高低压电器复习

1、现代电气控制技术现代电气控制技术 华侨大学电气工程系华侨大学电气工程系 1 1页页 补充补充 高压电器高压电器 高压电器中的开关电器主要用来关合与分断正常电路与故障电高压电器中的开关电器主要用来关合与分断正常电路与故障电路，或用来隔离高压电源。根据其功能的不同又可分为：路，或用来隔离高压电源。根据其功能的不同又可分为：（1）高压断路器）高压断路器 它能关合与分断正常情况下的各种负载电路，它能关合与分断正常情况下的各种负载电路，又能在故障情况下关合与开断短路电流，而且还能实现自动重合闸又能在故障情况下关合与开断短路电流，而且还能实现自动重合闸的要求。它是高压电器中一种功能最为全面的电器。的要求。

2、它是高压电器中一种功能最为全面的电器。（2）高压熔断器）高压熔断器 当线路中电流超过一定的限度或出现短路故障时能够自动开断当线路中电流超过一定的限度或出现短路故障时能够自动开断电路。电路开断后，熔断器必须人工更换部件后才能再次使用。电路。电路开断后，熔断器必须人工更换部件后才能再次使用。（3）高压隔离开关）高压隔离开关用来隔离电源或电路。隔离开关只能开断很小的电流，例如长度用来隔离电源或电路。隔离开关只能开断很小的电流，例如长度很短的母线空载电流，容量不大的变压器空载电流等。很短的母线空载电流，容量不大的变压器空载电流等。（4）高压负荷开关）高压负荷开关 只能在正常工作情况下关合与开断各种负载

3、电路，但不能开断只能在正常工作情况下关合与开断各种负载电路，但不能开断现代电气控制技术现代电气控制技术 华侨大学电气工程系华侨大学电气工程系 2 2页页 补充补充 高压电器高压电器短路电流。短路电流。（5）接地开关）接地开关高压与超高压线路检修电气设备时，为确保人身安全，可用接地开高压与超高压线路检修电气设备时，为确保人身安全，可用接地开关进行接地。接地开关可用来人为造成电力系统的接地短路，以达关进行接地。接地开关可用来人为造成电力系统的接地短路，以达到控制和保护的目的。到控制和保护的目的。 触头分断时，在刚出现断口之际，由于两触头间距离极小，其触头分断时，在刚出现断口之际，由于两触头间距离极

4、小，其间将形成很强的电场，使阴极中的自由电子溢出到气隙中并向阳间将形成很强的电场，使阴极中的自由电子溢出到气隙中并向阳极加速运动，这称为场致发射。极加速运动，这称为场致发射。 另一方面，介质的放电现象是由于电场、热、光的作用下，介另一方面，介质的放电现象是由于电场、热、光的作用下，介质里的中性分子产生自由电子、正、负离子的结果。称为游离作质里的中性分子产生自由电子、正、负离子的结果。称为游离作用。用。 在电子高速运动过程中，高温使电极间原有介质中性原子出在电子高速运动过程中，高温使电极间原有介质中性原子出现现热游离热游离，在高速电子，在高速电子 因此，电场作用下，大量带电粒子作定向运动形成电流

5、，于是绝因此，电场作用下，大量带电粒子作定向运动形成电流，于是绝缘的气体就变成了导体，致使两个触头间出现高温的带电粒子流缘的气体就变成了导体，致使两个触头间出现高温的带电粒子流现代电气控制技术现代电气控制技术 华侨大学电气工程系华侨大学电气工程系 3 3页页 补充补充 高压电器高压电器“电弧电弧”。可以看出，电弧的产生实际上是一种介质将被击穿的放。可以看出，电弧的产生实际上是一种介质将被击穿的放电现象，也是一种电子游离过程。电现象，也是一种电子游离过程。 真空环境下，电极间的介质游离现象（真空环境下，电极间的介质游离现象（热游离和热游离和）可）可忽略，真空电弧在触头带电流分离时，是触头间的电离

