用户供配电一次接线第段

用户供配电一次接线第段第1页，共95页，2023年，2月20日，星期一第一节电弧的产生与熄灭一.电弧的产生

在电力系统中，将能接通、断开或转换高压电路的电器统称为“高压开关电器”。分立使用的高压开关电器主要有：断路器隔离开关负荷开关熔断器开关电器切断负荷电流和短路电流时，开关触头间隙中（弧隙）由于强电场和热游离等的作用，将出现电弧电流。电弧现象：在开关电器开断电路时，电压和电流达到一定值时，触头刚刚分离后，触头之间就会产生强烈的白光，称为电弧。第2页，共95页，2023年，2月20日，星期一

电弧放电的特征和危害

1.电弧的本质电弧的实质是一种气体放电现象。2.电弧放电的特征

（1）电弧由三部分组成。包括阴极区、阳极区和弧柱区。（2）电弧温度很高。（弧柱处温度最高，可达6~7千到1万度以上）。（3）电弧是一种自持放电现象。（维持电弧燃烧的电压很低）。（4）电弧是一束游离的气体。（质量极轻，极易变形）

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3.电弧的危害

（1）电弧的存在延长了开关电器开断故障电路的时间，加重了电力系统短路故障的危害。（2）电弧产生的高温，将使触头表面熔化和蒸化，烧坏绝缘材料。对充油电气设备还可能引起着火、爆炸等危险。（3）由于电弧在电动力、热力作用下能移动，很容易造成飞弧短路和伤人，或引起事故的扩大。第4页，共95页，2023年，2月20日，星期一1.弧隙中带电质点的产生1.弧隙中带电质点的产生弧隙中的大量带电质点是由气体分子或原子分裂和由电极表面发射电子产生的。游离的慨念：使电子从围绕原子核运动的轨道中解脱出来，成为自由电子。中性原子失去电子成为正离子（1）气体中带电质点产生的四种形式：根据引起气体分子或原子游离的因素不同可把气体分子或原子的游离分为三类：1）碰撞游离。（电场）2）光游离。（光子）3）热游离。（热能）4）负离子的形成（阻碍放电）。这几种游离都是发生于气体的空间。电弧中，1）2）3）均存在。第5页，共95页，2023年，2月20日，星期一（2）金属表面游离的四种形式表面游离：是金属表面电子接受外界能量后，飞出表面成为自由电子的现象。根据使电子逸出金属表面的方式不同可把金属的表面游离分为：1）热电子发射2）强电场发射3）二次发射4）光电发射这几种游离都发生于金属表面。电弧中，1）2）3)均存在。第6页，共95页，2023年，2月20日，星期一2.电弧的产生和维持感性电路在断开时、容性电路在闭合时，都将产生电弧。以断路器为例：电弧产生：

1）：断路器断开时，触头突然分离，触头间的接触压力和面积逐渐缩小，导致接触电阻增大，接触部位剧烈发热，产生热电子发射；同时，由于动、静触头的间隙很小，故电场强度很大，使触头内部的电子在强电场作用下被拉出来，就形成强电场发射。以上两种物理现象共同导致电子逸出触头金属表面。

第7页，共95页，2023年，2月20日，星期一2）从阴极表面发射出的电子在电场力的作用下高速向阳极运动，在运动过程中不断地与中性质点（原子或分子）发生碰撞。当高速运动的电子积聚足够大的动能时，就会从中性质点中打出一个或多个电子，使中性质点游离，这一过程称为碰撞游离。另外，电子或离子轰击发射表面又会引起二次电子发射。这些都导致触头间隙中带电质点急剧增加，当间隙中质点浓度足够大时，间隙被电击穿而发生电弧。第8页，共95页，2023年，2月20日，星期一电弧维持：弧柱中气体分子在高温作用下产生剧烈热运动，动能很大的中性质点互相碰撞时，将被游离而形成电子和正离子，这种现象称为热游离。弧柱导电就是靠热游离来维持的。

