1、第44章發(fā)電廠變電站的主設(shè)備44.1高壓斷路器44.1.1高壓斷路器中電弧的產(chǎn)生與熄滅用開(kāi)關(guān)電器切斷通有電流的電路時(shí)，只要電源電圧大于10'20V,電流大于SOlOOmA,在開(kāi)關(guān)電 器的動(dòng)、靜觸頭分離瞬間，觸頭間就會(huì)出現(xiàn)電弧。此時(shí)，觸頭雖已分開(kāi)，但電路中的電流還在繼續(xù)流 通。只有電弧熄滅，電路才被真正斷開(kāi)。1.電弧的產(chǎn)生、維持與熄滅電弧的產(chǎn)生陰極發(fā)射電子熱電子發(fā)射強(qiáng)電場(chǎng)電子發(fā)射碰撞游離電弧的維持熱游離去游離電弧的熄滅若游離過(guò)程大于去游離過(guò)程，則電弧繼續(xù)燃燒;若去游離過(guò)程大丁游離過(guò)程，則電弧逐漸熄滅。2.交流電弧的熄滅(0)交流電弧的特性電弧溫度隨時(shí)間變化電弧電流數(shù)值隨時(shí)間變動(dòng)，電弧的功

2、率也隨電弧電流變動(dòng)。電弧功率増大時(shí)，電弧的溫度增加；反過(guò)來(lái)，當(dāng)電弧功率減小時(shí)，電弧的溫度降低。電弧有熱慣性電弧的溫度跟不上電流的變化，存在一個(gè)滯后過(guò)程。交流電弧每半周自動(dòng)熄滅一次隨著交流電流的周期性變化，電弧電流每隔半周過(guò)零一次。在電弧電流口然過(guò)零前后，電源向弧隙輸送的能量較少，電弧溫度和熱游離下降，而去游離作用繼續(xù)進(jìn)行，電弧將口然熄滅。(1)交流電弧的熄滅條件在交流電流過(guò)零時(shí)，電弧將口動(dòng)熄滅，但不等于最 終熄滅。在交流電弧口動(dòng)熄滅后，弧隙中存在兩個(gè)恢復(fù)過(guò) 程：弧隙介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)過(guò)程弧隙電壓恢復(fù)過(guò)程1) 弧隙介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)過(guò)程含義：弧隙中介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)到絕緣的正常狀態(tài)的過(guò) 程。以能耐受的電壓加&am

3、p;)表示。影響因素：主要是斷路器滅弧裝置的結(jié)構(gòu)和滅弧介 質(zhì)的性質(zhì)。真空斷路器和SF6斷路器滅弧性能較好。2) 弧隙電壓恢復(fù)過(guò)程含義：弧隙電圧由熄弧電圧逐漸恢復(fù)到電源電圧的©(<)表示。影響因素：線路參數(shù)、負(fù)荷性質(zhì)等。對(duì)不同的線路參數(shù)，弧隙電壓恢復(fù)過(guò)程可能是周期真空 SF6空氣 油性的變化過(guò)程。以過(guò)程或非周期性的變化過(guò)程。7I"瞬杰恢勺由樂(lè)ws 由氏為Wd(/) > Ur(t)（2）高壓斷路器熄滅交流電弧的基本方法1）利用滅弧介質(zhì)a）不同滅弧介質(zhì)具有不同的傳熱能力、介電能力、熱游離溫度和熱容量。b）這些參數(shù)數(shù)值越大，去游離作用就越強(qiáng)，電弧就越容易熄滅。2）采用特

4、殊金屬材料作滅弧觸頭a）采用熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱系數(shù)和熱容量大的耐高溫金屬作觸頭材料。b）如釆用銅、鉤合金和銀、餡合金等。3）利用氣體或油吹動(dòng)電弧a）吹弧利于冷卻而使復(fù)合加強(qiáng)、帶電離子的擴(kuò)散。4）采用多斷口熄弧a）電弧被拉長(zhǎng)，觸頭分離速度加快，斷口電壓降低。5）拉長(zhǎng)電弧并增大斷路器觸頭的分離速度44.1.2弧隙電圧恢復(fù)過(guò)程分析G I Q厶 k7-微分方程微分方程的通解:rn/? + /%=啟丄+ *矽+彳嚴(yán)'? 1>時(shí)，LC 1弧隙電壓恢復(fù)過(guò)程是非周期性的。恢復(fù)電床最大值不會(huì)超過(guò)60 e2）當(dāng)丄417c<1Zc%勺為虛根。弧隙電壓恢復(fù)過(guò)程是周期性振蕩過(guò)程。恢復(fù)電床最大值可達(dá)2Wo氓