6、状态下的金忽略，真空电弧在触头带电流分离时，是触头间的电离状态下的金属蒸汽形成的电弧。属蒸汽形成的电弧。产生金属蒸汽的原因如下：产生金属蒸汽的原因如下：（1）金属小桥）金属小桥-金属蒸汽：金属蒸汽： 由于当真空断路器在刚刚分离时，触头间接触压力减小，触由于当真空断路器在刚刚分离时，触头间接触压力减小，触头会由面接触变为点接触（因此在触头间会形成金属小桥），使电头会由面接触变为点接触（因此在触头间会形成金属小桥），使电流集中流过金属桥。在分断过程中，金属桥被拉长，截面减小，电流集中流过金属桥。在分断过程中，金属桥被拉长，截面减小，电阻增大，桥上耗散功率大，温度急剧升高，金属桥熔化并产生高温阻增大

7、，桥上耗散功率大，温度急剧升高，金属桥熔化并产生高温金属蒸汽；金属蒸汽；（2）金属团粒）金属团粒-金属蒸汽：金属蒸汽： 触头表面结合不牢固的金属团粒（如金属加工时残留的毛触头表面结合不牢固的金属团粒（如金属加工时残留的毛剌），在静电场力的作用下，离开电极表面，加速通过真空间隙轰剌），在静电场力的作用下，离开电极表面，加速通过真空间隙轰击电极，使电极和团粒的温度升高，蒸发出高温金属蒸汽；击电极，使电极和团粒的温度升高，蒸发出高温金属蒸汽；现代电气控制技术现代电气控制技术 华侨大学电气工程系华侨大学电气工程系 4 4页页 补充补充 高压电器高压电器（3）强电场发射）强电场发射-金属蒸汽：金属蒸汽：

8、 触头表面尖端突起部分的电场极强，因强电场发射自由电子所触头表面尖端突起部分的电场极强，因强电场发射自由电子所形成的电子束轰击阳极，也可使阳极发热，蒸发出金属蒸汽。形成的电子束轰击阳极，也可使阳极发热，蒸发出金属蒸汽。运动中带电的金属团粒与电极间形成强电场，此电场可使团粒和运动中带电的金属团粒与电极间形成强电场，此电场可使团粒和电极表面发射大量自由电子。当高速运动的自由电子穿过高温金电极表面发射大量自由电子。当高速运动的自由电子穿过高温金属蒸汽时，使金属原子电离产生带电离子。离子的定向移动形成属蒸汽时，使金属原子电离产生带电离子。离子的定向移动形成传导电流。传导电流。 电极表面发射自由电子的尖

9、端或突起，很快发展成为阴极斑点，电极表面发射自由电子的尖端或突起，很快发展成为阴极斑点，其温度极高，不断蒸发金属蒸汽，补充金属蒸汽的损失，阴极斑其温度极高，不断蒸发金属蒸汽，补充金属蒸汽的损失，阴极斑点发射的电子又电离金属蒸汽，补充离子的损失，触头间的预放点发射的电子又电离金属蒸汽，补充离子的损失，触头间的预放电电流就变成自持的真空电弧。电电流就变成自持的真空电弧。 因此可以说，真空电弧的形成是一个电离的过程。真空电弧是电因此可以说，真空电弧的形成是一个电离的过程。真空电弧是电离状态下的金属蒸汽形成的电弧。离状态下的金属蒸汽形成的电弧。现代电气控制技术现代电气控制技术 华侨大学电气工程系华侨大

10、学电气工程系 5 5页页 补充补充 高压电器高压电器电弧电压：电弧电压：1、从电弧外部特性看：、从电弧外部特性看：hAKuluuul采用拉长电弧长度采用拉长电弧长度 ，使得维持电弧燃烧的弧柱区电压，使得维持电弧燃烧的弧柱区电压hul AKuu 增大，此为长弧灭弧法。而便近极区电压增大，此为长弧灭弧法。而便近极区电压 增大，为短弧增大，为短弧灭弧法。对交流电弧还存在电流过灭弧法。对交流电弧还存在电流过0时重燃的近阴极效应。时重燃的近阴极效应。2、从微观机理的去游离角度，灭弧措施还有：、从微观机理的去游离角度，灭弧措施还有：冷却灭弧与改变电弧区域介质两类措施。冷却灭弧与改变电弧区域介质两类措施。气

