高压电气及成套配电装置教材(培训)ppt课件

电工进网作业许可考试参考教材高压类理论部分 高压电器及成套配电装置
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高压电器及成套配电装置
包括断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器、电容器等 作用：在高压电路中起着控制或保护等作用。
第一节 高压电器相关知识
一、电力系统短路的基本概念 1、短路：电力系统中相与相之间或相对地之间（中性点直接接地系统而言）通过金属导
第一节 高压电器相关知识
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。
第一节 高压电器相关知识
因此在电弧电流过零时，电弧自然熄灭。此时，弧隙中同时存在着两个恢复过程，即 介质强度恢复过程和电源电压恢复过程。如果触头间的击穿电压高于触头间的恢复电 压，弧隙就被击穿，电弧重燃。反之，如果触头间的击穿电压低于触头间的恢复电压 时，电弧便熄灭。因此，交流电弧熄灭的条件是：电弧电流过零，电弧自然熄灭时， 触头间的恢复电压始终高于触头间的击穿电压。
动静导电杆
弧
室
波纹管
外壳
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
真空灭弧室内触头的技术要求
真空熄弧时触头(最重要构件)必须满足下述要求：导电好、耐弧性好、含气量低、导热 好、机械强度高和加工方便的优点。 常用材料：铜铬合金、铜合金等等
触头分闸过程中，开断电流将产生金属蒸汽电弧放电并持续在等离子体内流动，一直 到下一个电流过零点为止。电弧在接近电流零点处熄弧，金属蒸汽在几微秒内不再导 电，断口间迅速恢复绝缘。真空灭弧室真空度高于10-9 bar，6 - 20mm的触头开距 足以保证真空灭弧室的绝缘强度。
体、电弧或较小阻抗连接而形成的非正常状态。
高压电器及成套配电装置 2、短路的类型：三相短路、两相短路、两相接地短路和单相短路。
短路电流的电动力效应和热效应
短路电流通过平行导体产生的电磁效应,当两根平行导体中分别有电流对过时, 导体间将产生作用力。 同时短路电流在导体和电器中引起的热效应。
第一节 高压电器相关知识
第二节 高压断路器 真空断路器
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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
导电部分
真空灭弧室Hale Waihona Puke Baidu
绝缘部分
真空断路器
传动部分
机构部分
框架
真空断路器的组成结构
真空灭弧室
动静触头
屏蔽罩
真
空
灭
电压的降低，因此影响电力系统的正常供电。
第一节 高压电器相关知识
二、高压电器中的电弧 1、什么是电弧？电弧是电气设备运行中产生的一种物理现象,其特点是光亮很强温度很高。 2、高压电路中开关电器切断具有电流的电路时，断开的触头之间将会产生电弧。电弧温
度极高，可达5000℃以上,对电器设备有很大危害。研究电弧的目的,是要迅速熄灭电 弧,以保证电器设备运行安全。
3、短路电流的危害 1）短路电流通过电器设备时，将引起导体严重发热，造成导体温度升高甚至溶化，并且
回损坏绝缘。 2）短路电流通过电器设备时，在相间产生很大的电动力作用于导体之上，可能造成设备
的变形或损坏。 3）短路处往往有电弧产生，高温电弧会烧毁故障设备或烧伤周围人员，甚至引起火灾。 4）短路电流通过变压器、线路等阻抗元件时，将产生很大的电压降，还会引起发电机端
真空泡的工作原理
真空泡是用密封在真空中的一对触头来实现电力回路的接通与分断功能的一种电真空 器件，是利用高真空作绝缘灭弧介质。真空灭弧室中的触头断开过程中，依靠触头产 生的金属蒸汽使触头间产生电弧。当电流接近零值时，电弧洗煤。一般情况下，电弧 熄灭后，弧隙中残存的带电质点继续继续向外扩散，在电流过零后很短时间（约几微 秒）内弧隙便没有多少金属蒸汽，立刻恢复到原有的“真空”状态，使触头之间的介 质击穿电压迅速恢复，达到触头间介质击穿电压大于触头间恢复电压条件，使电弧彻 底熄灭。
第一节 高压电器相关知识
触头断开后，触头之间如果有电弧存在，则电路实际上没有被断开，直到触头间电弧 熄灭后电路才真正断开。
第一节 高压电器相关知识
交流电弧的熄灭条件 交流电弧中电流每半个周期要经过一次零值，这时电弧暂时自然熄灭，电流停止向弧 隙输入电能，弧隙介质因高温而产生的热游离迅速减弱，此时，设法加强去游离，使 弧隙介质的绝缘能力达到不会被弧隙外施电压击穿的程度，则在下半周电弧就不会重 燃而最终熄灭。因此交流电弧的熄灭条件就是电弧不发生重燃的条件。
第一节 高压电器相关知识
3、电弧产生的原因？ 在拉开刀闸时，动、静触头之间的空气原来是绝缘体为什么会形成导电的弧道呢？这 是由于此时的空气已被游离，游离状态下的空气和导体一样具有导电性能。在切断电 路时介质（如空气）由绝缘状态转变为导电状态，可分为如下几个过程： a.强电场发射： 在开关触头刚刚分离的瞬间，触头间距离s很小，虽然触头间电压U不一定很高，则可 能产生很强的电场强度E（E=U/s）。如果电场强度超过3×106V/M以上，金属触头 阴极表面的电子就会被电场力拉出而形成触头空间的自由电子。这种游离方式称为强 电场发射，也是在弧隙间最初产生电子的原因。 b.热电子发射: 在触头即将分开的瞬间，触头压力以及接触面积减小，接触电阻(Rc）增大，电能损耗 （I2Rc）增大，在触头表面出现炽热点；特别是电弧形成后，弧隙间的高温亦使触头 表面受热出现强烈的炽热点。高温使得自由电子能量增加，运动加剧，阴极表面就会 有电子跑出，形成热电子发射。 c.碰撞游离： 强电场的作用下，自由电子向阳极加速运动，具有很高的速度和巨大的动能，不断地 与其他中性质点（介质原子或分子）发生碰撞，使束缚在原子核周围的电子释放出来 ，形成自由电子和正离子，这种现象就称为碰撞游离。新产生的电子也向阳极加速运 动，同样也会使它所碰撞的中性质点游离。碰撞游离连续进行就可能导致触头间充满 了电子和离子，它具有很大的电导，在外加电压作用下，触头间介质可能被击穿而形 成电弧。