第四章 高压电器及成套配电装置ppt课件.ppt

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1、第四章高压电器及成套配电装置3~35kV常用的高压电器有断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器和电容器等多种设备。高压电器在电力系统中起着控制或保护的作用，它们安全、可靠地运行对电力系统是极其重要的。一、高压电器中的电弧1、开关电器中电弧的产生与熄灭(1)电弧的产生高、低压电路中开关电器切断电路时，如电路中电压超过10~12V和电流超过80~100mA，在断开的两个触头之间将出现强烈火花，这实际上是一种气体放电的现象，通常称为“电弧”。高压电路中，由于通过的功率更大、电压更高，电弧的破坏更不容轻视。显然，触头断开后，触头之间如果有电弧存在，则电路实际

2、上没有被切断，直到触头间电弧熄灭后电路才真正断开。电弧的存在延长了开关电器断开故障电路的时间，加重了电力系统短路故障的危害。电弧电流的本质是离子导电，即气体中有大量的带电离子作定向运动。触点在分离瞬间，其间隙很小，电路电压几乎全部降落在触点之间，在触点间形成很强的电场，阴极中的自由电子会逸出到气隙中并向正极加速运动。这种现象叫强电场发射。前进途中撞击气体原子，该原子分裂成电子和正离子。电子在向正极运动过程中又将撞击其它原子，这种现象叫碰撞游离。撞击电离的正离子向阴极运动，撞在阴极上会使阴极温度逐渐升高。当阴极温度到达一定程度时，一部分电子将从阴极

3、逸出再参与撞击电离。由于高温使电极发射电子的现象叫热发射。当电弧的温度达到3000℃或更高时，触点间的原子以很高的速度作不规则的运动并相互剧烈撞击，结果原子也将产生电离，这种因高温使原子撞击所产生的电离称为热游离。撞击电离、热电子发射和热游离的结果，在两触点间呈现大量向阳极飞驰的电子流，这就是所谓的电弧。应当指出，伴随着电离的进行也存在着消电离的现象。消电离主要是通过正、负带电粒子的复合和扩散进行的。温度越低，带电粒子运动越慢，越容易复合。(2)交流电弧的熄灭在交流电路中，当电流瞬间值为零时，断开的触头之间无电流通过，电弧暂时熄灭，在下半个周期内

4、触头间能否再次产生电弧，取决于触头间介质击穿电压和触头间恢复电压比较结果，再次产生电弧叫电弧重燃。触头间介质击穿电压：是指触头间产生电弧的最小电压。触头间恢复电压：是指触头间电弧暂时熄灭后外电路施加在触头之间的电压。当触头间的恢复电压大于触头间的介质击穿电压时，电弧将重燃；否则电弧将迅速熄灭。触头间介质击穿电压大小与触头间温度、离子浓度和距离等有关，当温度低、离子浓度低、触头间距离长时，介质击穿电压高。触头间恢复电压与电路中电源电压、电路中电感（或电容）性负载与电阻性负载所占比例，以及电弧暂时熄灭前电弧电流的变化速率等因素有关。当感性（或容性）负

5、载比例大、电流变化速度大时，则恢复电压增加较快，不利于灭弧。电路为纯电阻性负载时，恢复电压等于电源电压，则有利于灭弧。2、加速电弧熄灭的方法根据上述电弧产生的物理过程可知，欲使电弧熄灭，应设法降低电弧温度和电场强度，以加强消电离作用。当电离速度低于消电离速度，则电弧熄灭。根据上述灭孤原则，常用的灭弧方法有：1）利用气体吹动灭弧这种灭弧的原理，是利用气体纵向或横向吹动电弧，使电弧冷却，因此减弱了电弧的热游离，加强了带电质点的再结合及向周围的扩散作用。使电弧受到强烈的冷却和拉长，而将电弧熄灭。一般横向吹弧的效果要比纵向吹弧的效果好。低压直流接触器中磁

6、吹式灭弧装置就是利用电弧电流本身灭弧，因而电弧电流越大，吹弧的能力也越强。栅格的作用是加强电弧气流的冷却，使去游离增强2）拉长电弧采用加快触头之间的分离速度等措施，使电弧长度迅速增长，电弧表面积迅速增大，从而提高触头间的介质击穿强度，加速电弧熄灭。电弧拉长，电弧的伏安特性向上移，发弧电压UF增高，要维持电弧燃烧所需的电压增大。从图看出L1、L2表示弧长，其L1＞L2，则UF1＞UF2。如果在UF2的条件下，把电弧拉到L1长度，则小于维持电弧燃烧的电压而灭弧。3)电弧与固体介质接触固体介质能使电弧迅速冷却，并且可以减少触头间带点质点数量，迅速提高介

7、质击穿电压，达到灭弧的目的。低压回路中，用许多镀铜薄钢片组成灭弧栅，片间距离为2～3mm，安放在触点上方的灭弧罩内。一旦发生电弧，电弧周围产生磁场，导磁的钢片将电弧吸入栅片，电弧被栅片分割成许多串联的短电弧，当交流电压过零时电弧自然熄灭。原理在于：两栅片间必须有150～250V电压，电弧才能重燃，电弧被分割后，一方面电源电压不足以维持电弧，同时由于栅片的散热作用，电弧自然熄灭后很难重燃。比灭弧栅更为简单的是采用一个用陶土和石棉水泥做的耐高温的灭弧罩，用以降温和隔弧。可用于交流和直流灭孤。4)多断点灭弧在交流电路中也可采用桥式触点。桥式触点有两处断

8、开点，相当于两对电极，若有一处断点要使电弧熄灭后重燃需要150~250V，现有两处断点就需要2x（150~250）V，所以有利于灭弧。若