高壓斷路器原理與選擇ppt課件

1、52 高壓斷路器原理與選擇高壓斷路器原理與選擇 高壓斷路器的主要功能：把線路或設(shè)備投入或退出；既是控高壓斷路器的主要功能：把線路或設(shè)備投入或退出；既是控制電器制電器-正常運(yùn)行投切，又是保護(hù)電器正常運(yùn)行投切，又是保護(hù)電器-切出故障部分。它具有完切出故障部分。它具有完善的滅弧裝置，是功能最完善的開關(guān)電器設(shè)備。善的滅弧裝置，是功能最完善的開關(guān)電器設(shè)備。開斷能力是指斷路器熄滅電弧的能力。開斷能力是指斷路器熄滅電弧的能力。一、電?。ㄒ浑娀〉漠a(chǎn)生是中性粒子變?yōu)樽杂呻娮雍驼x子的結(jié)果-游離的結(jié)果（1強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射 當(dāng)動(dòng)靜觸頭剛分離開時(shí)，由于觸頭間隙很小，電場(chǎng)強(qiáng)度很強(qiáng)，陰極(金屬材料表面的電子被電場(chǎng)力拉出進(jìn)入觸頭

2、間隙成為自由電子，這種游離方式稱為強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射，也是在弧隙間最初產(chǎn)生的電子。+EER（2熱電子發(fā)射 由于觸頭和弧隙的高溫，使陰極表面不斷發(fā)射出電子的現(xiàn)象。（3碰撞游離 熱電子發(fā)射和高電場(chǎng)發(fā)射的電子，在電場(chǎng)強(qiáng)度的作用下，向陽極方向作加速運(yùn)動(dòng)，其動(dòng)能增加，當(dāng)電子的動(dòng)能大于原子或分子的游離能，并發(fā)生碰撞時(shí)，使原子或分子形成自由電子和正離子，這種現(xiàn)象，稱為碰撞游離。 連續(xù)碰撞有的結(jié)果，使間隙存在大量自由的點(diǎn)子，在電場(chǎng)作用下，定向移動(dòng)，形成電流，即為電弧。+E+E+（大）（由大到小趨于零） 當(dāng)電弧形成后，觸頭間隙由絕緣體轉(zhuǎn)為導(dǎo)電的游離體，觸頭間隙的電場(chǎng)強(qiáng)度急劇下降，電子與中性粒子不可能再發(fā)生碰撞游離，那么

3、應(yīng)有：觸頭間隙的電子應(yīng)越來越少，電弧應(yīng)越來越小，最后自動(dòng)熄滅；事實(shí)上：電弧不僅沒有熄滅，反而越燒越旺，為什么？（4熱游離-使電弧得到了維持燃燒 當(dāng)電弧形成后，弧隙的電阻損耗，使弧隙的溫度升高，中性粒子相互碰撞產(chǎn)生出自由電子和正離子的現(xiàn)象，稱為熱游離。 去游離-電弧熄滅的過程弧隙帶電質(zhì)點(diǎn)數(shù)減少的過程，稱為去游離。包括兩種方式：（1復(fù)合去游離 正負(fù)電荷相互吸引，結(jié)合變成中性粒子的過程.（2擴(kuò)散去游離 帶電質(zhì)點(diǎn)從弧隙逸出弧隙的現(xiàn)象。 游離和去游離是電弧燃燒中的兩個(gè)過程，電弧是燃燒還是熄滅，取決于這兩個(gè)過程競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果。從熄弧角度，希望加強(qiáng)去游離,電弧熄滅，開斷電路。如冷卻電弧、吹弧等方法。 （二交流電

4、弧特性（1電弧電壓波形是馬鞍形（2交流電弧每半周過零一次 交流電弧的熄滅，就是在其過零時(shí)，加強(qiáng)去游離，實(shí)現(xiàn)滅弧，開斷電路。iuABABA(A)點(diǎn)燃弧電壓 B(B) 點(diǎn)熄弧電壓為什么燃弧電壓比熄弧電壓高？（三交流電弧的熄滅條件 交流電弧過零時(shí)，電弧熄滅。此時(shí)，弧隙上存在兩個(gè)過程：弧隙絕緣介質(zhì)的絕緣能力恢復(fù)過程和電源電壓加到弧隙上的過程。電弧是否熄滅，取決這兩個(gè)過程的競(jìng)爭(zhēng)結(jié)果。1。弧隙介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)過程 U d (t) 弧隙絕緣介質(zhì)的絕緣能力從熄弧狀態(tài)恢復(fù)到正常狀態(tài)的過程，稱為弧隙介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)過程。主要由滅弧裝置的結(jié)構(gòu)和滅弧介質(zhì)的性質(zhì)決定。高壓斷路器采用不同介質(zhì)、冷卻和吹弧方法，提高弧隙絕緣介質(zhì)強(qiáng)度

