第一章15发电厂变电所电气设备

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1.5.4高压负荷开关
3.真空负荷开关
采用真空开关管的灭弧优点以及相应 的操作机构，结构简单，适用于电流小、 动作频繁的场合，有户内型和户外柱上型 两种。
主要特点：无明显电弧、可靠性好， 体积小，可用于各种成套配电装置。
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1.5.4高压负荷开关
l 触头开断初瞬间，强场发射生成自由电子； l 触头间接触面积减少，电阻增大，导致热电发射； l 碰撞游离形成电弧
l 电弧的维持与平衡
l 高温下形成气体热游离，热游离维持电弧稳定燃烧，由 于同时存在着与游离相反的去游离（复合与扩散）过程， 最终达到平衡状态。
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1.5.1电弧的危害和特点
4. 负荷开关
负荷开关适用于10KV户外安装， 用于关合负荷电流及额定短路电流，一 般作为分段开关或分支线的配电开关。
开断能力是油开关的2~4倍，单位开 断容量的重量为油开关的1/8。
主要优点：无老化现象，燃弧时间 短，触头烧损轻，无爆炸、燃烧的可能。
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1.5.5高压熔断器
l 电流互感器、电压互感器
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1.5发电厂、变电所电气设备
l 开关电弧理论 l 断路器 l 隔离开关 l 负荷开关 l 熔断器 l 仪用互感器 l 避雷器
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1.5.1电弧的产生和熄灭
l 电弧的产生和熄灭过程，实际上是介质由绝缘变为 导通和由导通又变为截止的过程。
l 每一断口上的电压减小，有利于弧隙绝缘的恢复。 l 采用多断口的结构后，每个断口上的电压可能出现
分配不均的现象。
l 由于两断口之间的导电部分对地电容的影响而引起的。 l 解决办法：断口间加均压电容（1000~2000pF）
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1.5.1多断口的电压分布
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l 利用具有优异的绝缘性能和灭弧性能的六氟化硫气体作为 灭弧介质和绝缘介质,可发展成六氟化硫组合电器。
l 其安装地点的不同，分为户内式和户外式.
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1.5.2高压断路器的技术参数
l 额定电压：断路器长时间运行能承受的正常工 作电压。
l 最高工作电压 l 220kV及以下：1.15倍额定电压 l 330kV以上：1.1倍额定电压
l 额定电流：在额定容量下允许长期通过的工作 电流
l 额定开断电流
l ：在额定电压下，断路器能可靠切断的最大电流。表明断 路器的断路能力。当电压不等于额定电压时，断路器能可 靠切断的最大电流，称为该电压下的开断电流。当电压低 于额定电压时，开断电流比额定开断电流有所增大，但有 一最大值，并称其为极限开断电流。
按安装地点：户内（GN），户外（GW）。 按绝缘子数目：单柱式，双柱式和三柱式。 按刀闸运行方式：水平旋转式、垂直旋转式。 按有无接地闸刀：带接地刀闸和不带接地刀闸。
•摆动式和插入式。
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1.5.3隔离开关
•右图为10KV
•型户内隔离 开关。1是导 电开关，靠拉 杆绝缘子2与 转动与静触头 3接通电路。 隔离开关的拉 合由6完成。
l 如果去游离的强度大于游离的强度，弧隙中导电质点的数目 减少，电导下降，电弧越来越弱，弧温下降，使热游离下降 或停止，最终导致电弧熄灭。
第一章15发电厂变电l 交流电弧电流每半个周期(0．01s)均通过一次 自然过零值，这有利于交流电弧的熄灭(直流电 弧相对困难些)。
1.5.1近阴极效应的应用
l 电流接近零值时，电弧温度下降，热游离强度降低，但弧 隙空间仍有较多的电子和正离子存在。在电流过零后，触 头的电极极性已经改变，在电场的作用下，自由电子快速 地向新阳极运动，而为电子质量1000多倍的正离子则基 本未动，于是在阴极附近形成了正空间电荷层，同阴极之 间形成一个绝缘层，它能耐受150～250V的电压，称为起 始介质强度。此介质强度的大小与电极状态和材料有关， 在冷阴极情况下可达到250V。弧隙中近阴极层以外的空 间仍被正负离子所充满，电位变化不大.
l 近阴极效应对低压短弧的熄灭具有重要意义.
