高压断路器和隔离 开 关ppt课件

1、6.2 高压断路器和隔分开关的原理与选择引言n仅用来在正常情况下，断开或闭合正常义务电流的开关电器，如高压负荷开关、低压闸刀开关、接触器、磁力启动器等。n仅用来断开缺陷情况下的过负荷电流或短路电流的开关电器，如高、低压熔断器。n既用来断开或闭合正常义务电流，也用来断开或闭合过负荷电流或短路电流的开关电器，如高压断路器、低压自动空气断路器等。n不要求断开或闭合电流，只用来在检修时隔离电压的开关电器，如隔分开关等。开关电器的类型引言n断路器的作用n在正常情况下，控制各种电力线路和设备的开断和关合。n在电力系统发生缺陷时，自动地切除电力系统的短路电流，以保证电力系统的正常运转。一、电弧的构成与熄灭n

2、用开关电器切断通有电流的电路时，只需电源电压大于1020V，电流大于80100mA，在开关电器的动、静触头分别霎时，触头间就会呈现电弧。n此时，触头虽已分开，但电路中的电流还在继续流通。只需电弧熄灭，电路才被真正断开。n电弧的产生n阴极发射电子n热电子发射n强电场电子发射n碰撞游离n电弧的维持n热游离n去游离n电弧的熄灭n假设游离过程大于去游离过程，那么电弧继续熄灭；n假设去游离过程大于游离过程，那么电弧逐渐熄灭。dUdUE (-)动触头(+)静触头m/V1036E复合去游离分散去游离1. 电弧的产生、维持与熄灭n电弧温度随时间变化n电弧电流数值随时间变动，电弧的功率也随电弧电流变动。n电弧功

3、率增大时，电弧的温度添加；反过来，当电弧功率减小时，电弧的温度降低。n电弧有热惯性n电弧的温度跟不上电流的变化，存在一个滞后过程。n交流电弧每半周自动熄灭一次n随着交流电流的周期性变化，电弧电流每隔半周过零一次。n在电弧电流自然过零前后，电源向弧隙保送的能量较少，电弧温度和热游离下降，而去游离作用继续进展，电弧将自然熄灭。0 交流电弧的特性2. 交流电弧的熄灭n在交流电流过零时，电弧将自动熄灭，但不等于最终熄灭。n在交流电弧自动熄灭后，弧隙中存在两个恢复过程：n弧隙介质强度恢复过程n弧隙电压恢复过程1 交流电弧的熄灭条件2. 交流电弧的熄灭1 弧隙介质强度恢复过程真空断路器和 SF6 断路器灭

4、弧性能较好。n含义：弧隙中介质强度恢复到绝缘的正常外形的过程。以能耐受的电压udt表示。n影响要素：主要是断路器灭弧安装的构造和灭弧介质的性质。ud0t油空气SF6真空1 交流电弧的熄灭条件2. 交流电弧的熄灭油空气SF6真空n近阴极效应1 弧隙介质强度恢复过程ud0t油空气SF6真空1 交流电弧的熄灭条件(+)(-)+ - + - +- + - + -+ - + - +- + - + -(-)(+)+ + - - + + - - -+ + - - + + - - -2. 交流电弧的熄灭2 弧隙电压恢复过程n含义：弧隙电压由熄弧电压逐渐恢复到电源电压的过程。以urt表示。n影响要素：线路参数、

5、负荷性质等。ur0tusrutrutrusr瞬态恢复电压工频恢复电压对不同的线路参数，弧隙电压恢复过程可以是周期性的变化过程或非周期性的变化过程。1 交流电弧的熄灭条件2. 交流电弧的熄灭n综上所述，在电弧自然熄灭后，弧隙中同时存在着两个恢复过程，即弧隙电压恢复过程 urt 和介质强度恢复过程 udt 。 ur0tusrutr可见，断路器开断交流电路时，电弧熄灭的条件应为)( r)(dttuun假设弧隙电压高于介质强度耐受电压，那么弧隙就被击穿，电弧重燃。n假设弧隙电压低于介质强度耐受电压，那么电弧不再重燃，即最终熄灭。1 交流电弧的熄灭条件2. 交流电弧的熄灭2. 交流电弧的熄灭1 利用灭弧

