第一节 开关电器

1、发电厂电气主系统发电厂电气主系统第二章第二章 开关电器和互感器的原理开关电器和互感器的原理一一开关电器开关电器二二电流互感器电流互感器三三电压互感器电压互感器第一节开关电器第一节开关电器 开关电器的作用和种类：（正常、故障、检修）开关电器的作用和种类：（正常、故障、检修）一开关电器的灭弧原理一开关电器的灭弧原理（一）电弧现象（一）电弧现象n电弧是一种气体游离放电现象，用开关电器开断电源电压大于电弧是一种气体游离放电现象，用开关电器开断电源电压大于1020V，电流大于，电流大于80100mA 的电路时，在开关的动静触的电路时，在开关的动静触头分离瞬间，触头间就会产生电弧。头分离瞬间，触头间就会产

2、生电弧。静触头弧柱动触头静触头弧柱动触头电弧的特点电弧的特点：能量集中、温度高、亮度强、良导体、燃弧电：能量集中、温度高、亮度强、良导体、燃弧电压低、质量轻。在生产实践中有利有弊，压低、质量轻。在生产实践中有利有弊，在开、合电流时在开、合电流时需要灭弧。需要灭弧。（二）电弧的产生与熄灭（二）电弧的产生与熄灭1.产生电弧的产生电弧的起因起因 强电场发射强电场发射和和热电子发射热电子发射是开关是开关断开时断开时产生电弧产生电弧的起始原因，而开关的起始原因，而开关关合时关合时产生电弧的起始原因产生电弧的起始原因是是强电场发射强电场发射。2 2. 碰撞游离碰撞游离产生产生电弧（介质击穿）电弧（介质击穿

3、）3 3. 电弧的电弧的维持与发展维持与发展 热游离热游离：介质在高温下电离。：介质在高温下电离。热游离热游离给弧隙提供给弧隙提供 大量的自由电子，电流继续流过，电弧的燃烧得大量的自由电子，电流继续流过，电弧的燃烧得 以维持。以维持。4. 电弧的熄灭电弧的熄灭复合去游离复合去游离：指正离子和负离子相互吸引而中和成为中性：指正离子和负离子相互吸引而中和成为中性质点的过程。质点的过程。扩散去游离扩散去游离：指自由电子和正离子逸出电弧而进入周围介：指自由电子和正离子逸出电弧而进入周围介质中，被周围介质冷却而复合的过程。质中，被周围介质冷却而复合的过程。（三）交流电弧的特性（三）交流电弧的特性开断交流

4、电路时，电弧电流随时间作周期性变化，开断交流电路时，电弧电流随时间作周期性变化，每半个周期过零一次每半个周期过零一次，此时电弧因失去能量而自，此时电弧因失去能量而自然熄灭。然熄灭。（四）交流电弧熄灭的条件（四）交流电弧熄灭的条件不同的绝缘介质具有不同的介质强度恢复过程：不同的绝缘介质具有不同的介质强度恢复过程：介质强度恢复过程介质强度恢复过程以耐受的电压以耐受的电压 表示表示弧隙电压恢复过程弧隙电压恢复过程用表示用表示交流电弧熄灭的条件应为交流电弧熄灭的条件应为或或介质强度恢复过程弧隙电压恢复过程介质强度恢复过程弧隙电压恢复过程)(tUd)()(tUtUrd)(tUr交流电弧熄灭的条件交流电弧

5、熄灭的条件（五）断路器开断短路电流时的弧隙电压恢复过程（五）断路器开断短路电流时的弧隙电压恢复过程n断路器开断短路电流时的等效电路为一二阶系统，断路器开断短路电流时的等效电路为一二阶系统，其过渡过程可分为其过渡过程可分为过阻尼过阻尼、欠阻尼欠阻尼和和临界阻尼临界阻尼。忽。忽略等效电阻略等效电阻R，其过程可由，其过程可由并联电阻并联电阻 r 决定决定临界并联电阻值为临界并联电阻值为 当当 时，弧隙电压恢复过程为时，弧隙电压恢复过程为非周期性非周期性（）； 当当 时，弧隙电压恢复过程为时，弧隙电压恢复过程为衰减周期性（衰减周期性（）。 当当 时，可以将弧隙恢复电压由周期性振荡特性恢时，可以将弧隙恢

6、复电压由周期性振荡特性恢复电压转变为非周期性恢复电压，大大降低了恢复电压的上复电压转变为非周期性恢复电压，大大降低了恢复电压的上升升速度和幅值，改善了断路器的灭弧条件。速度和幅值，改善了断路器的灭弧条件。CLrcr21crrr crrr crrr 恢复电压的变化过程恢复电压的变化过程n图图2-8n0=1/（LC）1/2nf 0 =1/2 (LC) n弧隙恢复电压的最大值（1.31.6）n弧隙恢复电压的上升速度dur/dt|AV=4 f 0 U 0n不同短路形式对开断瞬间工频恢复电压的影响不同短路形式对开断瞬间工频恢复电压的影响n最严重的情况是开断中性点不直接接地系统的三相短路，首先开断相U 0

7、=1.5倍相电压。（六）熄灭交流电弧的基本方法（六）熄灭交流电弧的基本方法1.利用灭弧介质利用灭弧介质2. 吹弧吹弧3. 采用特殊金属材料作灭弧触头采用特殊金属材料作灭弧触头4.提高断路器触头的分离速度提高断路器触头的分离速度5.采用多断口灭弧采用多断口灭弧6.在断路器主触头两端加装低值并联电阻在断路器主触头两端加装低值并联电阻 横吹横吹 纵吹纵吹2.吹弧吹弧5.采用多断口灭弧采用多断口灭弧6.在主触头两端加装低值并联电阻在主触头两端加装低值并联电阻二高压断路器二高压断路器（一）高压断路器的作用和类型（一）高压断路器的作用和类型n1. 高压断路器的作用高压断路器的作用 (1)在正常运行时接通或

8、断开正常运行时接通或断开有负荷电流负荷电流的电路； (2)在电气设备出现故障时故障时，能够在继电保护装置的控制下自动切断切断短路电流短路电流，断开故障设备。n2. 高压断路器的分类高压断路器的分类油断路器油断路器六氟化硫断路器六氟化硫断路器真空断路器真空断路器压缩空气断路器压缩空气断路器 3. 高压断路器的特点高压断路器的特点有灭弧室，触头在内不可见，可远方手动或自动控制有灭弧室，触头在内不可见，可远方手动或自动控制。（二）高压断路器的技术参数（二）高压断路器的技术参数额定电压：额定电压：U UN N额定电流：额定电流： I IN N额定开断电流：额定开断电流： I INbrNbr额定关合电流：额定关合电流： I INclNcl热稳定电流：热稳定电流： I It t动稳定电流：动稳定电流：分闸时间：分闸时间：全开断时间，=固有分闸时间（启动时间）+燃弧时间合闸时间：合闸时间：接到合闸命令至触头完全接触esi 三、隔离开关三、隔离开关1.隔离开关的用途隔离开关的用途n(1)隔离电源隔离电源（检修时）（检修时）n(2)倒闸操作倒闸操作（改变运行方式）（改变运行方式）n(3)分、合小电流电路分、合小电流电路（2A的空载变压器或5A空载线路）2.隔离开关的形式隔离开关的形式 按装设地点可分为按装设地点可分为屋内式和屋外式屋内式和屋外式；按绝缘支柱的数目；按绝缘支柱的