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1.5.1近阴极效应图
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1.5.1低压开关中采用灭弧栅装置
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1.5.1利用固体介质的狭缝灭弧
l 狭缝灭弧装置，由石棉水泥或陶土材料压制成 的灭弧罩和磁吹装置构成。
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l 利用灭弧介质(如气体、油等)在灭弧室中吹动电弧 l 吹弧有纵吹和横吹两种方式
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1.5.1开关电器中熄灭交流电弧的基本方法
l 采用多断口
l 多断口使电弧的总长度加长，从而导致弧隙电导下 降；每个断口的行程缩短，可以加快触头的分离速 度，促使弧隙电导迅速下降，弧隙绝缘强度恢复得 快。
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1.5.1电弧的熄灭条件
l 去游离过程是指自由电子和正离子相互吸引而中 和的过程。
l 去游离的主要方式是复合与扩散。
l 异性带电质点相遇，电荷中和成为中性质点的现象称为复合； l 扩散是指电弧中的自由电子和正离子散溢到电弧外面，并与
周围未被游离的冷介质相混合的过程。
l 电弧的熄灭条件：去游离的作用大于游离。
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1.5.2
l 额定断流容量
l 表明断路器的切断能力。在三相电路中，其大小等 于额定电压与额定开断电流乘积的1.732倍
l 动稳定电流
l 断路器在冲击短路电流的作用下，承受电动力的能 力。其值由导电和绝缘等部件的机械强度决定。
l 热稳定电流
l 断路器在某一规定时间范围内允许通过的最大电流。 表明断路器承受短路电流热效应的能力。
1.5.4高压负荷开关
2.压气式高压负荷开关
压气式高压负荷开关为框架式结构， 三相回路部件由六只环氧树脂支件固定， 动触杆上下运动时在空腔内的活塞形成 压气，由顶部的耐弧塑料喷口喷出，吹 动电弧，使之熄灭。
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1.5.4高压负荷开关
压气式高压负荷开关特点：
1）三相可自动脱扣； 2）无六氟化硫泄漏 ； 3） 采用压气灭弧，稳定可靠； 4）体积小，便于安装； 5）构成简单，便于接线； 6）价廉、维护简单、更换方便。
l 多油断路器：油除了作灭弧介质和触头开断后绝缘外，还 作为带电部分对地绝缘
l 少油断路器：油只作灭弧介质和触头间的绝缘
l 压缩空气断路器(简称空气断路器)
l 利用压缩空气作为灭弧介质触头开断后的绝缘介质，带电 部分对地绝缘采用瓷件或其他介质。
l 真空断路器
l 利用真空的高介质强度来灭弧
l 六氟化硫(SF6)断路器
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2020/11/27
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1.5发电厂、变电所电气设备
l 发电厂：生产电能的场所 l 变电所：分配电能的场所 l 设备需求：
l 发电机、变压器 l 开关设备
l 断路器、隔离开关、接地开关、负荷开关、熔断器 l 保护设备
l 熔断器、避雷器、电抗器等 l 测量设备
一、熔断器的作用
高压熔断器一般用在35KV以下电压 等级的小容量电网中。它由熔断器管、 接触导电体、绝缘支持体等组成。
熔体串联在被保护回路中，当电流 超过一定数值时，熔体发热熔断，达到 切断电路保护电网和设备的目的。
2.按操作方式分： 手动操作和电动操作负荷 开关。
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1.5.4高压负荷开关
几种常用负荷开关：
1.产气式负荷开关
产气式负荷开关采用了相应的产气型 绝缘材料，在电路电弧开断时，产气材 料产生气压，以一定方向吹动电弧，使 其拉长熄灭，从而起灭弧作用。
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l 合闸时间
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1.5.2
l 分闸时间
l 从发出分闸命令(分闸线圈通电)起至断路器开断至三 相电弧完全熄灭时所经过的时间。
l 分为断路器固有分闸时间和电弧熄灭时间。一般为 0.06~0.12s。
l 分闸时间小于0.06s的断路器，称为快速断路器 l 固有分闸时间：发出分闸命令起到灭弧触头刚刚分
l 电弧中的发热过程和电弧与周围介质间的热交 换过程，对电弧的持续燃烧或熄灭起着重要的 作用。
l 在交流电弧的灭弧中，应充分利用交流电流的 自然过零点，采取有效的措施，加大弧隙间去 游离的强度，使电弧不再重燃，最终熄灭。
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1.5.1开关电器中熄灭交流电弧的基本方法
l 吹弧
l 电弧本质上是一种气体放电现象。 l 电弧燃烧时，产生很高的高温，中心区温度可达到
10000K以上，表面温度也有4000K；同时发出强烈的 白光，故称弧光放电为电弧 l 电弧的高温，可能烧坏电器触头和触头周围的其他部 件。如果电弧较长时间不能熄灭，将会引起电器被烧 毁甚至有爆炸的可能，危及电力系统的安全运行，造 成人员的伤亡和财产的重大损失。 l 由于电弧是一种气体导电现象，所以在开关电器中， 即使电器触头已经分开，但是在触头间只要有电弧的 存在，电路就没有断开，回路电流仍然存在。
l 隔离开关断点间应有足够的距离和可靠绝缘。 l 具有足够的短路稳定性，包括动稳定和热稳定。 l 隔离开关应结构简单，动作可靠。 l 带有接地闸刀的隔离开关应有保证操作顺序的闭锁装
置，供检修和检修后恢复正常运行。
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1.5.3隔离开关
二、隔离开关的典型结构 1.隔离开关的分类
a)将停役电气设备与电网隔离，形成电气设备检 修断口，建立可靠的绝缘回路。