5、時(shí),%也為實(shí)數(shù)巫根。弧隙電圧恢復(fù)過(guò)程仍是非周期性的。恢復(fù)電圧最大值不會(huì)超過(guò)Wo 臨界并聯(lián)電阻為r =1 l_cr"2 VC當(dāng)r < rcr時(shí)，電壓恢復(fù)過(guò)程為非周期性:當(dāng)r > r.時(shí)，電圧恢復(fù)過(guò)程為周期性。44. 1. 3不同短路形式對(duì)斷路器開(kāi)斷能力的影響開(kāi)斷單相短路電路當(dāng)電流過(guò)睿時(shí)，工頻恢復(fù)電圧的瞬時(shí)值3二通常短路時(shí)，卩角接近90S所以60 = 6msin = 開(kāi)斷中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)中的三相短路電路首先開(kāi)斷相：電弧電流先過(guò)零，電弧先熄滅。b=AO=AB+BC=lA在A相熄弧后，經(jīng)過(guò)0.003s ( 90”)，B、C兩相電流同時(shí)過(guò)零，電弧0時(shí)熄滅。每個(gè)斷口電壓為0. 5

6、EBC二0866厶B(EC)。結(jié)論:首先開(kāi)斷相的恢復(fù)電圧最大，為15倍的相電圧;后續(xù)開(kāi)斷相的燃弧時(shí)間比首先開(kāi)斷相延長(zhǎng)0. 005s 開(kāi)斷中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中的三相接地短路電路三相接地短路:當(dāng)零序阻抗與正序阻抗之比不大于3時(shí),首先開(kāi)斷相恢復(fù)電壓的工頻分量為相電圧的1. 3倍;第二開(kāi)斷相恢復(fù)電圧的工頻分量為相電圧的1. 25倍;最后開(kāi)斷相恢復(fù)電壓的工頻分量為相電圧。三相宜接短路：各相工頻恢復(fù)電圧與中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)中的三相短路分析結(jié)果相同，即首先開(kāi)斷相恢復(fù)電圧 的工頻分量為相電壓的1.5倍。開(kāi)斷兩相短路電路中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)：工頻恢復(fù)電圧可達(dá)相電壓的1. 3倍。 其余情況：工頻恢復(fù)電圧為相電圧的

7、0. 866倍 小結(jié)：影響工頻恢復(fù)電圧的因素：中性點(diǎn)接地方式短路故障類型三相開(kāi)斷順序首先開(kāi)斷相的工頻恢復(fù)電圧最大值: Sm =K壬 SmAl一一首先開(kāi)斷相開(kāi)斷系數(shù)；厶5一電網(wǎng)最高運(yùn)行電壓。44. 1. 4熄滅電弧及降低斷口恢復(fù)電壓上升速度的措施 斷路器加裝并聯(lián)電阻Qi主觸頭Q2輔助觸頭 頭。裝并聯(lián)電容作用：a）改變恢復(fù)電圧的恢復(fù)特性；b）使電弧電流被分流。問(wèn)題：電弧熄滅后還有短路電流流通。措施：r:增加輔助觸 :Q， * 斷路器加1:問(wèn)題：多斷口斷路器，斷口電圧分配不均勻，影響斷路器的滅弧能力。U=UCq +Cq2Cq + C()Uy=UCq2Cq + Cq并聯(lián)電容后：口 _ u (Cq +

8、C) + Co - u © + G _ 11 "2(Cq+C) + C()"2(CO+C)"2u、=u(Cq + C)2(Cq + C) + Co2(Cq+C)44.2電流互感器44.2.1電磁式電流互感器的特點(diǎn)電流互感器的特點(diǎn)：1）一次繞組串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)很少：故一次繞組中的電流完全取決于彼測(cè)電路的負(fù)荷電 流，而與二次電流大小無(wú)關(guān)；2）電流互感器二次繞組所接儀表的電流線圈阻抗很小，所以正常情況下，電流互感器在近丁短 路的狀態(tài)下運(yùn)行。44. 2. 2電流互感器的誤差1、電流誤差（乂稱比差）電流互感器實(shí)際測(cè)量出來(lái)的電流K I 2與實(shí)際一次電流1 1之

9、差，占【1的白分?jǐn)?shù)，即/ =ZllLzAxioo%2、角誤差（角差）旋轉(zhuǎn)1800的二次電流與一次電流之間的夾角。規(guī)定二次電流負(fù)相量超前于一次電流相量時(shí)，角誤差&為正，反之角誤差$為負(fù)。44.2.3額定容量（1）電流互感器的準(zhǔn)確值所謂額定準(zhǔn)確限值一次電流即一次電流為額定一次電流的倍數(shù)，也稱為額定準(zhǔn)確限值系數(shù)。例如10P20表示準(zhǔn)確級(jí)為10P,準(zhǔn)確限值系數(shù)為20。這一準(zhǔn)確級(jí)電流互感器在20 倍額定電流下，電流互感器負(fù)荷誤差不大T io%0電流互感器的10%誤差曲線：當(dāng)一次電流為n倍一次額定電流時(shí)，電流誤差達(dá)-10%, n= 1 1/【IN 稱為10$倍數(shù)。10%倍數(shù)與互感器二次允許最大負(fù)荷阻抗Z21的關(guān)系曲線為n=f（Z21），便叫做電流互 感器的10%誤差曲線。（2）電流互感器的額定容量系指電流互感器在額定二次電流I、:和額定二次阻抗Zxc下運(yùn)行時(shí)， 二次繞組輸出的功率S"4 由于電流互感器的額定二次電流為標(biāo)準(zhǔn)值，也為了便于計(jì)算，有的 廠家提供電流互感器的值。因電流互感器