高低压电器复习

压指的是线电压，并在铭牌上予以标明。按照国家标准的规定，其
电压等级有：10kV；35Kv；60kV；110kV；220kV；330kV；
500kV各级。
（2）最高工作电压
因为在输电线路上有电压损耗，那么在线路供电端的额定电压
就会高于线路受电端的额定电压，这样断路器就可能在高于额定电
压的情况下长期工作，因此规定了断路器的最高工作电压这一指标。
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1、按用途分类高压电器可分为几种?它们的功能如何?
A、开关电器：用来关合及开断电路的电器 （1）断路器——DK 在电路正常工作和发生故障（例如发生短路）时关合和开断电路 （2）隔离开关——G 将高压设备与电源隔离，以保证检修工作人员的安全 （3）熔断器——RN 在电路发生过载或短路时依靠熔件的熔断开断电路 （4）负荷开关——FW 在电路正常工作或过载时关合和开断电路，它不能开断短路电流 （5）接地开关。 一般用于降压变压器的高压侧 人为地制造接地以增大短路短路电流，促使断路器动作。
电流值，一般用有效值来表示。
（8）合闸时间 自发出合闸信号起，到断路器的主触头刚刚接通为止的一段时间， 称为断路器的合闸时间。
对断路器合闸时间的要求不高，但应尽可能的稳定。我国生产 的断路器合闸时间一般均小于或等于0.2s。
（9）分闸时间 是指从分闸线圈接通起，到断路器三相电弧完全熄灭为止的一段时 间。分闸时间包括断路器的固有分闸时间和电弧存在的时间。
高压油断路器的灭弧措施：微观机理为利用变压器油作为灭弧介 质，外部特性措施为利用自能式的变压器油蒸汽吹弧或外能式吹弧， 为长弧灭弧法。
高压SF6断路器的灭弧措施，利用微观机理的改变电弧区域介质， 由于SF6气体有较高的导热率，弧心表面具有很高的温度梯度，冷 却效果显著，同时SF6在电弧中热游离作用强烈，弧心存在
B、限制电器：用来限制电路中电压或电流的电器 （1）电抗器——Ｌ 主要用来限制电路中的短路电流。某些类型的熔断器也补有充限高制压短电路器
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用来限制电路中出现的过电压或过电流的电器
C、变换电器：用来变换电路中的电压和电流使之便于检测的电器。
（1）电流互感器 ——ＬＨ
剌），在静电场力的作用下，离开电极表面，加速通过真空间隙轰 击电极，使电极和团粒的温度升高，蒸发出高温金属蒸汽；
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（3）强电场发射--金属蒸汽： 触头表面尖端突起部分的电场极强，因强电场发射自由电子所
形成的电子束轰击阳极，也可使阳极发热，蒸发出金属蒸汽。
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着大量单体的S、F及其离子等，电弧燃烧过程中，电网注入弧隙 的能量比空气和油等作灭弧介质的断路器低得多。因此，触头材料 烧损较少，电弧也就比较容易熄灭。
SF6气体的强负电性，气体分子或原子生成负离子的倾向性强， 由于负离子与正离子极易复合还原为中性分子和原子。因此，弧隙 空间导电性的消失过程非常迅速。弧隙电导率很快降低，从而促使 电弧熄灭。
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短路电流。 （5）接地开关 高压与超高压线路检修电气设备时，为确保人身安全，可用接地开 关进行接地。接地开关可用来人为造成电力系统的接地短路，以达 到控制和保护的目的。
二、简述电弧产生的一般过程，高压真空断路器电弧又是如何产生 的？
触头分断时，在刚出现断口之际，由于两触头间距离极小，其 间将形成很强的电场，使阴极中的自由电子溢出到气隙中并向阳 极加速运动，这称为场致发射。
由于当真空断路器在刚刚分离时，触头间接触压力减小，触
头会由面接触变为点接触（因此在触头间会形成金属小桥），使电 流集中流过金属桥。在分断过程中，金属桥被拉长，截面减小，电 阻增大，桥上耗散功率大，温度急剧升高，金属桥熔化并产生高温 金属蒸汽；
（2）金属团粒--金属蒸汽： 触头表面结合不牢固的金属团粒（如金属加工时残留的毛