6、介质不同灭弧介质具有不同的传热才干、介电才干、热游离温度和热容量。这些参数数值越大，去游离作用就越强，电弧就越容易熄灭。2 采用特殊金属资料作灭弧触头采用熔点高、导热系数和热容量大的耐高温金属作触头资料。如采用铜、钨合金和银、钨合金等。3 利用气体或油吹动电弧吹弧利于冷却而使复合加强、带电离子的分散。4 采用多断口熄弧电弧被拉长，触头分别速度加快，断口电压降低。5 拉长电弧并增大断路器触头的分别速度2 高压断路器熄灭交流电弧的根本方法二、开断短路电流时的义务情况分析n弧隙电压恢复过程分析GTQFkkRLrQFGCU0Curui1i2iCruu C0ddutiLiRU21iii微分方程：0CC2

7、C21ddddUurRturLRCtuLC微分方程的通解：ttececrRrUu21210CrCLR1212, 1LCrCLR11412rutuCCCdd线性常系数微分方程二、开断短路电流时的义务情况分析n弧隙电压恢复过程分析GTQFkkRLrQFGCU0Curui1i2i为实根。、时，）当21211411LCrCLR弧隙电压恢复过程是非周期性的。恢复电压最大值不会超越U0。微分方程的通解：ttececrRrUu21210CrCLR1212, 1LCrCLR11412为虚根。、时，）当21211412LCrCLR弧隙电压恢复过程是周期性振荡过程。恢复电压最大值可达2U0。为实数重根。、时，）当

8、21211413LCrCLR弧隙电压恢复过程仍是非周期性的。恢复电压最大值不会超越U0。二、开断短路电流时的义务情况分析n弧隙电压恢复过程分析GTQFkkRLrQFGCU0Curui1i2i为实根。、时，）当21211411LCrCLR弧隙电压恢复过程是非周期性的。恢复电压最大值不会超越U0。为虚根。、时，）当21211412LCrCLR弧隙电压恢复过程是周期性振荡过程。恢复电压最大值可达2U0。为实数重根。、时，）当21211413LCrCLR弧隙电压恢复过程仍是非周期性的。恢复电压最大值不会超越U0。临界并联电阻为CLr21crn当r rcr时，电压恢复过程为周期性。二、开断短路电流时的义

9、务情况分析n不同短路方式对断路器开断才干的影响 开断单相短路电路当电流过零时，工频恢复电压的瞬时值U0 = Umsin。通常短路时，角接近90，所以 U0 = Umsin = Um。二、开断短路电流时的义务情况分析n不同短路方式对断路器开断才干的影响 开断中性点不直接接地系统中的三相短路电路aQFAbXLAAUXLBBUBIXLOCCUCIkAIABUBCUQFBQFCabUOn首先开断相：n电弧电流先过零，电弧先熄灭。OAabUUBCAB21UUAUBUCUABUBCUBC21UOabUOOUA5 . 1 Un在A相熄弧后，经过0.005s 90，B、C两相电流同时过零，电弧同时熄灭。n每个

10、断口电压为0.5UBC=0.866UBUC。二、开断短路电流时的义务情况分析n不同短路方式对断路器开断才干的影响 开断中性点不直接接地系统中的三相短路电路aQFAbXLAAUXLBBUBIXLOCCUCIkAIABUBCUQFBQFCabUOn首先开断相：n电弧电流先过零，电弧先熄灭。n在A相熄弧后，经过0.005s 90，B、C两相电流同时过零，电弧同时熄灭。n每个断口电压为0.5UBC=0.866UBUC。OAabUUBCAB21UUA5 . 1 Un结论：n首先开断相的恢复电压最大，为1.5倍的相电压；n后续开断相的燃弧时间比首先开断相延伸0.005s 。二、开断短路电流时的义务情况分析

11、n不同短路方式对断路器开断才干的影响 开断中性点直接接地系统中的三相接地短路电路n三相接地短路：n当零序阻抗与正序阻抗之比不大于3时，n首先开断相恢复电压的工频分量为相电压的1.3倍；n第二开断相恢复电压的工频分量为相电压的1.25倍；n最后开断相恢复电压的工频分量为相电压。n三相直接短路：n各相工频恢复电压与中性点不直接接地系统中的三相短路分析结果一样，即首先开断相恢复电压的工频分量为相电压的1.5倍。二、开断短路电流时的义务情况分析n不同短路方式对断路器开断才干的影响 开断两相短路电路n中性点直接接地系统：n工频恢复电压可达相电压的1.3倍。n其他情况：n工频恢复电压为相电压的0.866倍

