高压电器及成套配电装置全解
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高压电器及成套配电装置
概述: 高压电器是电力系统中的重要设备。在电力系统中,在 各行各业生产以及民用生活中广泛使用。在电能的生产、输送 和分配过程中，高压电器在电力系统中,起到控制、保护和测 量的作用。高压电器性能的优劣直接影响到电力系统的稳定和 安全运行。高压电器的正确使用和运行维护，对企业经济效益
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六氟化硫断路器
▪ (3）：六氟化硫断路器：六氟化硫（SF₆）断 路器是采用具有优质绝缘性能和灭弧性能的 SF₆气体作为灭弧介质的断路器。其优点：绝 缘性能好，灭弧性能强、不可燃、体积小
高压断路器的主要参数
▪ （1）：额定电压：（kv）是指断路器正常工作时能承受的最高工作电 压,它决定于断路器的绝缘水平。常用断路器的额定电压等级： （kv） 3、 6、 12、 24、40.5、72.5、126、„（kv）
真空灭弧室
– 特点：整个寿命期内真空有保证
▪ ①瓷壳好，质地细腻，光滑无杂 色，如玉石与航空陶瓷共用，减 少漏气的可能；
▪ ②真空电弧冶炼触头含气量特低， 在触头烧蚀时，释放出来的气体 造成真空度下降的影响大大降低。
▪ 开断原理先进，31.5kA以下采用 杯状横磁场，31.5kA以上采用纵 磁场。触头的平面较规则，电场 分布极佳，所需开距小，即可达 到断口耐压的要求，开断的截流 质低
▪ （4）：关合电流：（kA）是指断路器在短路故障情况下进行操作时， 都能保证断路器可靠关合,不会发生触头熔焊及电动力损害机械，开关所 允许通过的最大短路电流
一、真空断路器的特点
▪ 具有体积小、重量轻、 噪音小、无可燃物、维 护工作量少等突出的优 点。尤其适用于频繁操 作及故障较多的场合。
真空断路器的组成结构
▪ 触头间的恢复电压大于触头间的介质击穿电压，电 弧将重燃，反之触头间的恢复电压小于触头间的介 质击穿电压，电弧将彻底熄灭。
第二节 高压断路器
▪ 1：用途：断路器是高压开关设备中最重要、 最复杂的一种，既能切换正常负载，又可排 除短路故障，同时承担着控制和保护双重任 务
▪ 2：类型：有高压断路器的类型很多，一般可 接下列方法分类： 按安装地点分可分为户内 式和户外式两种，按灭弧原理和灭弧介质可 分为油断器、真空断路器、六氟化硫（FS6） 断路器等。
▪ B：少油断路器—少油断路器中的绝缘油.主要作为灭弧介质 使用，而带电部分与地之间的绝缘主要采用瓷瓶或其他有机 绝缘材料。 优点：用油量少、耗材少、价格低廉。 缺点： 需要定期检修、有引起火灾与爆炸的危险
真空断路器
▪ (2）：真空断路器一一真空断路器是利用 ‘真空’作绝缘介质和灭弧介质的一种断路 器,所谓的“真空”可以理解为一种压强低于 10⁻⁴ mm汞柱密封容器，其空间内气体分子 极为稀少，将开关的动、定触头安装在一个 “真空”的密封容器中，（又称真空灭弧室） 而制成的一种断路器
▪ （2）：拉长电弧（或将长弧分成几个短弧）— 采用加快触头之间的分 离速度（或分成多个断口）等措施，使电弧的长度迅速拉长、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.
