电气设备培训课件

图2—10 真空灭弧室的结构
1一静触头； 2一动触头； 3一屏蔽罩； 4一波纹管； 5一与外壳封接的金属法兰盘； 6一波纹管屏蔽罩； 7一玻壳
真空断路器
上接线端子
绝缘套筒内有真 空灭弧室及触头
下接线端子
பைடு நூலகம்
二次接线插头
手车式框架
VS1-12真空断路器
就地操作箱
续上页
VSm－12真空断路器（配永磁操动机构）
操作、可靠性高且无燃烧爆炸的危险。
缺点：要求制造断路器的加工精度很高，密封性能要好，对 SF6气体的检测控制更严，因而造价较其它断路器要高。
适用场所 应用在需频繁操作及有易燃易爆危险的场所以及超高压电力
系统中，用以通断主电路。
三、隔离开关
少油断路器工作原理
工作原理：
➢ 跳闸时导电杆向下运动。当导电杆离开静触头座时，便产 生电弧，使绝缘油分解，形成封闭气泡，使静触头周围的 油压剧增，迫使静触头座内的钢球（逆止阀）上升，堵住 中孔。这时电弧在近乎封闭的空间燃烧，使灭弧室内的压 力迅速提高。当导电杆继续向下运动，相继打开一、二、 三道横吹口及下面纵吹口时，油气混合体强烈地横吹和纵 吹电弧，同时导电杆向下运动，在灭弧室内形成附加油流 射向电弧。由于这种机械油吹和上述纵横吹的综合使用， 使电弧在很短时间内迅速熄灭。
(4)热游离
➢ 当电弧产生以后，介质分子在高温作用下，产生迅速且不规 则的运动，并有很大的动能，它们相互碰撞时，同样可游离 出自由电子和正离子，这种靠高温产生游离的方式，称为热 游离。
➢ 热游离是维持电弧燃烧的主要原因。
二、熄灭电弧的常用方法
（1）冷却灭弧法：
➢ 降低电弧的温度，使离子运动速度减慢，这样不但使热游 离作用减弱，同时离子的复合作用也增强，有利于电弧的 熄灭。在交流电弧中，当触头间电压过零时，复合现象特 别强烈。复合的速度也与电弧的温度有关，温度愈低，复 合作用就愈强烈，因此电弧就愈易熄灭。
上述灭弧方法中，通常以冷却灭弧为基础，再配合其他灭弧方法， 构成各种开关电器的灭弧装置。如高压隔离开关采用冷却灭弧 加速拉灭弧；在充填石英砂的管形熔断器中，利用狭缝灭弧加 冷却灭弧；在低压自动空气开关、接触器和带灭弧罩的刀开关 中，采用短弧灭弧加冷却灭弧的方法；在压缩气断路器及负荷 开关中，广泛利用气吹灭弧的方法。近年来，采用SF6作为高 压断路器、高压负荷开关的灭弧介质，以及真空灭弧法应用于 真空断路器中，都得到了广泛的应用，取得了良好的效果。
三、电气触头
➢ 电气触头是开关电器的重要部件。开关电器工作的可靠程度，与触头 的结构和状况有着密切的关系。高低压开关电器的电气触头必须满足 以下几项基本要求:
(1)具有足够的断流能力。在开断所规定的最大负荷电流或短路电流时， 触头不应被电弧过度烧损，更不应发生熔焊现象。为了保证触头在闭 合时尽量减少触头电阻，而在通断时又使触头能经受电弧高温的作用， 因此有些开关的触头分为工作触头和灭弧触头两部分。工作触头采用 导电性好的铜(或镀银)触头，灭弧触头则采用耐高温的铜钨等合金触 头。通路时，电流主要由工作触头通过。通断电流时，电弧基本上在 灭弧触头间产生，不致使工作触头烧损。
ZW7系列断路器适用于三 相交流50Hz，40.5kV电力 系统中，作为分，合负荷 电流，过载电流及短路电 流之用。它既可用于发电 厂，变电所（站）对电力 设备和电力线路的控制和 保护，也可用于频繁操作 的场所。是40.5kV老变电所 无油化改造的更新换代的 理想产品。
高压真空断路器的适用场所与特点
图2－5 吹弧方式 a)横吹 b)纵吹 1-电弧；2-触头
图2－6 磁力吹弧 1-磁吹线圈；2-灭弧触头；3-电弧
二、熄灭电弧的常用方法
（6）真空灭弧法：
真空具有较高的绝缘强度，如将开关触头置于真空容器中，则当 电流过零时即能熄灭电弧。为防止产生过电压，应当不使触头 分开时电流突变为零。为此，宜在触头间产生少量金属蒸汽， 以便形成电弧通道。当交流电流自然下降过零前后，这些等离 子态的金属蒸汽便在真空中迅速飞散而熄灭电弧。
常重要的。
一、电弧的形成
