1、整理ppt6.2 高壓斷路器和隔離開關高壓斷路器和隔離開關的原理與選擇的原理與選擇整理ppt引言引言n僅用來在正常情況下，斷開或閉合正常工作電流的開關電器，如高壓負荷開關、低壓閘刀開關、接觸器等。n僅用來斷開故障情況下的過負荷電流或短路電流的開關電器，如高、低壓熔斷器。n既用來斷開或閉合正常工作電流，也用來斷開或閉合過負荷電流或短路電流的開關電器，如高壓斷路器、低壓自動空氣斷路器等。n不要求斷開或閉合電流，只用來在檢修時隔離電壓的開關電器，如隔離開關等。n 開關電器的類型開關電器的類型整理ppt引言引言n 斷路器的作用斷路器的作用n 在正常情況下，控制各種電力線路和設備的開斷和關合。n 在電力

2、系統發生故障時，自動地切除電力系統的短路電流，以保證電力系統的正常運行。整理ppt一、電弧的形成與熄滅一、電弧的形成與熄滅n用開關電器切斷通有電流的電路時，只要電源電壓大于1020V，電流大于80100mA，在開關電器的動、靜觸頭分離瞬間，觸頭間就會出現電弧。n此時，觸頭雖已分開，但電路中的電流還在繼續流通。只有電弧熄滅，電路才被真正斷開。n電弧之所以能形成導電通道，是因為電弧柱中了出現大量自由電子的緣故。整理ppt一、電弧的形成與熄滅一、電弧的形成與熄滅整理ppt1. 電弧的產生、維持與熄滅電弧的產生、維持與熄滅n電弧的產生n陰極發射電子n熱電子發射n強電場電子發射n碰撞游離n電弧的維持n熱

3、游離n去游離n電弧的熄滅n若游離過程大于去游離過程，則電弧繼續燃燒；n若去游離過程大于游離過程，則電弧逐漸熄滅。dUdUE (-)動觸頭(+)靜觸頭m/V1036E復合去游離擴散去游離整理ppt2. 交流電弧的熄滅交流電弧的熄滅n電弧溫度隨時間變化n電弧電流數值隨時間變動，電弧的功率也隨電弧電流變動。電弧功率增大時，電弧的溫度增加；反過來，當電弧功率減小時，電弧的溫度降低。n電弧有熱慣性n電弧的溫度跟不上電流的變化，存在一個滯后過程。n交流電弧每半周自動熄滅一次n隨著交流電流的周期性變化，電弧電流也將每隔半周過零一次。在電弧電流自然過零前后，電源向弧隙輸送的能量較少，電弧溫度和熱游離下降，而去

4、游離作用繼續進行，電弧將自然熄滅。(0) 交流電弧的特性交流電弧的特性整理ppt2. 交流電弧的熄滅交流電弧的熄滅n在交流電流過零時，電弧將自動熄滅，但不等于最終熄滅。n在交流電弧自動熄滅后，弧隙中存在著兩個恢復過程：n弧隙介質強度恢復過程n弧隙電壓恢復過程(1) 交流電弧的熄滅條件交流電弧的熄滅條件整理ppt2. 交流電弧的熄滅交流電弧的熄滅1) 弧隙介質強度恢復過程可見，真空斷路器和 SF6 斷路器滅弧性能較好。n含義：弧隙中介質強度恢復到絕緣的正常狀態的過程。以能耐受的電壓ud(t)表示。n影響因素：主要是斷路器滅弧裝置的結構和滅弧介質的性質。ud0t油空氣SF6真空(1) 交流電弧的熄

5、滅條件交流電弧的熄滅條件整理ppt2. 交流電弧的熄滅交流電弧的熄滅n近陰極效應1) 弧隙介質強度恢復過程ud0t油空氣SF6真空(1) 交流電弧的熄滅條件交流電弧的熄滅條件(+)(-)+ - + - +- + - + -+ - + - +- + - + -(-)(+)+ + - - + + - - -+ + - - + + - - -整理ppt2. 交流電弧的熄滅交流電弧的熄滅2) 弧隙電壓恢復過程n含義：弧隙電壓由熄弧電壓逐漸恢復到電源電壓的過程。以ur(t)表示。n影響因素：線路參數、負荷性質等。ur0tusrutrutrusr瞬態恢復電壓工頻恢復電壓對不同的線路參數，弧隙電壓恢復過程可