5、的恢復(fù)過程。為什么真空斷路器、六氟化硫斷路器是推薦使用的斷路器？2?；∠峨妷夯謴?fù)過程U r (t) 弧隙電壓從熄弧電壓恢復(fù)到電源電壓的過程-電源電壓加到弧隙上的過程，稱為弧隙電壓恢復(fù)過程。與電路參數(shù)、負(fù)荷性質(zhì)有關(guān)。 電源電壓加到弧隙上的過程，既可能是周期性震蕩過程，也可能是非周期震蕩過程。RLCrQFCRLrQU0恢復(fù)電壓的恢復(fù)過程由部分組成：1瞬態(tài)恢復(fù)電壓暫態(tài)分量電容、電感、充放電過程；因電容是分布參數(shù)，充放電頻率極高、時(shí)間極短，此期間的電源電壓可認(rèn)為是常數(shù)。觸頭上電壓恢復(fù)過程，相當(dāng)直流電源突然合閘于R、L、C組成的串聯(lián)回路在電容上的電壓變化過程。見圖5-102工頻恢復(fù)電壓穩(wěn)態(tài)分量 弧隙上的

6、電壓就是電源電壓的過程?；∠峨妷夯謴?fù)過程見圖5-7Urt圖 5-10圖 5-7 *電源電壓加到弧隙上經(jīng)歷暫態(tài)過程：因?yàn)殡娐防镉须姼泻碗娙莸拇嬖诩半娙萆系碾妷翰荒芡蛔冊(cè)斐傻?。由電路知識(shí)：此過程既可能是周期性震蕩過程，也可能是非周期震蕩過程。從熄弧角度，希望恢復(fù)電壓幅度低，恢復(fù)速度小，即是非周期性振蕩過程。 *觸頭上并聯(lián)電阻的作用：電阻r的分流可減少電容瞬態(tài)恢復(fù)電壓的幅值和速度。并將恢復(fù)電壓從周期性震蕩過程轉(zhuǎn)為非周期震蕩過程。提高斷路器的開斷能力。Ud(t)Ur(t)tU3。交流電弧的熄滅條件 交流電弧過零后，如有： Ud(t) Ur (t) 交流電弧將永遠(yuǎn)熄滅。 斷路器開斷電路。 *斷路器開斷單

7、相短路能力比三相短路能力強(qiáng)： 因三相短路時(shí)斷路器弧隙上恢復(fù)電壓的幅值1.5Um)，比單相短路時(shí)恢復(fù)電壓幅值高(Um)，不易開斷。*減少弧隙恢復(fù)電壓的恢復(fù)速度和幅度，提高開斷能力的措施：1)斷路器動(dòng)靜觸頭間并聯(lián)一個(gè)小電阻-起分流作用。rQ1Q2rQ1Q2主輔觸頭接通或斷開次序2多端口斷路器的端口上裝并聯(lián)一個(gè)大電容-起均壓作用110kV及以上的少油斷路器或220kV及以上的六氟化硫斷路器用之 少油斷路器的標(biāo)準(zhǔn)端口電壓是55kV;六氟化硫斷路器標(biāo)準(zhǔn)端口電壓110kV.*提高弧隙絕緣介質(zhì)恢復(fù)速度和幅度的方法：1采用滅弧介質(zhì)2采用特殊金屬材料做滅弧觸頭銅鎢或銀鎢合金等3吹動(dòng)電弧-增加擴(kuò)散和復(fù)合去游離4采用多斷口熄弧相當(dāng)于拉長(zhǎng)電弧，增大了介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)過程5拉長(zhǎng)電弧并增大斷路器觸頭的分離速度相當(dāng)于增加了擴(kuò)散速度，提高了介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)過程。二、高壓斷路器選擇.斷路器種類與型式的選擇1種類選擇的一般原則：635kV屋內(nèi)：真空斷路器35500kV屋外：六氟化硫斷路器2型式選擇的一般原則發(fā)電機(jī)回路：使用專用斷路器-額定電壓低，開斷電流大；配電裝置 ：635kV屋內(nèi)-真空斷路器； 35500kV屋外：六氟化硫斷路器2.額定電壓 UNUNS3.額定電流選擇 K IN I max （物理含義）4.額定開斷電流選擇 I Nbr I kt式中 I kt-動(dòng)靜觸頭分開時(shí)，流過的最大短路