1、發(fā)電廠電氣部分第六章內(nèi)容 斷路器和隔離開關(guān)的原理和種類,主 講：張東英 Tel:80798449 E-mail: ,一、斷路器的原理,主要內(nèi)容 （1）斷路器的基本結(jié)構(gòu) （2）電弧的形成與熄滅 （3）交流電弧的特點、熄滅條件 （4）熄滅交流電弧的基本方法 （5）斷路器的種類和型號,斷路器作用 在正常運(yùn)行時倒換運(yùn)行方式，將設(shè)備或線路接入電網(wǎng)或退出，起控制作用。 在設(shè)備或線路故障時，迅速切除故障回路，保證無故障部分正常運(yùn)行，起保護(hù)作用。 特點：能斷開電路中負(fù)荷電流和短路電流,1、斷路器的基本結(jié)構(gòu),滅弧裝置 （滅弧室）,操縱機(jī)構(gòu) （操作箱）,2、電弧的形成與熄滅,(1)電弧產(chǎn)生的條件：電源電壓大于10

2、20V，電流大于80100mA，動靜觸頭分離瞬間，觸頭間產(chǎn)生電弧。 觸頭分開后，電路中有電流，電弧導(dǎo)電，電弧中有大量自由電子。 (2)電弧的危害 電弧的溫度很高，可達(dá)50007000度以上，常超過金屬的汽化點，可能燒壞開關(guān)電器的金屬觸頭。 燒壞開關(guān)電器的絕緣。如，燒壞瓷絕緣的表面，或者使有機(jī)絕緣材料炭化，以致失去絕緣性能。 若電弧長時間不熄滅，不僅燒壞開關(guān)電器，而且造成系統(tǒng)事故，威脅電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。,電弧的產(chǎn)生和維持是觸頭間中性質(zhì)點（分子和原子）被游離的結(jié)果。游離就是中性質(zhì)點轉(zhuǎn)化為帶電質(zhì)點。 游離的過程有四種形式： 熱電子發(fā)射 熱運(yùn)動 觸頭分離最初瞬間，陰極表面發(fā)射電子 強(qiáng)電場發(fā)射 電場力

3、弧隙間最初產(chǎn)生電子的主要原因 碰撞游離 電場力 帶電粒子撞中性粒子 電弧的形成 熱游離 熱運(yùn)動 中性粒子撞中性粒子 維持電弧燃燒,(3) 電弧產(chǎn)生的物理過程,復(fù)合去游離 正負(fù)粒子中和 降低電子速度措施： 拉長電?。ń档碗妶隽Γ?； 加快電弧的冷卻（降低熱運(yùn)動）； 加大氣體介質(zhì)的壓力（碰撞阻止電子運(yùn)動） 氣體介質(zhì)吸附電子能力強(qiáng)（增大電子質(zhì)量） 擴(kuò)散去游離 帶電粒子從電弧內(nèi)部逸出 濃度擴(kuò)散 ； 溫度擴(kuò)散 ； 措施：用高速冷氣吹弧,(4) 去游離的形式,3、交流電弧的特點,過零自然熄滅 動態(tài)伏安特性 電弧的熱慣性 -交流電弧溫度的變化滯后于電流的變化。,燃弧電壓,熄弧電壓,4、交流電弧的熄滅條件,弧隙

4、介質(zhì)強(qiáng)度- 電弧電流過零電弧熄滅時，弧隙絕緣能力的恢復(fù)過程，用耐受電壓Ud(t)表示。 -由滅弧裝置的結(jié)構(gòu)和滅弧介質(zhì)的性質(zhì)決定 弧隙電源電壓- 電弧電流自然過零后，電源施加于弧隙的電壓的恢復(fù)過程，用恢復(fù)電壓Ur(t)表示。 -與線路參數(shù)、負(fù)荷性質(zhì)等有關(guān),近陰極效應(yīng): 在電流過零瞬間，介質(zhì)強(qiáng)度突然升高,5、高壓斷路器熄滅交流電弧的基本方法,(1)利用滅弧介質(zhì)：介質(zhì)特性決定去游離程度，傳熱能力、介電強(qiáng)度、熱游溫度和熱容量。 空氣1 油（氫）7.5 SF6100 真空15 (2)采用特殊金屬材料作滅弧觸頭：銅鎢和銀鎢合金 熔點高、導(dǎo)熱系數(shù)和熱容量大的金屬，減少熱電子發(fā)射。 (3)利用氣體或油吹動電弧