6、能是周期性的變化過程或非周期性的變化過程。(1) 交流電弧的熄滅條件交流電弧的熄滅條件整理ppt2. 交流電弧的熄滅交流電弧的熄滅n綜上所述，在電弧自然熄滅后，弧隙中同時存在著兩個恢復過程，即弧隙電壓恢復過程 ur(t)和介質強度恢復過程 ud(t) 。 ur0tusrutr可見，斷路器開斷交流電路時，熄滅電弧的條件應為)( r)(dttuun如果弧隙電壓高于介質強度耐受電壓，則弧隙就被擊穿，電弧重燃。n如果弧隙電壓低于介質強度耐受電壓，則電弧不再重燃，即最終熄滅。(1) 交流電弧的熄滅條件交流電弧的熄滅條件整理ppt2. 交流電弧的熄滅交流電弧的熄滅1) 利用滅弧介質n不同滅弧介質具有不同的

7、傳熱能力、介電能力、熱游離溫度和熱容量。這些參數的數值越大，則去游離作用越強，電弧就越容易熄滅。2) 采用特殊金屬材料作滅弧觸頭n采用熔點高、導熱系數和熱容量大的耐高溫金屬作觸頭材料。采用銅、鎢合金和銀、鎢合金等。3) 利用氣體或油吹動電弧n吹弧利于冷卻而使復合加強、帶電離子的擴散。4) 采用多斷口熄弧n電弧被拉長，觸頭分離速度加快，斷口電壓降低。5) 拉長電弧并增大斷路器觸頭的分離速度(2) 高壓斷路器熄滅交流電弧的基本方法高壓斷路器熄滅交流電弧的基本方法整理ppt2. 交流電弧的熄滅交流電弧的熄滅整理ppt二、開斷短路電流時的工作狀況分析二、開斷短路電流時的工作狀況分析n 弧隙電壓恢復過程

8、分析弧隙電壓恢復過程分析GTQFkkRLrQFGCU0Curui1i2iCruu C0ddutiLiRU21iii微分方程：0CC2C21ddddUurRturLRCtuLC微分方程的通解：ttececrRrUu21210CrCLR1212, 1LCrCLR11412rutuCCCdd線性常系數微分方程整理ppt二、開斷短路電流時的工作狀況分析二、開斷短路電流時的工作狀況分析n 弧隙電壓恢復過程分析弧隙電壓恢復過程分析GTQFkkRLrQFGCU0Curui1i2i為實根。、時，）當21211411LCrCLR弧隙電壓恢復過程是非周期性的?；謴碗妷鹤畲笾挡粫^U0。微分方程的通解：ttece

9、crRrUu21210CrCLR1212, 1LCrCLR11412為虛根。、時，）當21211412LCrCLR弧隙電壓恢復過程是周期性振蕩過程?；謴碗妷鹤畲笾悼蛇_2U0。為實數重根。、時，）當21211413LCrCLR弧隙電壓恢復過程仍是非周期性的?；謴碗妷鹤畲笾挡粫^U0。整理ppt二、開斷短路電流時的工作狀況分析二、開斷短路電流時的工作狀況分析n 弧隙電壓恢復過程分析弧隙電壓恢復過程分析GTQFkkRLrQFGCU0Curui1i2i為實根。、時，）當21211411LCrCLR弧隙電壓恢復過程是非周期性的?；謴碗妷鹤畲笾挡粫^U0。為虛根。、時，）當21211412LCrCLR