（1）强电场发射 ➢ 触头刚分离的瞬间，触头间具有很高的电场强度E(V/m)，当
E大于一定值时，金属触头表面的电子被将从阳极拉出，成为 自由电子，在电场力的作用下，自由电子向阳极加速运动。 这种现象称强电场发射。
（2）热电发射
➢ 触头即将分开的瞬间，由于触头间压力和接触面积减小，接 触电阻R增大，从而电能损耗I2R增大，在阳极表面出现炽热 点。金属触头在高温作用下，亦将发射电子，这种现象称热 电发射。
（4）狭缝灭弧法： 利用狭缝窄沟灭弧是使电弧与固体介质接触，将电弧冷却，加强去游离。 同时电弧在狭缝窄沟中燃烧，压力增大，特别是有产气材料时使去游离 作用更加强烈，有利于电弧的熄灭。有的熔断器在熔管中充填石英砂， 就是利用狭沟灭弧原理。有一种用耐弧的绝缘材料(如陶瓷)制成的灭弧 栅，也同样利用了这种狭沟灭弧原理，如图2－4所示。
一、电弧的形成
（3）碰撞游离
➢ 向阳极运动的自由电子，在运动过程中，碰撞到中性介原子， 使其外围电子被撞出，分离成为自由电子和正离子的现象称 为碰撞游离。
➢ 当触头间的自由电子、正离子达到一定浓度时，中性介质被 击穿变成了导电体，在外加电压作用下，大量的电子连续流 向阳极，形成电流，开始了弧光放电。这是电弧产生的最初 阶段，随着触头距离增大，E减小，强电场发射与碰撞游离作 用减弱。
图2－1钢灭弧栅对电弧的作用 1一钢栅片2一电弧3一触头
二、熄灭电弧的常用方法
电弧进入钢灭弧栅钢片后，除短弧灭弧外，还有以下三种灭弧作用： ① 电动力吹弧，图2－2所示 ② 铁磁吸弧，图2－3所示 ③ 钢片对电弧还有冷却降温的作用
图2－2电动力吹弧(分闸时)
图2－3铁磁吸弧 1-电弧；2-钢片
二、熄灭电弧的常用方法
结构：触头装置、灭弧室、基座框架、传动机构（配操动机构）
油断路器 以油作为灭弧介质 已逐步淘汰
类型
(按灭弧介质分)
SF6断路器 真空断路器
以SF6气体作绝缘介质和灭弧介质，可频繁操作 利用“真空”作绝缘和灭弧介质，可频繁操作
操动机构
(按合闸所需能 量分)
弹簧操动机构 交流或直流操作电源，合闸所需能量小 电磁操动机构 直流操作电源，合闸所需能量大 永磁操动机构 直流操作电源，合闸所需能量小
高压油断路器
1.多有断路器（略） 2.少油断路器
少油断路器结构
SN10－10少油断路器外形和剖视图 （a）外形图 (b)剖视图 1-放油塞；2-油缓冲器；3-动触头； 4-下引线座；5-滚动触头；6-绝缘筒； 7-铝压圈；8-密封垫；9-隔弧片； 10-螺纹套；11-油标； 12-静触头； 13-绝缘套；14-顶罩;15-油气分离器； 16-空心螺栓；17-盖子；18-小轴； 19-上引线座；20-支座； 21-支持资套；22-绝缘连杆； 23-油箱；24-机构室；25-基座； 26-塞杆；27-导轨
(2)具有足够的动稳定度和热稳定度。在可能发生的最大短路冲击电流通 过时，触头不致因电动力作用而损坏；并在可能最长的短路时间内通 过短路电流时所产生的热量，不致使触头过度烧损或熔焊。
(3)满足正常负荷的发热要求。正常负荷电流长期通过触头时，触头的发 热温度不应超过允许值。为此，触头必须接触紧密良好，尽量减小或 消除触头表面的氧化层，尽量降低接触电阻。
3.变压器的结构
图2－7油浸自冷式三相电力变压器 1防暴管 2油枕 3高压端子 4低压端子 5散热管 6线圈 7变压器油 8铁芯 9轮子 10铭牌 11瓦斯继电器 12油箱
二、高压断路器
符号
QF
功能：不仅能通断正常负荷电流，而且能接通和承受一定时间的 短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除故障。
LW□-252/3150-50型六氟化硫罐式断路器 额定电压 252 kV
LW□-252/3150-50型六 氟化硫罐式断路器
绝缘支柱式SF6断路器
落地罐式SF6断路器
LN2-10户内手车式 SF6断路器
高压六氟化硫断路器的特点与适用场所
特点 优点：断流能力强、灭弧速度快、电绝缘性能好、适于频繁