电弧的形成与维持的简示图：第9页，共95页，2023年，2月20日，星期一注意：断路器触头置于气体介质中（如SF6气体）当断路器分闸时，触头间的气体是绝缘的。气体从绝缘状态转变为导电状态，存在一个游离过程。电弧是由数量很多的正负带电质点形成的良导体。开关电器触头间的电弧未熄灭时，电路中的电流始终保持流通，所以虽然触头已经分离，但电路并未真正断开。直到电弧完全熄灭，电路才真正断开。开关电器的开断性能，即指开关电器的灭弧能力。第10页，共95页，2023年，2月20日，星期一去游离包括：复合与扩散扩散:由于游离质点的热运动或外来作用，使自由电子从电弧区域逸出，到达电弧区域外弧隙间的电子和正离子在电场力的作用下，运行方向相反。运动中的自由电子和正离子相互吸引也会发生复合．使弧隙间的自由电子减少——去游离。复合:带有异性电荷的质点相遇而结合成中性质点的现象称为复合。在电弧燃烧过程中，中性介质发生游离的同时，还存在着去游离。三.电弧中的去游离熄灭电孤，要加强去游离过程。加强去游离过程就是实际断路器中的灭弧装置原理。第11页，共95页，2023年，2月20日，星期一

扩散是弧柱中的带电质点逸出弧柱以外，进入周围介质的现象。扩散有三种形式：（1）温度扩散，由于电弧和周围介质间存在很大温差，使得电弧中的高温带电质点向温度低的周围介质中扩散，减少了电弧中的带电质点；

（2）浓度扩散，这是因为电弧和周围介质存在浓度差，带电质点就从浓度高的地方向浓度低的地方扩散，使电弧中的带电质点减少；（3）利用吹弧扩散，在断路器中采用高速气体吹弧，带走电弧中的大量带电质点，以加强扩散作用。

2.扩散

1.复合复合是正、负带电质点相互结合变成不带电质点的现象。空间复合：在弧隙空间内，自由电子和正离子相遇，复合成一中性质点。表面复合：在金属表面进行的复合。第12页，共95页，2023年，2月20日，星期一

2.1电弧温度

电弧是由热游离维持的，降低电弧温度就可以减弱热游离，减少新的带电质点的的产生。同时，也减小了带电质点的运动速度，加强了复合作用。通过快速拉长电弧，用气体或油吹动电弧，或使电弧与固体介质表面接触等，都可以降低电弧的温度。

2.2.介质的特性电弧燃烧时所在介质的特性在很大程度上决定了电弧中去游离的强度，这些特性包括：导热系数、热容量、热游离温度、介电强度等。若这些参数值大，则去游离过程就越强，电弧就越容易熄灭。

2.电弧的影响去游离的因素第13页，共95页，2023年，2月20日，星期一2.3气体介质的压力气体介质的压力对电弧去游离的影响很大。因为，气体的压力越大，电弧中质点的浓度就越大，质点间的距离就越小，复合作用越强，电弧就越容易熄灭。在高度的真空中，由于发生碰撞的几率减小，抑制了碰撞游离，而扩散作用却很强。因此，真空是很好的灭弧介质。

2.4触头材料触头材料也影响去游离的过程。当触头采用熔点高、导热能力强和热容量大的耐高温金属时，减少了热电子发射和电弧中的金属蒸汽，有利于电弧熄灭。除了上述因素以外，去游离还受电场电压等因素的影响。第14页，共95页，2023年，2月20日，星期一三.交流电弧的熄灭交流过零，电弧暂灭，能否重燃，视两过程：介质恢复过程和电压恢复过程。1、介质恢复过程：弧隙中电离气体从导电状态迅速变为绝缘状态，使弧隙能承受电压作用而不发生电弧重燃的过程。2、电压恢复过程：熄弧后电路将被开断，电源电压加到弧隙两端触头上的过程。3.在交流电弧熄灭过程中，介质强度恢复过程和电压恢复过程是同时进行的。电弧能否熄灭取决于两个过程的发展速度。

第15页，共95页，2023年，2月20日，星期一两过程在“竞赛”

uhfu’jf1ujf1tu交流电弧过零后，弧隙中的介质恢复过程和弧隙上的电压恢复过程若介质恢复强度曲线Ujf大于电压恢复强度曲线Uhf，则电弧趋于熄灭；否则，若某一瞬间Ujf小于Uhf，则电弧将继续燃烧。第16页，共95页，2023年，2月20日，星期一（1）、弧隙区介质强度恢复过程：在交流电流过零后的熄弧过程中弧隙介质恢复过程分两种情况