▪ （3）：电弧与固体介质接触：当电弧与优质固体灭弧介质（如石英砂 等）接触时，固体介质能使电弧迅速冷却，使触头间的带电质子点急剧 减少，迅速提高介质击穿电压，从而达到加速电弧熄灭的目的。
油断路器
▪ (1）：油断路器一一采用绝缘油作为灭弧介质的断路器，称 为油断路器。它可分为多油断路器和少油断路器。 A：多油 断路器一一多油断路器中的绝缘油除作灭弧介质使用外，还 作为触头断开后触头之间的主绝缘以及带电部分与接地外壳\ 之间的主绝缘使用。 优点：加工工艺要求不高、耐用、价格 较低。 缺点：用油量多、金属耗材量大、体积较大、易发生 火灾或爆炸
和社会效益上具有重大的意义。
第一节 开关电器中的电弧
▪ 开关电器中电弧的产生与熄灭 1 电弧是一个客观存在的物理现象，它有利有
弊。利：在工程上电弧焊接和电弧冶炼技术 是直接利用电弧的特性来进行生产，为人类 利用。 弊：在开关电器中，当接通或断开电 路时，触头间产生的电弧是有害的，要求电 弧被尽快熄灭。
▪ （2）：额定电流：（A）是指断路器在规定的环境温度下，开关长期允 许通过的最大工作电流（有效值）。我国规定环境温度为﹢40℃。常用 断路器的额定电流等级为： 200A、 400A、 630A、 1000A、 1250A、 1600A、 2000A、 3150A„„ 。
▪ （3）：额定开断电流：（kA）是指断路器在额定电压下断路器能够可 靠开断的最大短路电流值，它是表明断路器灭弧能力的技术参数。
电弧的产生：
具体过程为：当开关电器用来开断电路时，触头在分离过程中，由于动、 静触头间的接触压力在触头刚分离时，由于触头的开距很小，开距间电 场强度很高，负极的触头在高温和接触面积不断下降和减少，接触电阻 迅速增大，开距间的温度将急剧升高，另一方面在强电场的作用下，将 发生热电子发射和强电场发射。由负极发射出的电子在电场力的具体过 程为：当开关电器用来开断电路时，触头在分离过程中，由于动、静触 头间的接触压力在触头刚分离时，由于触头的开距很小，开距间电场强 度很高，负极的触头在高温和接触面积不断下降和减少，接触电阻迅速 增大，开距间的温度将急剧升高. 在高速运动的电子流向正极的过程中， 不断与气体分子碰撞，当积累足够大的动能时，可使中性气体分子分离 成自由负电子和正离子，这一过程称为碰撞游离。 由此连续不断的碰撞 游离，具有很大的电导，在外加电场作用下，气体介质开始被击穿，而 形成弧光放电。弧光放电时，其温度高达5000---13000度.
电弧熄灭方法：
▪ （1）：气体吹动电弧—是利用温度较低的气体、吹动电弧，吹动电弧 的气流会使电弧温度降低，并带有大量电质子点，从而提高了弧隙的介 质击穿电压，使电弧加速熄灭。接照吹动电弧气体的方向不同，吹动电 弧的方法可分为：纵向吹动（纵吹）和横向吹动（横吹）两种。 纵吹： 为气体吹动方向与电弧轴向平行的吹弧方式。 横吹：为气体吹动方向与 电弧轴向相互垂直的吹动方式。
概述: 高压电器是电力系统中的重要设备。在电力系统中,在 各行各业生产以及民用生活中广泛使用。在电能的生产、输送 和分配过程中，高压电器在电力系统中,起到控制、保护和测 量的作用。高压电器性能的优劣直接影响到电力系统的稳定和 安全运行。高压电器的正确使用和运行维护，对企业经济效益
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六氟化硫断路器
▪ (3）：六氟化硫断路器：六氟化硫（SF₆）断 路器是采用具有优质绝缘性能和灭弧性能的 SF₆气体作为灭弧介质的断路器。其优点：绝 缘性能好，灭弧性能强、不可燃、体积小
高压断路器的主要参数
▪ （1）：额定电压：（kv）是指断路器正常工作时能承受的最高工作电 压,它决定于断路器的绝缘水平。常用断路器的额定电压等级： （kv） 3、 6、 12、 24、40.5、72.5、126、„（kv）
真空灭弧室
– 特点：整个寿命期内真空有保证
▪ ①瓷壳好，质地细腻，光滑无杂 色，如玉石与航空陶瓷共用，减 少漏气的可能；
▪ ②真空电弧冶炼触头含气量特低， 在触头烧蚀时，释放出来的气体 造成真空度下降的影响大大降低。
▪ 开断原理先进，31.5kA以下采用 杯状横磁场，31.5kA以上采用纵 磁场。触头的平面较规则，电场 分布极佳，所需开距小，即可达 到断口耐压的要求，开断的截流 质低
▪ （4）：关合电流：（kA）是指断路器在短路故障情况下进行操作时， 都能保证断路器可靠关合,不会发生触头熔焊及电动力损害机械，开关所 允许通过的最大短路电流
一、真空断路器的特点
▪ 具有体积小、重量轻、 噪音小、无可燃物、维 护工作量少等突出的优 点。尤其适用于频繁操 作及故障较多的场合。
真空断路器的组成结构
▪ 触头间的恢复电压大于触头间的介质击穿电压，电 弧将重燃，反之触头间的恢复电压小于触头间的介 质击穿电压，电弧将彻底熄灭。
第二节 高压断路器
▪ 1：用途：断路器是高压开关设备中最重要、 最复杂的一种，既能切换正常负载，又可排 除短路故障，同时承担着控制和保护双重任 务
▪ 2：类型：有高压断路器的类型很多，一般可 接下列方法分类： 按安装地点分可分为户内 式和户外式两种，按灭弧原理和灭弧介质可 分为油断器、真空断路器、六氟化硫（FS6） 断路器等。
▪ B：少油断路器—少油断路器中的绝缘油.主要作为灭弧介质 使用，而带电部分与地之间的绝缘主要采用瓷瓶或其他有机 绝缘材料。 优点：用油量少、耗材少、价格低廉。 缺点： 需要定期检修、有引起火灾与爆炸的危险
真空断路器
▪ (2）：真空断路器一一真空断路器是利用 ‘真空’作绝缘介质和灭弧介质的一种断路 器,所谓的“真空”可以理解为一种压强低于 10⁻⁴ mm汞柱密封容器，其空间内气体分子 极为稀少，将开关的动、定触头安装在一个 “真空”的密封容器中，（又称真空灭弧室） 而制成的一种断路器
▪ （2）：拉长电弧（或将长弧分成几个短弧）— 采用加快触头之间的分 离速度（或分成多个断口）等措施，使电弧的长度迅速拉长、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.
