8 第6章-1 断路器的原理和技术参数.ppt

发电厂电气部分第六章内容断路器和隔离开关的原理和种类 主讲 张东英Tel 80798449E mail zdyingmail 一 断路器的原理 主要内容 1 断路器的基本结构 2 电弧的形成与熄灭 3 交流电弧的特点 熄灭条件 4 熄灭交流电弧的基本方法 5 断路器的种类和型号 断路器作用在正常运行时倒换运行方式 将设备或线路接入电网或退出 起控制作用 在设备或线路故障时 迅速切除故障回路 保证无故障部分正常运行 起保护作用 特点 能断开电路中负荷电流和短路电流 1 断路器的基本结构 灭弧装置 灭弧室 操纵机构 操作箱 2 电弧的形成与熄灭 1 电弧产生的条件 电源电压大于10 20V 电流大于80 100mA 动静触头分离瞬间 触头间产生电弧 触头分开后 电路中有电流 电弧导电 电弧中有大量自由电子 2 电弧的危害电弧的温度很高 可达5000 7000度以上 常超过金属的汽化点 可能烧坏开关电器的金属触头 烧坏开关电器的绝缘 如 烧坏瓷绝缘的表面 或者使有机绝缘材料炭化 以致失去绝缘性能 若电弧长时间不熄灭 不仅烧坏开关电器 而且造成系统事故 威胁电力系统安全运行 电弧的产生和维持是触头间中性质点 分子和原子 被游离的结果 游离就是中性质点转化为带电质点 游离的过程有四种形式 热电子发射热运动触头分离最初瞬间 阴极表面发射电子强电场发射电场力弧隙间最初产生电子的主要原因碰撞游离电场力带电粒子撞中性粒子电弧的形成热游离热运动中性粒子撞中性粒子维持电弧燃烧 3 电弧产生的物理过程 复合去游离正负粒子中和降低电子速度措施 拉长电弧 降低电场力 加快电弧的冷却 降低热运动 加大气体介质的压力 碰撞阻止电子运动 气体介质吸附电子能力强 增大电子质量 扩散去游离带电粒子从电弧内部逸出浓度扩散 温度扩散 措施 用高速冷气吹弧 4 去游离的形式 3 交流电弧的特点 过零自然熄灭动态伏安特性电弧的热惯性 交流电弧温度的变化滞后于电流的变化 燃弧电压 熄弧电压 4 交流电弧的熄灭条件 弧隙介质强度 电弧电流过零电弧熄灭时 弧隙绝缘能力的恢复过程 用耐受电压Ud t 表示 由灭弧装置的结构和灭弧介质的性质决定弧隙电源电压 电弧电流自然过零后 电源施加于弧隙的电压的恢复过程 用恢复电压Ur t 表示 与线路参数 负荷性质等有关 近阴极效应 在电流过零瞬间 介质强度突然升高 5 高压断路器熄灭交流电弧的基本方法 1 利用灭弧介质 介质特性决定去游离程度 传热能力 介电强度 热游温度和热容量 空气1油 氢 7 5SF6100真空15 2 采用特殊金属材料作灭弧触头 铜钨和银钨合金熔点高 导热系数和热容量大的金属 减少热电子发射 3 利用气体或油吹动电弧 扩散和冷却空气 2 3MPaSF6 0 3 0 6MPa纵吹 横吹 环吹 4 采用强有力的分闸机构 提高触头分离速度 拉长电弧 C0 CQ C0 CQ CQ CQ 5 采用多断口熄弧 在相等的触头行程下 拉长电弧缺点 各断口电压分布不相等措施 各断口加并联电容 U1 U2 U U C C C CQ C0 U1 U2 均压电容 二 断路器的种类和型号 1 断路器的种类按灭弧介质和灭弧方式分为 SF6真空多油 少油压缩空气操动机构 断路器进行合闸 分闸操作 并保持在合闸状态 这些任务全靠操动机构完成 包括 气动机构 弹簧机构 液压机构手动机构 电磁机构 SF6压力表 断路器实物图1 220kVSF6两断口液压机构 机构箱 弹簧储能指示 断路器实物图2 220kVSF6单断口弹簧机构 SF6压力表 断路器分合位置指示 断路器实物图3 220kV少油4断口液压机构 油压力表 断路器分合位置指示 油位计 2 断路器的型号 额定开断电流 KA 额定电流 KA 其他标志 额定电压 KV 设计序号 安装场所 产品名称 产品名称 S 少油断路器 Z 真空断路器 