（4）改变触头的形状与材料：真空间隙的击穿机理只同电极情况 有关，可通过改变触头的形状与材料提高击穿电压。
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四、从操纵（动）机构角度，比较低压断路器与高压断路器的差 异。
低压断路器操作机构只有一个，为自由脱扣器，其它分闸脱扣器， 如分励、电压、电流、热、时间等脱扣器与自由脱扣器通过机械联 接作为一个整体。合闸方式有手动、电磁铁、电动机通过自由脱扣 器完成。
Hale Waihona Puke Baidu
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（2）存在截流现象：在真空环境中气体粒子的扩散能力很强，当 单阴极斑点的电弧电流较小时，阴极斑点产生的金属蒸汽和带电粒 子将可能由于不能补偿扩散的损失，而引起电弧燃烧的不稳定或自 行熄灭。
（3）利用扩散效应：开断真空电弧时，由于弧柱内外的压力与密 度差别都很大，所以弧柱内的金属蒸气与带电质点会不断向外扩散。 断口间的介质绝缘强度迅速恢复，只要介质绝缘强度的恢复速度大 于电压恢复上升速度，电弧最终熄灭。
（4）额定开断电流 它是断路器在额定电压下能可靠切断的最大电流，称为额定开断电 流。 （5）额定断流容量 又称额定遮断容量或开断能力。一个断路器额定断流容量与额定开 断电流、额定线电压有关，即用额定开断电流与额定线电压的乘积 的√3倍来表示。 （6）动稳定电流 它是指断路器在合闸位置时所允许通过的最大短路电流，又称极 限通过电流。断路器在通过这一短路电流时，不会因电动力的作 用而发生任何的机械损坏。
电弧电压：u uK uA l uh
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采用拉长电弧长度 l ，使得维持电弧燃烧的弧柱区电压 l uh 增大，此为长弧灭弧法。而便近极区电压 uK uA 增大，为短弧
灭弧法。对交流电弧还存在电流过0时重燃的近阴极效应。
2、从微观机理的去游离角度，灭弧措施还有： 冷却灭弧与改变电弧区域介质两类措施。
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一、高压电器中的开关电器分类与作用
高压电器中的开关电器主要用来关合与分断正常电路与故障电 路，或用来隔离高压电源。根据其功能的不同又可分为：
（1）高压断路器 它能关合与分断正常情况下的各种负载电路， 又能在故障情况下关合与开断短路电流，而且还能实现自动重合闸 的要求。它是高压电器中一种功能最为全面的电器。
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五、简述高压熔断器与低压熔断器是如何利用熔体材料与变截面实 现不同的要求的。
在低压熔断器中，利用变截面与冶金效应，可实现同一熔体实现
过载与短路保护。如下图所示，过载时，A处温度最高，低熔点材 料先熔化，并在冶金效应下，其中的高熔点材料降低熔点而在B处 先熔化，开口大，利于灭弧 。
高压断路器操动机构完成断路器的分合闸功能，而分合闸信号的 感测并不作为高压断路器的基本构成，通常由相关的继电控制线路 完成。区别之二，高压断路器操动机构形式多样化，与低压断路器 只有自由脱扣一种不同，常见的操动机构有：手动操动机构、电磁 操动机构、弹簧操动机构、液压操动机构、气动操动机构、电动机 操动机构、重锤操动机构等。
另一方面，介质的放电现象是由于电场、热、光的作用下，介 质里的中性分子产生自由电子、正、负离子的结果。称为游离作 用。 在电子高速运动过程中，高温使电极间原有介质中性原子出 现热游离，在高速电子撞击下，中性原子还会出现撞击游离。
因此，电场作用下，大量带电粒子作定向运动形成电流，于是绝 缘的气体就变成了导体，致使两个触头间出现高温的带电粒子流
（7）热稳定电流 当短路电流通过断路器时会使导电部分发热，其热量与电流的平 方成正比。所以当断路器通过短路电流时，有可能使触头熔焊直至
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损坏断路器。因此断路器规定了在一定的时间内（1、4、5、10s）
的热稳定电流。热稳定电流是断路器在规定时间内允许通过的短路
按照国家标准规定，对于额定电压在220kV以下的断路器其最高工