弧柱区的介质恢复过程：

1）当弧柱电流过零且弧隙温度在3000~4000K以上时，弧隙具有剩余电导，如弧隙两端输入功率大于散发功率，弧柱将被加热而使电弧重燃，称为热击穿2）当弧柱温度在3000~4000K以下，热电离作用已基本上停止，Rz→∞，无电弧。若此时外加电压，将产生电场。如电场强度足够高，则可能产生间隙击穿而使电弧重燃，即电击穿。综上所述，在电流过零后的熄弧过程中，电弧的熄灭基本上要经过两个阶段：热击穿阶段和电击穿阶段。前者弧隙具有一定的电阻，流过一定的电流；后者弧隙电阻趋于无穷大，但因介质温度高，击穿比较容易。弧柱区近阴极区第17页，共95页，2023年，2月20日，星期一弧隙区介质强度恢复过程实例1有些绝缘介质并不是被击穿后就永久失去绝缘强度的，例如空气绝缘、SF6绝缘以及其他气体绝缘，在被击穿后，一旦电弧能量降低，周围的空气就会迅速冷却并熄灭电弧，空气隙就重新恢复原有的绝缘强度。这就是介质强度恢复的过程。

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（2）、近阴极区的介质恢复过程：

近阴极效应：电流过零期间，弧隙两端电压也过零，此时弧隙中的正负带电粒子由于热运动而处于均匀分布状态。电流过零后，当弧隙两端电压极性改变时，电子迅速向正极方向运动，而离子由于质量很大，加速缓慢，几乎未动，故在阴极附近形成不导电的正电荷空间。阻碍阴极发射电子。从电路的角度看，好象弧隙在电流过零后立即获得一定的耐压强度。这一现象叫做近阴极效应；而电流过零后弧隙立即能承受的电压值就称为介质初始恢复强度Ujf0。第19页，共95页，2023年，2月20日，星期一2弧隙中的电压恢复过程

电压恢复过程：1）.电流过零后，弧隙两端电压由零逐渐变化为电源电压的过程。相应于此时弧隙上的电压，称为恢复电压。2）、恢复电压

工频恢复电压是瞬态恢复电压消失后弧隙上出现的电压，是恢复电压稳态值暂态恢复电压很复杂，但只出现在电弧电流过零后的几百微秒内。又称瞬态恢复电压。

弧柱区的介质恢复过程对熄灭交流长弧具有重要意义，是所有高压电器和部分低压电器设计的理论基础。暂态恢复电压工频恢复电压第20页，共95页，2023年，2月20日，星期一总结交流电弧熄灭条件：在交流电流过零后，弧隙中的实际介质恢复强度特性总是高于加在弧隙上的实际恢复电压特性。第21页，共95页，2023年，2月20日，星期一

用真空灭弧过程中电流电压图说明电弧产生与熄灭（因切断短路电流，触头在此分离，）（因电弧导电，到此才能开断短路。）（电弧产生后，维持燃烧的电压低且不稳定。）（该电压幅度如超过介质强度恢复的幅度，电弧复燃}第22页，共95页，2023年，2月20日，星期一23

2、特点：有完善的灭弧装置，足够大的断流能力；配备手力(CS型)，电磁(CD型)，弹簧储能(CT型)操动机构。第二节高压一次设备文字符号：QF图形符号：3.符号：

1.作用：通断正常负荷电流接通和承受一定时间的短路电流在保护装置作用下自动跳闸，迅速切除短路故障。一.高压断路器：电力系统最重要的开关设备第23页，共95页，2023年，2月20日，星期一高压断路器的基本类型压缩空气断路器

油断路器少油断路器多油断路器分类真空断路器

SF6断路器

固体产气断路器按断路器安装地点，又可将其分为（1）屋内式（2）屋外式。

按灭弧介质的不同分类磁吹断路器第24页，共95页，2023年，2月20日，星期一251243567国产断路器的型号表示断路器1——的字母代号S—少油；D—多油；Z—真空；K—空气；L—SF6；

2——安装场所代号N—表示屋内型；W—表示屋外型

3——设计序列号；

4——额定电压，KV；5——其它标志，如G—改进型，F表示分相操作6——额定电流，A7——额定开断能力（KA或MVA）MVA：兆伏安1兆伏安=1千千瓦第25页，共95页，2023年，2月20日，星期一26高压断路器的型号说明SN10-10I/630–300产品名称代号S—少油D—多油Z—真空K—空气L—SF6安装场所代号N—屋内型W—屋外型设计序号额定电压（kV)其他标志代号额定电流(A)额定开断电流（kA或MVA）如：SN10-10I/630-300表示户内式10kV少油断路器额定电流630A,额定开断容量300MVA第26页，共95页，2023年，2月20日，星期一27