10、弧隙電壓恢復過程是周期性振蕩過程?；謴碗妷鹤畲笾悼蛇_2U0。為實數重根。、時，）當21211413LCrCLR弧隙電壓恢復過程仍是非周期性的。恢復電壓最大值不會超過U0。臨界并聯電阻為CLr21crn當r rcr時，電壓恢復過程為周期性。整理ppt二、開斷短路電流時的工作狀況分析二、開斷短路電流時的工作狀況分析n 不同短路形式對斷路器開斷能力的影響不同短路形式對斷路器開斷能力的影響 開斷單相短路電路當電流過零時，工頻恢復電壓的瞬時值U0 = Umsin。通常短路時，角接近90，所以 U0 = Umsin = Um。整理ppt二、開斷短路電流時的工作狀況分析二、開斷短路電流時的工作狀況分析n 不

11、同短路形式對斷路器開斷能力的影響不同短路形式對斷路器開斷能力的影響 開斷中性點不直接接地系統中的三相短路電路aQFAbXLAAUXLBBUBIXLOCCUCIkAIABUBCUQFBQFCabUOn首先開斷相：n電弧電流先過零，電弧先熄滅。abOOUUBCAB21UUAUBUCUABUBCUBC21UOabUOOUA5 . 1 Un在A相熄弧后，經過0.005s( 90)，B、C兩相電流同時過零，電弧同時熄滅。n每個斷口電壓為0.5UBC=0.866UB(UC)。整理ppt二、開斷短路電流時的工作狀況分析二、開斷短路電流時的工作狀況分析n 不同短路形式對斷路器開斷能力的影響不同短路形式對斷路器

12、開斷能力的影響 開斷中性點不直接接地系統中的三相短路電路aQFAbXLAAUXLBBUBIXLOCCUCIkAIABUBCUQFBQFCabUOn首先開斷相：n電弧電流先過零，電弧先熄滅。n在A相熄弧后，經過0.005s( 90)，B、C兩相電流同時過零，電弧同時熄滅。n每個斷口電壓為0.5UBC=0.866UB(UC)。OAabUUBCAB21UUA5 . 1 Un結論：n首先開斷相的恢復電壓最大，為1.5倍的相電壓；n后續開斷相的燃弧時間比首先開斷相延長0.005s 。整理ppt二、開斷短路電流時的工作狀況分析二、開斷短路電流時的工作狀況分析n 不同短路形式對斷路器開斷能力的影響不同短路形

13、式對斷路器開斷能力的影響 開斷中性點直接接地系統中的三相接地短路電路n三相接地短路：n當零序阻抗與正序阻抗之比不大于3時，n首先開斷相恢復電壓的工頻分量為相電壓的1.3倍；n第二開斷相恢復電壓的工頻分量為相電壓的1.25倍；n最后開斷相恢復電壓的工頻分量為相電壓。n三相直接短路：n各相工頻恢復電壓與中性點不直接接地系統中的三相短路分析結果相同，即首先開斷相恢復電壓的工頻分量為相電壓的1.5倍。整理ppt二、開斷短路電流時的工作狀況分析二、開斷短路電流時的工作狀況分析n 不同短路形式對斷路器開斷能力的影響不同短路形式對斷路器開斷能力的影響 開斷兩相短路電路n中性點直接接地系統：n工頻恢復電壓可達

14、相電壓的1.3倍。n其余情況：n工頻恢復電壓為相電壓的0.866倍。整理ppt二、開斷短路電流時的工作狀況分析二、開斷短路電流時的工作狀況分析n 不同短路形式對斷路器開斷能力的影響不同短路形式對斷路器開斷能力的影響小結：n影響工頻恢復電壓的因素：n中性點接地方式n短路故障類型n三相開斷順序n首先開斷相的工頻恢復電壓最大值：sm11m32UKUsm1816. 0UKnK1首先開斷相開斷系數；nUsm電網最高運行電壓。整理ppt二、開斷短路電流時的工作狀況分析二、開斷短路電流時的工作狀況分析n 降低恢復電壓上升速度和熄弧過電壓的措施降低恢復電壓上升速度和熄弧過電壓的措施 斷路器加裝并聯電阻n作用：

