第二章-开关电器关合时电路中的电流变化.ppt

1、第2章 开关电器关合和开断时电路中电流的变化过程,本章知识框架 （1）电路中短路电流的暂态波形 （2）开断三相短路时流过开关电器弧隙的短路电流波形 （3）弧顶预击穿对短路电流波形的影响 （4）关合电容器时暂态电流的波形,邵振华 厦门电话办公室电话2.1 电力系统中短路电流的暂态波形,1,2 关合和开断时电路中电流的变化过程,目 录,前言,电力系统中的关合有两种类型：（从绝缘角度来考虑） 一种是正常关合，这个关合前线路或者电气设备没有绝缘故障的问题； 另一种就是短路故障的关合，这时关合前线路或者电气设备的绝缘已经存在绝缘故障、甚至处于短路状态

2、。 后一种情况下，关合大部分出现在线路发生短路故障，断路器由继保控制跳闸后，进行自动重合闸而短路故障并未消除。由于短路故障关合是各种关合中最严重的工作条件，因此讨论短路故障下的关合是十分必要的。 第2章具体讨论短路故障情况下电流的暂态问题， 第3章将讨论相关的电压变化情况。,2.1电力系统中短路电流的暂态波形,开断：触头开端电压 0Ue 电压恢复过程 关合：触头开端电压 Ue0 击穿问题 有一部分电器要求能关合短路电流，例：油断路器继电保护自动重合闸,2.1短路电流的暂态波形,触头损伤、迅速熄弧：关合和开断短路电流 绝缘、过电压：开断电容性或小的电感性电流 前言部分请调入参考文献： 一、输配电

3、电网中短路电流的特点 按短路的相数以及电源中点和短路地点是否接地，短路情况分为5种,短路类型包括：单相短路、两相短路、两相接地短路、三相短路、三相接地短路 5类。,三相短路的几率虽然很小，但是这并不是说明三相短路不重要，相反三相短路时的故障情况最为严重，有时候为了确定电力系统在故障情况下，工作的可靠性和断路器的开断能力，三相短路情况往往起着决定性的作用。短路发生的原因 短路发生的原因是多种多样的，主要有： (1) 设备或装置存在隐患。如绝缘材料陈旧老化、绝缘机械损伤、设备缺陷未发现消除、设计安装有误等。 （2）运行、维护不当。如运行人员不遵守操作规程，出现误操作，技术水平低，管理不善，机械损伤

4、等。 （3）自然灾害。如雷击过电压，特大的洪水、大风、冰雪、塌方等引起的线路倒杆、断线，飞禽走兽跨接裸导体等。一般说来，短路故障是可以防范的，绝大多数短路故障的发生都与工作人员未能很好地履行岗位职责有关。,一般情况三相短路最为严重，单相短路故障几率最高。,问题一： 表5-1中所示的四种情况的短路电流各是多少 ? 引入概念：正序阻抗、负序阻抗、零序阻抗 教材中第9页指出 研究对象是三相不接地短路的情况进行分析，在分析时提出下面两个假设： (1)三相同时发生短路，没有先后的时差； (2)短路过程是理想的，即短路地点相当于金属短接，电路中不存在电弧。 按照数值和波形的不同， 我们研究的短路情况可以分

5、为两大类： 一类是远离发电厂的输配电电网中的短路， 另一类就是发电厂附近的短路。,2.1输配电电网中短路电流的特点,三相交流电路发生短路的时候，考虑三相对称的情况，短路电流的变化仅以一相的短路电流的进行分析，其余两相只需将时间参数t换成t-120和t+120。就可以了。,短路电流i（以三相不接地系统，三相短路为例）,短路电流特点（四点）：,二、发电厂附近电网中短路电流的特性 特点：短路电流在最初的几个周期内不过零,原因: 1、非周期分量衰减较慢 时间常数L/R较大，且sin(-)较大 2、周期分量衰减较快（电机定转子的作用）,三、三相短路电流波形,1、 2、零时刻，由于电感的作用 ，电流不能突

6、变，所以t=0时， 3、任何时刻， ，即总有一个电流与其他两个反向 思考题：已知电网中发生单相短路时电源电压的相位角 ，试求当 时短路电流达到峰值时间tm。 见课本11页公式2-6,2.2开断三相短路时流过开关电器弧隙的短路电流波形,IAm= IBm= ICm= 阻抗Z,设iA为首开极，即某一时刻，A相电弧熄灭，而iB、iC电弧未熄灭，导通， 则有如图所示电流iB= -iC，且端电压为线电压 IAm= ， 首开极为最难熄弧,A相开断后，B、C相中的电流将发生如下变化： 1、幅值由原来的 降为 2、 3、在A相开断后，B、C两相均需经过0.005s时间后，同时过零,思考课后第4题：如果首先熄弧相

7、为C相，那么长半波和短半波电流各发生在哪一相，流过每一相弧隙的最后半波电流的最大值各是多少？,2.3弧隙预击穿对短路电流波形的影响（关合）,1、关合电路，三相是否同时关合？ 否。弧隙预击穿:这种触头在接触之前由于间隙击穿而提前关合电路的情况叫做触头间隙预计穿。 预击穿原因： 制造结构、介质差异、电场分布不同、气候 2、分析一相弧隙，讨论预击穿发生时电源电压可能的相位角 图2.8，分析波形,3、结论 当 0时，预击穿距离 最大，预击穿瞬间，电源电压相位角 90 时，预击穿可发生在任一角度 时，最大只能在电源电压90附近发生预击穿,2.4关合电容器组时暂态电流的波形,关合电容器组时会产生过电压或涌流，触头熔焊 一、原理 动态过程：U对电容充电过程，实质为L、C充放电过程，电场能量和磁场能量相互转换，i=周期分量+高频分量。由于R存在，最后高频分量衰减完，稳