按国家标准，额定电压在220KV及以下的电气设备，其最高工作电压为额定电压的1.15倍；对于330KV及以上电气设备，规定为1.1倍。高压断路器基本技术参数1、额定电压UN

保证断路器正常长期工作的线电压（标称电压），以KV为单位。按我国现行国标及有关暂行规定，我国断路器的额定电压有10，20，35，60，110，220，330，500KV。第27页，共95页，2023年，2月20日，星期一28高压断路器的基本技术参数

我国断路器额定电流等级为200，400，600(630)，（1000），1250，1600，（1500），2000，2500,3150，4000，5000，6300，8000，10000，12500，16000及20000A等

2、

额定电流IN

额定电流是断路器允许长期通过的最大工作电流，以A为单位。在长期通过额定电流时，断路器各部分发热温度不超过国家标准。第28页，共95页，2023年，2月20日，星期一29

3、额定开断电流IOC额定开断电流是指在额定电压下断路器能开断而不致妨碍其继续工作的最大短路电流，单位为KA。

4、热稳定电流Ith又称短时耐受电流。它指的是在某一规定的短时间t内断路器能耐受的短路电流热效应所对应的电流值，以KA为单位。

5、动稳定电流Ies又称峰值耐受电流，它是断路器在关合位置时能允许通过而不致影响其正常运行的短路电流最大瞬时值，以KA为单位。

第29页，共95页，2023年，2月20日，星期一30

6、额定短路关合电流INcl

额定短路关合电流是指断路器在额定电压下用相应操动机构所能闭合的最大短路电流，单位为KA。

7、开断时间tOC

开断时间是指断路器的操动机构到分闸指令起到三相电弧完全熄灭为止的一段时间，它包括断路器的分闸时间(固有分闸时间)和燃弧时间两部分。

8、合闸时间tcl：

处于分闸位置的断路器从接到合闸信号瞬间起到断路器三相触头全接通为止所经历的时间为合闸时间。

第30页，共95页，2023年，2月20日，星期一31开断部分操动和传动部分

绝缘部分

组成高压断路器基本结构第31页，共95页，2023年，2月20日，星期一断路器的操动机构

一、操动机构的用途和类型断路器的操动机构是用来使断路器分闸、合闸并将断路器保持在合闸位置的设备。在断路器本体以外的机械操动装置称为操动机构。1．操动机构的基本要求：（1）应具有足够的操作功率在电网正常工作时，用操动机构使断路器关合，这时电路中流过的是工作电流，关合是比较容易的。但在电网事故情况下，如断路器关合到有预伏性短路故障时，情况要严重得多。因为断路器关合时，电路中出现的短路电流可到达几万安以上。断路器导电回路受到的电动力可达几千牛以上，另一方面，电动力又常常是阻碍断路器关合的，因此在关合有预伏性短路故障的电路时，由于电动力过大，断路器有可能出现触头不能关合，从而引起触头严重烧伤，油断路器出现严重喷油甚至爆炸等严重事故。因此，断路器应具有关合故障电路的能力。（2）要求动作迅速通常要求快速断路器的全分闸时间不大于0.08S，近代高压和超高压断路器甚至要求为0.02～0.04S，在断路器全分闸时间中，固有分闸时间约占一半以上，它与操动机构结构有关。（3）要求操动机构工作可靠，结构简单，体积小，重量轻，操作方便等。第32页，共95页，2023年，2月20日，星期一2．操动机构的类型操动机构依据能量形式的不同可分为：①手动操动机构（CS）：②电磁操动机构（CD）：③电动机操动机构（CJ）：④弹簧操动机构（CT）：⑤气动操动机构（CQ）⑥液压操动机构（CY）第33页，共95页，2023年，2月20日，星期一①手动操动机构（CS）优点：（1）结构简单、价廉；（2）不需要合闸能源。缺点：（1）不能遥控和自动合闸；（2）合闸能力小；（3）就地操作、不安全。应用：用于12KV以下，开断电流小的断路器。第34页，共95页，2023年，2月20日，星期一②电磁操动机构（CD）优点：（1）结构简单、加工容易；（2）运行经验多。缺点：（1）需要大功率的直流电源；（2）耗费材料多。应用：过去126kV及以下的油断路器大部分采用电磁操动机构，但不是发展方向。第35页，共95页，2023年，2月20日，星期一③电动机操动机构（CJ）优点：可用交流电源。缺点：要求电源的容量较大（但小于电磁操动机构）应用：只用于容量较小的断路器，国内很少生产。第36页，共95页，2023年，2月20日，星期一④弹簧操动机构（CT）：优点：（1）要求电源的容量小；（2）交、直电源都可用；（3）暂时失去电源时仍能操作一次。缺点：（1）结构较复杂；（2）零部件的加工精度要求高。应用：（1）用于中、小型断路器，是发展方向。第37页，共95页，2023年，2月20日，星期一⑤气动操动机构（CQ）优点：（1）不需要直流电源；（2）暂时失去电源时仍能操作多次。缺点：（1）需要空压设备；（2）对大功率的操动机构，结构比较笨重。第38页，共95页，2023年，2月20日，星期一⑥液压操动机构（CY）