5、 ：擴(kuò)散和冷卻 空氣：2.3MPa SF6: 0.30.6MPa 縱吹、橫吹、環(huán)吹 (4)采用強(qiáng)有力的分閘機(jī)構(gòu)，提高觸頭分離速度，拉長電弧,C0,CQ,C0,CQ,CQ,CQ,(5)采用多斷口熄弧 ：在相等的觸頭行程下，拉長電弧 缺點：各斷口電壓分布不相等 措施：各斷口加并聯(lián)電容,U1,U2,U,U,C,C,C CQ , C0,U1 = U2,均壓電容,二、斷路器的種類和型號,1、斷路器的種類 按滅弧介質(zhì)和滅弧方式分為： SF6 真空 多油、少油 壓縮空氣 操動機(jī)構(gòu)：斷路器進(jìn)行合閘、分閘操作，并保持在合閘狀態(tài)，這些任務(wù)全靠操動機(jī)構(gòu)完成。包括： 氣動機(jī)構(gòu)、彈簧機(jī)構(gòu)、液壓機(jī)構(gòu) 手動機(jī)構(gòu)、電磁機(jī)構(gòu)、

6、,SF6壓力表,斷路器實物圖1：220kV SF6 兩斷口 液壓機(jī)構(gòu),機(jī)構(gòu)箱,彈簧儲能 指示,斷路器實物圖2：220kV SF6 單斷口 彈簧機(jī)構(gòu),SF6壓力表,斷路器分合位置指示,斷路器實物圖3：220kV 少油 4斷口 液壓機(jī)構(gòu),油壓力表,斷路器分合位置指示,油位計,2、斷路器的型號,額定開斷電流（KA）,額定電流（KA）,其他標(biāo)志,額定電壓（KV）,設(shè)計序號,安裝場所,產(chǎn)品名稱,產(chǎn)品名稱：S少油斷路器，Z真空斷路器，D多油斷路器， LSF6斷路器 安裝場所：N戶內(nèi)型，W戶外型,其他標(biāo)志：G改進(jìn)型；I、II、III 斷流能力代號；Q防震型；C手車式,舉例：SN10-10I 、SW2-110

7、I、ZN10/1250、LW2-220,三、隔離開關(guān)的種類和型號,2、隔離開關(guān)的種類 安裝地點：屋內(nèi)式和屋外式 絕緣支柱數(shù)目：單柱、雙柱、三柱,1、隔離開關(guān)的主要用途 隔離電壓 倒閘操作 分合小電流：分、合避雷器、電壓互感器和空載母線 分、合勵磁電流不超過2A的空載變壓器 關(guān)、合電容電流不超過5A的空載線路,隔離開關(guān)實物圖1：單柱 垂直伸臂,連接軟母線,連接硬母線,注意接地刀閘,隔離開關(guān)實物圖2：雙柱 握手,隔離開關(guān)實物圖3：雙柱 伸臂,隔離開關(guān)實物圖4：三柱,3、隔離開關(guān)的型號,其他標(biāo)志,額定電壓（KV）,設(shè)計序號,安裝場所,產(chǎn)品名稱,產(chǎn)品名稱：G隔離開關(guān) 安裝場所：N戶內(nèi)型，W戶外型 其他