15、 改變恢復電壓的恢復特性； 使電弧電流被分流。n問題：n電弧熄滅后還有短路電流流通。n措施：n增加輔助觸頭。1Q2Q1Q主觸頭2Q輔助觸頭r1Q2Qr整理pptn問題：多斷口斷路器，斷口電壓分配不均勻，影響斷路器的滅弧能力。UU1U2UQCQC0CCC0Q0Q12CCCCUU0QQ22CCCUU0Q0Q1)(2)(CCCCCCUU0QQ2)(2)(CCCCCUU)(2)(QQCCCCU)(2)(QQCCCCUU21U21U32U31二、開斷短路電流時的工作狀況分析二、開斷短路電流時的工作狀況分析n 降低恢復電壓上升速度和熄弧過電壓的措施降低恢復電壓上升速度和熄弧過電壓的措施 斷路器加裝并聯電容

16、n并聯電容后：整理ppt1種類種類n按滅弧介質和滅弧方式分n油斷路器：包括多油斷路器和少油斷路器n(壓縮)空氣斷路器nSF6斷路器n真空斷路器n按安裝地點分n戶內式n戶外式( (一一) ) 高壓斷路器型號和技術參數高壓斷路器型號和技術參數三、高壓斷路器的選擇三、高壓斷路器的選擇整理ppt220kV少油斷路器少油斷路器整理ppt500kVSF6斷路器斷路器整理ppt220kVSF6斷路器斷路器整理pptn由字母和數字兩部分組成的：2型號型號123456額定電流，A派生代號：C手車式；G改進式等。額定電壓，kV設計序號使用環境：N戶內式；W戶外式。產品名稱：D多油斷路器；S少油斷路器； K空氣斷路

17、器；L SF6 斷路器； Z真空斷路器；Q產氣斷路器； C磁吹斷路器等。例如：ZW32-12/630-20型額定開斷能力，kA或MVA特殊環境代號78( (一一) ) 高壓斷路器型號和技術參數高壓斷路器型號和技術參數三、高壓斷路器的選擇三、高壓斷路器的選擇整理pptn額定電壓UN(kV)。斷路器正常工作時的額定(線)電壓。n額定電流IN(A)。斷路器可以長期通過的最大電流。當額定電流長期通過高壓斷路器時，其發熱溫度不應超過國家標準中規定的數值。 n額定開斷電流INbr(kA)。在規定條件下能保證正常開斷的電流。 3技術參數技術參數( (一一) ) 高壓斷路器型號和技術參數高壓斷路器型號和技術參

18、數三、高壓斷路器的選擇三、高壓斷路器的選擇整理pptn額定峰值耐受電流ies(kA)。 在規定條件下，斷路器在合閘位置時所能經受電流的峰值。它反映設備經受短路電流引起的電動效應能力。3技術參數技術參數n額定短時耐受電流It(kA)。在規定條件和時間下斷路器在合閘位置時所能經受電流的峰值。它反映設備經受短路電流引起的熱效應能力。 n額定短時關合電流iNcl(kA)。在規定條件下斷路器保證正常關合的最大預期峰值電流。 ( (一一) ) 高壓斷路器型號和技術參數高壓斷路器型號和技術參數三、高壓斷路器的選擇三、高壓斷路器的選擇整理pptn開斷時間(ms)。從斷路器分閘線圈通電起至三相電弧完全熄滅為止的時間。開斷時間由分閘時間和電弧燃燒時間或燃弧時間組成。3技術參數技術參數n合閘時間(ms)。從斷路器開始接到合閘命令時起到三相均合閘為止的時間。 n分(合)閘不同期時間(ms)。指斷路器各相間或同相各斷口間分(合)時間的最大差異。 ( (一一) ) 高壓斷路器型號和技術參數高壓斷路器型號和技術參數三、高壓斷路器的選擇三、高壓斷路器的選擇整理pptn金屬短接時間(ms)。 指斷路器在合分操作時從動、靜觸頭剛接觸到剛分離時的一段時間。3技術參數技術參數( (一一) ) 高壓斷路器型號和技術參數高壓斷路器型號和技術參數三、高壓斷路器的選擇三、高壓斷路器的選擇整理pptn斷路器種類和型式的選擇n依據