D 多油断路器 L SF6断路器安装场所 N 户内型 W 户外型 其他标志 G 改进型 I II III断流能力代号 Q 防震型 C 手车式 举例 SN10 10I SW2 110I ZN10 1250 LW2 220 三 隔离开关的种类和型号 2 隔离开关的种类安装地点 屋内式和屋外式绝缘支柱数目 单柱 双柱 三柱 1 隔离开关的主要用途隔离电压倒闸操作分合小电流 分 合避雷器 电压互感器和空载母线分 合励磁电流不超过2A的空载变压器关 合电容电流不超过5A的空载线路 隔离开关实物图1 单柱垂直伸臂 连接软母线 连接硬母线 注意接地刀闸 隔离开关实物图2 双柱握手 隔离开关实物图3 双柱伸臂 隔离开关实物图4 三柱 3 隔离开关的型号 其他标志 额定电压 KV 设计序号 安装场所 产品名称 产品名称 G 隔离开关安装场所 N 户内型 W 户外型其他标志 D 带有接地刀 K 快分型 举例 GN 10 GW2 110 GW2 110D 作业 1 高压断路器有哪些功能 由哪些部分组成 按灭弧介质有哪些种类 2 交流电弧电流有何特点 熄灭交流电弧的条件是什么 3 什么叫介质强度恢复过程 什么叫电压恢复过程 它们与哪些因素有关 4 高压断路器熄弧的主要措施 采用两个及以上断口有何利弊 如何解决 5 LW6 500 3150 SW 110 LN 10 ZN5 10 GW6 220D GN2 10这些型号分别是什么设备 说出每个字母和数字代表的含义 6 隔离开关的功能 第六章导体和电器设备的选择 主要内容电器设备选择的一般原则高压断路器和隔离开关的选择电流和电压互感器的原理与选择电抗器的选择导体 电缆的选择 生活中的案例 设备选择 买插座 有以下电器设备接到该插座上 1 电磁炉 额定电压220V功率1800W2 电水壶 额定电压230V功率1000W3 电视 额定电压220V功率300W商店中的插座有两种 1 220V10A2 220V16A应该买哪种 一 导体和电器选择的一般原则 各类电器设备选择遵循的共同原则是 按正常工作条件进行选择 按短路状态校验热稳定和动稳定 1 按正常工作条件选择电器设备 1 额定电压UN UNSUN 电器设备额定电压 UNS 电网额定电压 2 额定电流IN ImaxIN 电器设备在额定环境温度下的长期允许电流Imax 电器所在回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流 3 当地环境条件海拔修正UN一般设备用于 1000m110kV及以下 2000m1000 3500m 1 100m否则采用高原型设备或外绝缘高一级温度修正IN电气设备额定环境温度4040 60度 1 8 度 低于40度 0 5 度 最大小于1 2IN 典型回路最大持续工作电流Imax的计算 1 发电机回路 1 05倍发电机的额定电流 发电机回路上的设备 与发电机串联的断路器 隔离开关 电流互感器 导线等 求 正常工作时流过这些设备的最大电流计算目的 选择这些设备的额定电流 Imax 典型回路最大持续工作电流Imax的计算 2 变压器回路 1 05倍变压器的额定电流 若变压器允许过负荷 按1 3 2 0倍变压器IN 变压器回路上的设备 与发电机串联的断路器 隔离开关 电流互感器 导线等 典型回路最大持续工作电流Imax的计算 3 主母线 母联回路 母线上最大一个发电机或变压器的Imax 典型回路最大持续工作电流Imax的计算 4 母线分段电抗器回路 母线上最大一台发电机跳闸时 保证该段母线负荷所需的电流 或最大一台发电机额定电流的50 80 典型回路最大持续工作电流Imax的计算 5 出线回路 正常负荷电流 除了正常负荷电流 还考虑事故时由其它回路转移过来的负荷 2 按短路情况校验 短路热稳定校验It2t QkQk 短路电流产生的热效应 It t 电器允许通过的热