优点：（1）不需要直流电源；（2）暂时失去电源时仍能操作多次；（3）功率大、动作快、操作平稳。缺点：（1）加工精度要求高；（2）价格较贵。应用：适用于126KV及以上的高压断路器，是发展方向。第39页，共95页，2023年，2月20日，星期一断路器的积木组合方式断路器的积木组合方式示意图第40页，共95页，2023年，2月20日，星期一41SW2-110型少油断路器每相单柱双断口第41页，共95页，2023年，2月20日，星期一SW2-220型少油断路器每相双柱四断口第42页，共95页，2023年，2月20日，星期一复习常用单位换算表

序号分类名称符号换算关系16应力、压强、压力托Torr，mmHg1Torr=1mmHg=133.322Pa

17应力、压强、压力工程大气压at，kgf/cm21at=98066.5Pa

应力、压强、压力标准大气压atm1atm=760mmHg=101325PaPa(帕)的定义：一平方米的面积上受到的压力是一牛顿时所产生的压强为一帕（斯卡）[1Pa=1N/(M×M)]。第43页，共95页，2023年，2月20日，星期一1．高压真空断路器在真空容器中进行电流开断与关合的断路器。高压真空断路器是利用“真空”（气压10-2~10-6Pa）作为绝缘和灭弧介质。优点：熄弧时间较短：0.01s以下，开距小(10kV)：10～15mm。真空绝缘恢复速度强。（1）真空断路器的结构真空断路器主要由真空灭弧室、支架和操动机构三部分组成。真空灭弧室内空气非常稀薄，其内气体几乎没有游离作用。触头在分离过程中能迅速灭弧，不会产生大的电弧。第44页，共95页，2023年，2月20日，星期一451）真空灭弧室的基本结构静触头动触头动触杆波纹管密封外壳屏蔽罩真空灭弧室是真空断路器的核心元件，具有开断、导电和绝缘的功能第45页，共95页，2023年，2月20日，星期一动触杆波纹管动触头屏蔽罩真空断路器灭弧室如图所示，触头密封在真空灭弧室内，动、静触头分别焊接在动、静导电杆上，动触头借助波纹管实现密封。在机械机构的驱动作用下，动触头可在灭弧室内沿轴向移动，实现分合电路的作用。真空灭弧室的结构第46页，共95页，2023年，2月20日，星期一真空灭弧室各组成部分简介1）绝缘外壳：既是真空容器，又是动静触头间的绝缘体。作用：支持动静触头和屏蔽罩等金属部件，与这些部件气密地焊接在一起，以确保灭弧室内的高真空度。绝缘外壳材料：硬质玻璃、氧化铝陶瓷或微晶玻璃。2）触头：既是关合时的通流元件，又是开断时的灭弧元件。触头材料：铜铋合金和铜铬合金。触头的结构形式：采用对接式结构，有三种类型，即平板触头、横向磁场触头和纵向磁场触头，如下图所示。这些触头的共同特点是利用磁场力使真空电弧很快地运动，防止在触头上产生需要长时间冷却的受热区域。第47页，共95页，2023年，2月20日，星期一触头

纵向磁场触头：利用在磁场间隙中呈现的纵向磁场来提高开断能力的触头。适合开断大电流的需要，其开断电流可以达到70kA，在实验室已高达200kA。纵向磁场触头分为线圈型触头和杯状触头，如图（d）、（e）所示。