作电压为额定电压的1.1~ 1.15倍；对于 330kV的断路器规定为额
定电压的1.1倍。
（3）额定电流 是指铭牌上所标明的断路器在规定环境温度下可以长期通过的最 大工作电流。
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断路器长期通过额定电流时，断路器导电回路各部件的温升均不得 超过允许值。
按照安装地点分
（1）户内式：装在建筑物内，一般工作在35kV及以下的电压等
级。
（2）户外式：适用于安装在露天，一般工作在35kV及以上的电压
等级。
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3、高压断路器的技术参数有哪些？
高压断路器主要的技术参数：
（1）额定电压 ：是指断路器所能承受的正常工作电压。额定电
（2）高压熔断器 当线路中电流超过一定的限度或出现短路故障时能够自动开断
电路。电路开断后，熔断器必须人工更换部件后才能再次使用。 （3）高压隔离开关
用来隔离电源或电路。隔离开关只能开断很小的电流，例如长度 很短的母线空载电流，容量不大的变压器空载电流等。
（4）高压负荷开关 只能在正常工作情况下关合与开断各种负载电路，但不能开断
高压负荷开关主要工作在10~35kV的小容量配电系统中； 用来开 断和关合负荷电流及规定的过载电流，也可用来开断和关合电容器 组和大容量输电线路中的空载变压器和空载线路。但不能分断短路 电流。
高压接地开关人为地制造接地以增大短路短路电流，促使断路器 动作。具备一定的短路关合能力和动、热稳定性，但它不能开断 负荷电流和短路电流，故没有灭弧装置。
而对于高压熔断器，过载时，A点先熔化，维持一个小间隙的电弧 燃烧，有利用避免线路产生过电压。
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六、高压隔离开关、高压负荷开关、高压接地开关分断与接通能
力有何区别？
高压隔离开关主要用在分闸后建立可靠的绝缘间隙将被检修线路 和设备与电源分开，只有分断与接通小电流的能力。
用来变换电路中的电流，以便供电给测量仪表、继电器或自动装
置，并使之与高压电路隔离的电器。
（2）电压互感器——ＹＨ
用来变换电路中的电压，以便供电给测量仪表、继电器或自动装
置，并使之与高压电路隔离的电器。
D、组合电器：将上述几种电器，按一定的线路装配成一个电器
整体的电器组合为组合电器。
2、按照安装地点高压电器如何分类?
从外部特性，利用吹弧拉长电弧的原理，灭弧室的可动部分带动 压气装置，靠分闸过程中活塞与气缸的相对运动，造成短时间的气 压升高，产生吹弧作用来带动灭弧，典型的有单压式、双压式、旋 弧式措施。
真空断路器利用微观机理： （1）不存在撞击游离：在真空中，气体分子稀少，电子的自由行 程达要比一般真空断路器的间隙大得多，即使真空间隙中存在自由 电子也不可能由于电子和分子发生碰撞电离导致间隙击穿。
因此可以说，真空电弧的形成是一个电离的过程。真空电弧是电 离状态下的金属蒸汽形成的电弧。
三、简述电弧的灭弧原理，并分析高压油断路器、高压SF6断路器、 高压真空断路器的灭弧措施。
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电弧的灭弧原理可从外部特性与微观机理两方面入手： 1、从电弧外部特性看：
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“电弧”。可以看出，电弧的产生实际上是一种介质将被击穿的放 电现象，也是一种电子游离过程。
真空环境下，电极间的介质游离现象（热游离和撞击游离）
可忽略，真空电弧在触头带电流分离时，是触头间的电离状态下的 金属蒸汽形成的电弧。
产生金属蒸汽的原因如下： （1）金属小桥--金属蒸汽：
运动中带电的金属团粒与电极间形成强电场，此电场可使团粒和 电极表面发射大量自由电子。当高速运动的自由电子穿过高温金 属蒸汽时，使金属原子电离产生带电离子。离子的定向移动形成 传导电流。
电极表面发射自由电子的尖端或突起，很快发展成为阴极斑点，
其温度极高，不断蒸发金属蒸汽，补充金属蒸汽的损失，阴极斑 点发射的电子又电离金属蒸汽，补充离子的损失，触头间的预放 电电流就变成自持的真空电弧。