(4)具有足够的机械强度。能经受规定的通断次数而不致发生机械故障或 损坏。
第二节 供配电系统中常用的高压电气设备
一、电力变压器 二、高压断路器 三、隔离开关 四、负荷开关 五、高压熔断器 六、互感器 七、高压开关柜
一、电力变压器
1.变压器的作用 ➢ 电力变压器（文字符号为T或TM)是变电所的核心设备，通
适用场所
➢ 在不经常操作的变配电装置中，应用广泛。
SN10—10型少油断路器外形图
SW6-110型少油断路器外形图
2.高压真空断路器
（1）高压真空断路器的结构 ZN5－10型高压真空断路器 1－软连接；2－上导电夹； 3－绝缘支架；4－上接线板； 5－真空灭弧室；6－下接线板； 7－下导电夹；8－联接头； 9－绝缘子；10－跳闸线圈； 11－跳闸按钮；12－主轴； 13－支座；14－合闸铁芯； 15－合闸线圈；16－分闸弹簧； 17－底座
图2－4绝缘灭弧栅对电弧的作用 1一绝缘栅片2一电弧3一触头
二、熄灭电弧的常用方法
（5）吹弧灭弧法 按吹弧的方向分，有横吹和纵吹两种，如图2－5所示 按外力的性质分，有气吹、油吹、电动力吹和磁力吹等方式。 低压刀开关迅速拉开刀闸时，不仅迅速拉长了电弧，而且其本身回路电 流产生的电动力作用于电弧，也吹动电弧使之加速拉长，如图2－2所示。 有的开关采用专门的磁吹线圈来吹动电弧，如图2－6所示。 也有的开关利用铁磁物质如钢片来吸动电弧，如图2－3所示，这相当于 反向吹弧。
第二章 电气设备
第一节 电弧的形成及灭弧措施 第二节 高压电气设备 第三节 低压电气设备 思考题
第一节 电弧的形成及灭弧措施
开关电器切除有电流通过的电路时，动、静触头之间会产生 电弧。电弧的影响：
（1）延长了短路电流的作用时间。 （2）产生高温： ① 可能烧损触头 ② 烧毁电气设备及导线电缆 ③ 可能引起电路的弧光短路 ④ 可能引起火灾和爆炸事故 （3）损害人的视力。 研究电弧的产生与熄灭过程，对制造厂家和运行部门都是非
（2）速拉灭弧法：
➢ 电弧的燃烧必须有一定的电弧电压来维持。如在开关触头 断开时，加速触头分离，将电弧迅速拉长，从而降低了开 关触头之间的电场强度，或者说电弧电压不足以维持电弧 的燃烧，而使电弧熄灭。
二、熄灭电弧的常用方法
（3）短弧灭弧法：
将长电弧切成几个短电弧是有利于 灭弧的。一般均采用绝缘夹板夹着 许多金属栅片组成灭弧栅，罩住开 关触头的全行程。当开关触头分离 时，长电弧在电动力和磁场力的作 用下迅速移入灭弧栅，结果长电弧 被灭弧片切割成一连串的短电弧， 使触头间的电压不足以再击穿所有 栅片间的气隙，而使这些短电弧同 时熄灭，并且不再复燃。图2－1 为钢灭弧栅(又称去离子栅)将长弧 切成若干短弧的情形。电弧进入钢 片，一是利用了图2－2所示的电 动力吹弧，另一是利用了图2－3 所示的铁磁吸弧。钢片对电弧还有 冷却降温的作用。
过它将一种电压的交流电能转换成另一种电压的交流电能， 以满足输电或用电的需要 2.变压器的分类 ① 按功能可分为：降压变压器、升压变压器、联络变压器； ② 按相数可分为：单相变压器、三相变压器； ③ 按绕组形式可分为：双绕组变压器、三绕组变压器、自耦变 压器； ④ 按调压方式可分为：无载调压变压器及有载调压变压器； ⑤ 按绕组绝缘类型可分为：油浸式变压器、干式变压器、充气 式变压器； ⑥ 按用途可分为：普通变压器、全封闭变压器、防雷变压器等。 3.变压器的结构
（2）.特点 ① 体积小、重量轻、寿命长 ② 开断能力强、性能稳定、动作快(燃弧时间一般不大于半
个周期0.01s) ③ 安全可靠、维护简单 （3）.适用场所 ① 适用于频繁操作 ② 广泛应用于10kV以下配电系统中
3.高压六氟化硫断路器
六氟化硫断路器的结构
LN2－10型SF6断路器 1－吹弧线圈；2－弧触指； 3－环形电极；4－导电杆； 5－助吹装置；6－分闸弹簧； 7－自封阀盖；8－推杆； 9－上接线座；10－静触指； 11－下接线座；12－吸附器； 13－主轴；14－分闸缓冲； 15－主拐臂；16－合闸缓冲