平板触头如图（a）所示，现已被淘汰，使用较多的是横向磁场触头和纵向磁场触头。

横向磁场触头：利用电流流过触头时产生的横向磁场驱使电弧在触头表面运动的触头。主要类型有螺旋触头(用于开断小于40kA的电流，近年来趋于淘汰)如图（c）所示和杯状触头(可以开断40kA以上的电流)如图（b）所示。第48页，共95页，2023年，2月20日，星期一3）屏蔽罩防止燃弧过程中触头间产生的大量金属蒸汽和金属颗粒喷溅到绝缘外壳的内壁，导致外壳的绝缘强度降低或闪络。改善灭弧室内部电场的均匀分布，降低局部电场强度，提高绝缘性能，有利于促进真空灭弧室小型化。吸收部分电弧能量，冷却和凝结电弧生成物，有利于提高电弧熄灭后间隙介质强度的恢复速度，这对于增大灭弧室的开断能力起到很大作用。4）波纹管用于保证动触头在一定行程范围内运动时，不破坏灭弧室的密封状态。材料：通常采用不锈钢。结构：液压成形和膜片焊接两种。波纹管是真空灭弧室中最易损坏的部件，真空断路器触头每分合一次，波纹管便产生一次机械变形，长期频繁和剧烈的变形容易使波纹管因材料疲劳而损坏，其金属的疲劳寿命，决定了真空灭弧室的机械寿命。第49页，共95页，2023年，2月20日，星期一（2）真空断路器类型1）户内型真空断路器户内真空断路器按照总体结构特点可分为两类：分体式：断路器本体与操动机构分离安装在固定柜中，即ZN28A－12系列。特别适合于旧柜无油化改造工程.

整体式：断路器本体与操动机构一起安装在箱形固定柜和手车柜中，即ZN28－12系列；

ZN28－12系列真空断路器采用中间封接式纵磁场真空灭弧室。第50页，共95页，2023年，2月20日，星期一ZN28A－12l－开距调整垫片；2－触头压力弹簧；3－弹簧座；4－接触行程调整螺栓；5－拐臂；6－导向板；7－导电夹紧固螺栓；8－动支架；9－螺钉；10－真空灭弧室；11－真空灭弧室固定螺栓；12－绝缘子；13－绝缘子固定螺栓；14－静支架；15－主轴；16－分闸拉簧户内分体式真空断路器第51页，共95页，2023年，2月20日，星期一ZN28A-12系列户内交流高压真空断路器第52页，共95页，2023年，2月20日，星期一ZN28－12系列整体式户内真空断路器1－开距调整垫片；2－触头压力弹簧；3－弹簧座；4－接触行程调整螺栓；5－拐臂；6－导向板；7－导电夹紧固螺栓；8－动支架；9－螺钉；10－真空灭弧室；11－固定螺栓；12－绝缘子；13－绝缘子固定螺栓；14－静支架；15－主轴；16－分闸拉簧；17－输出杆；18－机构；19－面板第53页，共95页，2023年，2月20日，星期一ZN28－12实物图第54页，共95页，2023年，2月20日，星期一2）户外型真空断路器户外真空断路器一般采用落地式结构，可分为箱式（仿多油断路器结构）和支柱式（仿少油断路器结构）。

ZW32－12型户外支柱式真空断路器

第55页，共95页，2023年，2月20日，星期一ZW32－12型户外支柱式真空断路器实物图第56页，共95页，2023年，2月20日，星期一ZW8-12/630-12.5真空断路器