▪ （3）：电弧与固体介质接触：当电弧与优质固体灭弧介质（如石英砂 等）接触时，固体介质能使电弧迅速冷却，使触头间的带电质子点急剧 减少，迅速提高介质击穿电压，从而达到加速电弧熄灭的目的。
油断路器
▪ (1）：油断路器一一采用绝缘油作为灭弧介质的断路器，称 为油断路器。它可分为多油断路器和少油断路器。 A：多油 断路器一一多油断路器中的绝缘油除作灭弧介质使用外，还 作为触头断开后触头之间的主绝缘以及带电部分与接地外壳\ 之间的主绝缘使用。 优点：加工工艺要求不高、耐用、价格 较低。 缺点：用油量多、金属耗材量大、体积较大、易发生 火灾或爆炸
和社会效益上具有重大的意义。
第一节 开关电器中的电弧
▪ 开关电器中电弧的产生与熄灭 1 电弧是一个客观存在的物理现象，它有利有
弊。利：在工程上电弧焊接和电弧冶炼技术 是直接利用电弧的特性来进行生产，为人类 利用。 弊：在开关电器中，当接通或断开电 路时，触头间产生的电弧是有害的，要求电 弧被尽快熄灭。
▪ （2）：额定电流：（A）是指断路器在规定的环境温度下，开关长期允 许通过的最大工作电流（有效值）。我国规定环境温度为﹢40℃。常用 断路器的额定电流等级为： 200A、 400A、 630A、 1000A、 1250A、 1600A、 2000A、 3150A„„ 。
▪ （3）：额定开断电流：（kA）是指断路器在额定电压下断路器能够可 靠开断的最大短路电流值，它是表明断路器灭弧能力的技术参数。
电弧的产生：
具体过程为：当开关电器用来开断电路时，触头在分离过程中，由于动、 静触头间的接触压力在触头刚分离时，由于触头的开距很小，开距间电 场强度很高，负极的触头在高温和接触面积不断下降和减少，接触电阻 迅速增大，开距间的温度将急剧升高，另一方面在强电场的作用下，将 发生热电子发射和强电场发射。由负极发射出的电子在电场力的具体过 程为：当开关电器用来开断电路时，触头在分离过程中，由于动、静触 头间的接触压力在触头刚分离时，由于触头的开距很小，开距间电场强 度很高，负极的触头在高温和接触面积不断下降和减少，接触电阻迅速 增大，开距间的温度将急剧升高. 在高速运动的电子流向正极的过程中， 不断与气体分子碰撞，当积累足够大的动能时，可使中性气体分子分离 成自由负电子和正离子，这一过程称为碰撞游离。 由此连续不断的碰撞 游离，具有很大的电导，在外加电场作用下，气体介质开始被击穿，而 形成弧光放电。弧光放电时，其温度高达5000---13000度.
电弧熄灭方法：
▪ （1）：气体吹动电弧—是利用温度较低的气体、吹动电弧，吹动电弧 的气流会使电弧温度降低，并带有大量电质子点，从而提高了弧隙的介 质击穿电压，使电弧加速熄灭。接照吹动电弧气体的方向不同，吹动电 弧的方法可分为：纵向吹动（纵吹）和横向吹动（横吹）两种。 纵吹： 为气体吹动方向与电弧轴向平行的吹弧方式。 横吹：为气体吹动方向与 电弧轴向相互垂直的吹动方式。