8、標(biāo)志：D帶有接地刀；K快分型,舉例：GN-10 、GW2-110、 GW2-110D,作業(yè),1.高壓斷路器有哪些功能？由哪些部分組成？按滅弧介質(zhì)有哪些種類？ 2.交流電弧電流有何特點？熄滅交流電弧的條件是什么？ 3.什么叫介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)過程？什么叫電壓恢復(fù)過程？它們與哪些因素有關(guān)？ 4.高壓斷路器熄弧的主要措施。采用兩個及以上斷口有何利弊，如何解決？ 5. LW6-500/3150， SW-110 ，LN-10 ， ZN5-10， GW6-220D ， GN2-10 這些型號分別是什么設(shè)備，說出每個字母和數(shù)字代表的含義。 6.隔離開關(guān)的功能。,第六章 導(dǎo)體和電器設(shè)備的選擇,主要內(nèi)容 電器設(shè)備選擇

9、的一般原則 高壓斷路器和隔離開關(guān)的選擇 電流和電壓互感器的原理與選擇 電抗器的選擇 導(dǎo)體、電纜的選擇,生活中的案例: 設(shè)備選擇,買插座, 有以下電器設(shè)備接到該插座上: 1. 電磁爐: 額定電壓220V 功率1800W 2. 電水壺: 額定電壓230V 功率1000W 3. 電視: 額定電壓220V 功率 300W 商店中的插座有兩種: 1.220V 10A 2. 220V 16A 應(yīng)該買哪種?,一、導(dǎo)體和電器選擇的一般原則,各類電器設(shè)備選擇遵循的共同原則是： 按正常工作條件進(jìn)行選擇； 按短路狀態(tài)校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。,1、按正常工作條件選擇電器設(shè)備,（1）額定電壓 UN UNS UN-電器設(shè)備額

10、定電壓； UNS -電網(wǎng)額定電壓 （2）額定電流 IN Imax IN -電器設(shè)備在額定環(huán)境溫度下的長期允許電流 Imax -電器所在回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流 （3）當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件 海拔修正UN 一般設(shè)備用于1000m 110kV及以下2000m 10003500m -1%/100m 否則采用高原型設(shè)備或外絕緣高一級 溫度修正IN 電氣設(shè)備額定環(huán)境溫度40 4060度，-1.8%/度；低于40度，+0.5%/度，最大小于1.2IN,典型回路最大持續(xù)工作電流Imax的計算(1)-發(fā)電機(jī)回路,1.05倍發(fā)電機(jī)的額定電流,發(fā)電機(jī)回路上的設(shè)備：與發(fā)電機(jī)串聯(lián)的斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器

11、、導(dǎo)線等。求: 正常工作時流過這些設(shè)備的最大電流計算目的：選擇 這些設(shè)備的額定電流 Imax,典型回路最大持續(xù)工作電流Imax的計算(2)-變壓器回路,1.05倍變壓器的額定電流，若變壓器允許過負(fù)荷，按1.3-2.0倍變壓器IN,變壓器回路上的設(shè)備：與發(fā)電機(jī)串聯(lián)的斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、導(dǎo)線等。,典型回路最大持續(xù)工作電流Imax的計算(3)-主母線、母聯(lián)回路,母線上最大一個發(fā)電機(jī)或變壓器的Imax,典型回路最大持續(xù)工作電流Imax的計算(4)-母線分段電抗器回路,母線上最大一臺發(fā)電機(jī)跳閘時，保證該段母線負(fù)荷所需的電流，或最大一臺發(fā)電機(jī)額定電流的5080,典型回路最大持續(xù)工作電流Imax的計算(5)-出線回路,正常負(fù)荷電流,除了正常負(fù)荷電流，還考慮事故時由其它回路轉(zhuǎn)移過來的負(fù)荷,2、按短路情況校驗,短路熱穩(wěn)定校驗 I t2 t Qk Qk ：短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)； It 、t ：電器允許通過的熱穩(wěn)定電流和時間 電