实物图第57页，共95页，2023年，2月20日，星期一户外真空断路器的实际安装ZW-12型户外真空断路器—应用实例第58页，共95页，2023年，2月20日，星期一ZW-12型户外真空断路器的实际安装第59页，共95页，2023年，2月20日，星期一ZW-12型户外真空断路器的实际安装第60页，共95页，2023年，2月20日，星期一真空断路器的优点1．开断能力强，开断电流大，熄弧时间短，开断次数多，使用寿命长。触头间隙小，整机体积小，操动机构功率小，重量轻。3.介质强度恢复迅速快，适合于频繁操作，多次重合闸。4．操作时噪声小，不会污染。5．介质不会老化，不更换，维护工作量小。6．使用安全，能适用于各种不同的场合，特别是危险场所。7．触头部分完全密封，工作可靠，通断性能稳定。8．灭弧室安装调试简单、方便。第61页，共95页，2023年，2月20日，星期一真空断路器的缺点缺点：1．开断感性负载或容性负载时，容易引起过电压。2．触头采用对接式结构，操动机构使用弹簧，容易产生合闸弹跳与分闸反弹。合闸弹跳会产生较高的过电压，影响电网的稳定运行，还会使触头烧损，甚至熔焊，特别在投入电容器组产生涌流时及短路关合的情况下更加严重。分闸反弹会减小弧后触头间距，导致弧后的重击穿，后果十分严重。3．对密封工艺、制造工艺要求很高，价格较高。第62页，共95页，2023年，2月20日，星期一63在借鉴国外同类产品的基础上开发的产品，如：ZN63-12和ZN65-12分别效仿ABB的VD4和西门子3AH。自行设计的产品，如：ZN15-12，ZN28-12，ZN30-12等。

国内生产的真空断路器归纳起来大致可分为三类：引进技术并国产化的产品。如:ZN12-12，引进西门子3AF；ZN18-12，引进日本东芝公司VK系列产品；ZN21-12，引进比利时EIB公司的产品技术；ZN67-12，引进日本三菱电机VPR型真空断路器等。第63页，共95页，2023年，2月20日，星期一六氟化硫（SF6）断路器是利用SF6气体作灭弧和绝缘介质的断路器。2．SF6断路器SF6气体性能SF6是一种无色、无味、无毒且不易燃烧的惰性气体.SF6分子以硫原子为中心、六个氟原子对称地分布在周围形成的呈八面体结构。氟原子可以大量吸附弧隙中参与导电的自由电子，生成负离子。由于负离子比自由电子运动速度慢的多，很容易和正离子复合成中性的分子和原子.另外，SF6分子较大，使得电子的自由行程减小，从而减少碰撞游离的发生。对去游离有利.SF6气体的绝缘性能稳定，不会老化变质。当气压增大时，其绝缘能力也随之提高。在0.1MPa下，绝缘能力超过空气的2倍；在0.3MPa时，其绝缘能力和变压器油相当。SF6在电弧的作用下分解成低氟化物，但需要的分解能却比空气高得多，因此，SF6分子在分解时吸收的能量多，对弧柱的冷却作用强。当电弧电流过零时，低氟化物则急速再结合成SF6，故弧隙介质强度恢复过程极快。SF6气体的灭弧能力相当于同等条件下空气得100倍。第64页，共95页，2023年，2月20日，星期一(1）.SF6断路器的结构原理按能量分外能自能双压式单压式气吹式旋弧式双压式：要有两种气压系统，用开启气吹阀门的方法使SF6气体由高压侧流向低压侧。由于结构复杂，已不再生产。气吹式：利用电弧能量加热气体来建立吹弧所需压力差。旋弧式：利用磁场力使SF6气体旋转实现吹弧。第65页，共95页，2023年，2月20日，星期一外能，自能式灭弧装置的解释：外能式灭弧装置：利用运行贮存的高压力SF6气体或开断过程中依靠操作力产生SF6的压力差，在开断时将SF6气体吹向电弧而使之熄灭。自能式灭弧装置：利用电弧本身的能量使SF6气体受热膨胀而产生压力差，在开断时将SF6气体吹向电弧而使之熄灭。或者利用开断电流本身依靠线圈形成垂直于电弧的磁场，使电弧在SF6气体中旋转运动而使之熄灭。混合式灭弧装置：既利用电弧（或开断电流）自身的能量，也利用部分外界能量的综合式灭弧装置。第66页，共95页，2023年，2月20日，星期一1）双压式灭弧室这种断路器内部有两种不同的压力，故称为双压力式SF6断路器，又称为第一代SF6断路器。在60年代，它被誉为开断电流最大、工作性能最好的断路器，大有取代当时压缩空气断路器的趋势。最早的SF6断路器是根据压缩空气断路器的气吹灭弧原理设计的。通常设计采用全密封结构，0.3MPa（表压力）的低压气体作为断路器内部的绝缘介质，1.5MPa（表压力）的高压气体用作灭弧。第67页，共95页，2023年，2月20日，星期一触头断开时，吹气阀打开，高压室SF6气体在灭弧室形成气体，吹断，熄灭电弧断开后，吹气阀关闭第68页，共95页，2023年，2月20日，星期一双压式SF6实物图第69页，共95页，2023年，2月20日，星期一2）单压力式SF6断路器双压力式SF6断路器工作性能虽然良好．但必须配置一台在密封循环中工作的气体压缩机，结构复杂、价格昂贵。另外，1.5MPa（表压力）高压SF6气体的液化温度高，工作温度必须保持在8°C以上，低温环境下需要加热才能工作，这也是一个致命的弱点。因此很快被第二代SF6断路器，即单压力（压气）式SF6断路器所取代。单压力（压气）式SF6断路器，外形上与双压式无多大差别。断路器内部只有一种压力，一般为0.6MPa(表压力)，它是依靠压气作用实现气吹来灭弧的。第70页，共95页，2023年，2月20日，星期一单压式灭弧装置静触头动触头第71页，共95页，2023年，2月20日，星期一要点：断路器断开时，三位一体的动触头+压气罩+喷嘴下行，下部的SF6气体压力增加，由喷嘴向断口灭弧室吹气，完成灭弧。第72页，共95页，2023年，2月20日，星期一动画展示SF6断路器灭弧过程第73页，共95页，2023年，2月20日，星期一观看视频SF6断路器工作原理第74页，共95页，2023年，2月20日，星期一压气式灭弧室的开断过程分为两个阶段：（1）预压缩阶段

