即單噴口)和雙向(兩個噴口)兩種吹弧方式，后者是縱橫吹兼而有之。此外，依據在開斷過程中斷口間絕緣距離是否改變又分定開距和變開距兩種不同的結構形式。自生壓力式吹弧，如圖中(d)所示。它利用上部電弧自身的能量加熱氣體，使壓力升高去吹熄下部的電弧。目前，這種方式已有較大的改進，即不僅采用縱吹方式，還加入橫吹，以提高滅弧性能。,典型的橫向氣吹滅弧裝置如圖2.3l所示。它是利用電弧電流通過磁場線圈，在其周圍產生磁場，以此驅動電弧在六氟化硫氣體中做快速旋轉運動，使弧柱受到橫向氣流的吹拂、散熱、冷卻而達到滅弧的目的。 上述各種滅弧方式若按滅弧過程所施加的能量分，一類是外能滅弧。如圖2.30中的(b)、(c)兩種。它是依靠外界能量(非電弧自身的)壓縮氣體，然后氣吹。另一類是自能滅弧。如圖2.30中的(b)、(d)和圖2.31中所示的滅弧裝置。它完全依靠電弧自身的能量滅弧。目前，正在把這兩種滅弧方式在滅弧過程中恰當地結合起來，充分而合理地利用能量形成新的滅弧裝置。,1縱向氣吹滅弧裝置 縱向氣吹滅弧裝置一般用于輸電網絡中的同壓和超高壓斷路器中。下面簡要介紹單壓力單向氣吹滅孤寶的工作情況。 圖2.32所示為其工作原理固。虛