发电厂变电所电气设备 第1章 概述

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1、概述Generalintroduction一.发电厂和变电所的作用Actionofpowerplantandsubstation二.本门课主要内容Maincontentofthetext-books三.本门课的作用Actionoftheclass四.参考资料Thereferencebooks一、发电厂和变电所的作用1.发电厂：生产电能，并通过升压站将电能提高到一定高的电压等级。2.降压变电所：传输电能并改变电压（降压），直至达到负荷所需要的电压。发电厂变压器二、本门课程的主要内容1.高压开关电器2.互感器3.电气主接线4.发电厂和变电所的自用

2、电5.配电装置6.电气设备的选择7.发电厂和变电所的控制与信号三、本门课程的作用在完成《电路》、《电机学》、《电力系统分析》课程学习的基础上，通过本门课程的学习，使学生了解和掌握发电厂变电所电气部分的组成；高压开关电器的基本结构、工作原理及其选择；电气主系统的基本接线原理；高压配电装置的基本结构形式；发电厂变电所的控制与信号部分。该课程是本专业最为重要的专业课之一。四、参考资料1.《发电厂电气部分》中国电力出版社熊信银2.《发电厂电气部分》中国电力出版社姚春球3.《电力系统工程》上海电力学院陆敏政4.《电力工程设计手册》西北电力设计院第一章高

3、压开关电器High-tensionswitches1.1开关电器中的电弧Arcinswitches一.电弧的产生和维持Productandstandingofarc二.电弧的熄灭Flameoutofarc三.交流电弧的特性和熄灭条件Thecharacteristicofalternatingarcandtheconditionofflameout四.熄灭交流电弧的常用方法Conventionalmethodsofflameoutalternatingarc一、电弧的产生和维持电弧:一种气体的游离放电现象.游离:使电子从围绕原子核运动的轨道中解

4、脱出来，成为自由电子。电弧放电:触头之间的气体因为游离而形成大量的自由电子(带负电荷)和正离子(带正电荷)，产生光和热，变为导电状态。电弧中自由电子的来源（1）热电子发射（2）强电场发射（3）电场游离（4）热游离结论：在断路器触头间隙中，由热电子发射和强电场发射产生电子，由电场游离产生电弧，由热游离维持电弧燃烧。电极触头分离发射自由电子示意图二.电弧的熄灭电弧的熄灭是电弧区域内已电离的质点不断发生去游离的结果。（1）复合：异号带电质点的电荷发生中和。（2）扩散：自由电子和正离子从电弧区逸出，到达电弧区以外。1.气体介质的温度2.气体介质的压力

5、3.触头之间的外加电压4.触头之间的开断距离5.触头之间的介质种类6.开关电器的触头材料影响游离作用的物理因素影响复合和扩散的物理因素（1）游离质点的密度（2）电弧的温度（3）电弧区的气体压力（4）电弧区的质点密度三.交流电弧的特性和熄灭条件1.交流电弧的特性(1)电弧电流数值随时间变动，电弧的功率也跟随电弧电流变动。(2)电弧有热惯性。(3)交流电流每隔半个周期要经过零值一次，称为“自然过零”。2.弧隙介质强度恢复过程弧隙从导电状态转变成绝缘状态所经历的过程。近阴极效应：当电弧电流自然过零后,在极短时间内(约0.1～1.0μs)，弧隙就立刻

6、出现150～250伏的起始介质强度的现象。近阴极效应电弧电流过零后，电极极性改变时，弧隙中剩余带电质点的运动方向随之改变。电极极性改变的瞬间，质量较轻的自由电子因带负电荷迅速转向新的正极；而此时质量比电子大得多的正离子虽然因带正电运动方向也要改变，但由于惯性较大，来不及改变运动方向，还停留在原处未动。近阴极效应这就使新阴极附近被正的空间电荷充满，缺少导电的自由电子，这样就使阴极附近出现了介质强度。在极短时间内(约O.1～1.0μs)，弧隙介质强度将达到150～250V。影响介质强度恢复速度的物理因素（1）弧隙温度（2）弧隙介质的特性（3）灭弧

7、介质的压力（4）断路器跳闸时，触头的分断速度3.弧隙电压恢复过程弧隙恢复电压的变化规律分两种情况（1）弧隙恢复电压按指数规律变化;（2）弧隙恢复电压呈现周期性振荡的变化规律。弧隙恢复电压的特点（1）周期性振荡的恢复电压最大值，较指数规律的恢复电压最大值大得多。所以周期性振荡的恢复电压更容易发生再击穿现象。（2）振荡型恢复电压的上升速率，比指数规律恢复电压的上升速率大得多，振荡频率越大，恢复电压的上升速率也越大。因此，振荡型恢复电压可能很快超过弧隙介质强度，造成电弧重新燃烧。热击穿热击穿：电弧电流过零后短时间内，若弧隙温度仍然保持在30000K

8、～40000K以上，使残余电流比较大，电源输入弧隙的能量大于弧隙散发到外界的热量，那么，弧隙导电性将越来越强，最终导致电弧重燃。电击穿如果恢复电压增大很快，超过介质