为使触头分离产生电弧时就能实行有效的气吹，压气灭弧室应先进行一段预压缩过程，使压气室中的气体压力提高后再打开喷口产生吹弧作用。压气灭弧室要求有较大的预压缩行程(超行程)，达到全行程的40％。压气式SF6断路器的分闸时间比其它断路器要长些。（2）气吹阶段

要保证电弧可靠熄灭，在气吹阶段中，要压气室中的气体压力仍保持较高的比值。这就要求压气室体积的压缩率足够高，足以补偿喷口流出气体引起的压力下降。第75页，共95页，2023年，2月20日，星期一自能式SF6断路器自能式SF6断路器是在压气式基础上发展起来的，又称第三代SF6断路器。用电弧自身的能量建立灭弧所需要的压力差。自能式SF6断路器的开断能力与电弧能量有关。可采用弹簧操动机构按灭弧原理可分为旋弧式、热膨胀式。第76页，共95页，2023年，2月20日，星期一3）旋弧式SF6断路器旋弧式SF6断路器利用SF6气体中电弧在磁场作用下快速转动而使电弧熄灭。旋弧式SF6断路器多用于中压系统中。第77页，共95页，2023年，2月20日，星期一复习怎么判断洛伦兹力方向？

左手定则第78页，共95页，2023年，2月20日，星期一磁吹线圈设置在静触头附近，在开断电流时，线圈被电弧串联接进回路，电流流过线圈，在动静触头间产生磁场，电弧在磁场的驱动下旋转，在旋转时受到冷却而熄灭。按照磁吹和电弧的运动方式不同可分为径向旋弧式和纵向旋弧式。第79页，共95页，2023年，2月20日，星期一热膨胀式 利用电弧本身的能量，加热灭弧室内的SF6气体，建立高压力，形成压差，并通过喷口释放，产生强力气流吹弧，从而达到冷却和吹灭电弧的目的。将几种灭弧原理同时应用在断路器的灭弧室中。如旋弧＋热膨胀，压气＋热膨胀，压气＋旋弧，旋弧＋热膨胀＋助吹。混合式第80页，共95页，2023年，2月20日，星期一SF6断路器按灭弧室分类SF6断路器压气式自能式混合式变开距灭弧室定开距灭弧式单向纵吹双向纵吹双向吹弧旋弧式热膨胀式径向旋弧式纵向旋弧式旋弧+热膨胀压气+热膨胀……第81页，共95页，2023年，2月20日，星期一(2).SF6断路器类型1）LW3-10型柱上SF6断路器LW3-10系列六氟化硫断路器是一种用SF6气体作为灭弧和绝缘介质的柱上断路器，是目前城网和农网推广使用的换代产品。其优良的性能价格比，是目前其他12KV级户外断路器不可比拟的。采用“旋弧灭弧原理”灭弧，操动机构与断路器为一整体结构。第82页，共95页，2023年，2月20日，星期一LW3-10实物图第83页，共95页，2023年，2月20日，星期一LW3-10安装示意图安装图第84页，共95页，2023年，2月20日，星期