12、。二、开断短路电流时的义务情况分析n不同短路方式对断路器开断才干的影响小结：n影响工频恢复电压的要素：n中性点接地方式n短路缺陷类型n三相开断顺序n首先开断相的工频恢复电压最大值：sm11m32UKUsm1816. 0UKnK1首先开断相开断系数；nUsm电网最高运转电压。二、开断短路电流时的义务情况分析n降低恢复电压上升速度和熄弧过电压的措施 断路器加装并联电阻n作用：n 改动恢复电压的恢复特性；n 使电弧电流被分流。n问题：n电弧熄灭后还有短路电流流通。n措施：n添加辅助触头。1Q2Q1Q主触头2Q辅助触头r1Q2Qrn问题：多断口断路器，断口电压分配不均匀，影响断路器的灭弧才干。UU1U

13、2UQCQC0CCC0Q0Q12CCCCUU0QQ22CCCUU0Q0Q1)(2)(CCCCCCUU0QQ2)(2)(CCCCCUU)(2)(QQCCCCU)(2)(QQCCCCUU21U21U32U31二、开断短路电流时的义务情况分析降低恢复电压上升速度和熄弧过电压的措施 断路器加装并联电容n并联电容后：1种类n按灭弧介质和灭弧方式分n油断路器：包括多油断路器和少油断路器n紧缩空气断路器nSF6断路器n真空断路器n按安装地点分n户内式n户外式一 高压断路器型号和技术参数三、高压断路器的选择220kV少油断路器500kVSF6断路器220kVSF6断路器n由字母和数字两部分组成的：2型号123

14、456额定电流，A派生代号：C手车式；G改良式等。额定电压，kV设计序号运用环境：N户内式；W户外式。产品称号：D多油断路器；S少油断路器； K空气断路器；L SF6 断路器； Z真空断路器；Q产气断路器； C磁吹断路器等。例如：SN10-10/3000-750型额定开断才干，kA或MVA特殊环境代号78一 高压断路器型号和技术参数三、高压断路器的选择n额定电压UNkV。断路器正常义务时，系统的额定线电压。这是断路器的标称电压，断路器应能保证在这一电压的电力系统中运用。n额定电流INA。断路器可以长期经过的最大电流。当额定电流长期经过高压断路器时，其发热温度不应超越国家规范中规定的数值。 n额

15、定开断电流INbrkA。在规定条件下能保证正常开断的电流。 3技术参数一 高压断路器型号和技术参数三、高压断路器的选择n额定峰值耐受电流ieskA。 在规定条件下，断路器在合闸位置时所能经受电流的峰值。它反映设备经受短路电流引起的电动效应才干。3技术参数额定短时耐受电流ItkA。在规定条件和时间下断路器在合闸位置时所能经受电流的峰值。它反映设备经受短路电流引起的热效应才干。 额定短时关合电流iNclkA。在规定条件下断路器保证正常关合的最大预期峰值电流。 一 高压断路器型号和技术参数三、高压断路器的选择n开断时间ms。从断路器分闸线圈通电起至三相电弧完全熄灭为止的时间。开断时间由分闸时间和电弧

16、熄灭时间或燃弧时间组成。3技术参数合闸时间ms。从断路器开场接到合闸命令时起到三相均合闸为止的时间。 分合闸不同期时间ms。指断路器各相间或同相各断口间分合时间的最大差别。 一 高压断路器型号和技术参数三、高压断路器的选择n金属短接时间ms。 指断路器在合分操作时从动、静触头刚接触到刚分别时的一段时间。 3技术参数无电流间隔时间ms。 由断路器各相中的电弧完全熄灭起到恣意相再次经过电流止的时间。 一 高压断路器型号和技术参数三、高压断路器的选择n断路器种类和型式的选择n根据各类断路器的特点及运用环境、条件决议。n额定电压和电流的选择nUNUNs，INImaxn开断电流的选择nINbrIpt 简化计算中， INbrIn短路关合电流的选择niNclish二 高压断路器的选择三、高压断路器的选择n短路热稳定和动稳定校验n热稳定校验：It2tQkn动稳定校验：iesish二 高压断路器的选择三、高压断路器的选择n隔离电压n在检修电气设备时，用隔分开关将被检修的设备与电源电压隔离，以确保检修的平安。n倒闸操作n投入备用母线或旁