11、体有较高的导热率，弧心表面具有很高的温度梯度，冷气体有较高的导热率，弧心表面具有很高的温度梯度，冷却效果显著，同时却效果显著，同时SF6在电弧中热游离作用强烈，弧心存在在电弧中热游离作用强烈，弧心存在现代电气控制技术现代电气控制技术 华侨大学电气工程系华侨大学电气工程系 6 6页页 补充补充 高压电器高压电器着大量单体的着大量单体的S、F及其离子等，电弧燃烧过程中，电网注入及其离子等，电弧燃烧过程中，电网注入弧隙的弧隙的能量比空气和油等作灭弧介质的断路器低得多能量比空气和油等作灭弧介质的断路器低得多。因此，触头材料烧。因此，触头材料烧损较少，电弧也就比较容易熄灭。损较少，电弧也就比较容易熄灭。

12、 SF6气体的强负电性，气体分子或原子生成负离子的倾向性强，气体的强负电性，气体分子或原子生成负离子的倾向性强，由于负离子与正离子极易复合还原为中性分子和原子。因此，由于负离子与正离子极易复合还原为中性分子和原子。因此，弧隙弧隙空间导电性的消失过程非常迅速。空间导电性的消失过程非常迅速。弧隙电导率很快降低，从而促使弧隙电导率很快降低，从而促使电弧熄灭。电弧熄灭。 从外部特性，利用吹弧拉长电弧的原理，灭弧室的可动部分带动从外部特性，利用吹弧拉长电弧的原理，灭弧室的可动部分带动压气装置，靠分闸过程中活塞与气缸的相对运动，造成短时间的气压气装置，靠分闸过程中活塞与气缸的相对运动，造成短时间的气压升高

13、，产生吹弧作用来带动灭弧，典型的有单压式、双压式、压升高，产生吹弧作用来带动灭弧，典型的有单压式、双压式、旋旋弧式弧式措施。措施。真空断路器真空断路器利用微观机理：利用微观机理：（1）不存在撞击游离：）不存在撞击游离：在真空中，气体分子稀少，电子的自由行在真空中，气体分子稀少，电子的自由行程达要比一般真空断路器的间隙大得多，即使真空间隙中存在自由程达要比一般真空断路器的间隙大得多，即使真空间隙中存在自由电子也电子也不可能不可能由于电子和分子发生由于电子和分子发生碰撞电离碰撞电离导致间隙击穿。导致间隙击穿。现代电气控制技术现代电气控制技术 华侨大学电气工程系华侨大学电气工程系 7 7页页 补充补

14、充 高压电器高压电器（2）存在截流现象：）存在截流现象：在真空环境中气体粒子的扩散能力很强，当在真空环境中气体粒子的扩散能力很强，当单阴极斑点的电弧电流较小时，阴极斑点产生的金属蒸汽和带电粒单阴极斑点的电弧电流较小时，阴极斑点产生的金属蒸汽和带电粒子将可能由于不能补偿扩散的损失，而引起电弧燃烧的不稳定或自子将可能由于不能补偿扩散的损失，而引起电弧燃烧的不稳定或自行熄灭。行熄灭。（3）利用扩散效应：）利用扩散效应：开断真空电弧时，由于弧柱内外的压力与密开断真空电弧时，由于弧柱内外的压力与密度差别都很大，所以弧柱内的金属蒸气与带电质点会不断向外扩散。度差别都很大，所以弧柱内的金属蒸气与带电质点会不

15、断向外扩散。断口间的介质绝缘强度迅速恢复，只要介质绝缘强度的恢复速度大断口间的介质绝缘强度迅速恢复，只要介质绝缘强度的恢复速度大于电压恢复上升速度，电弧最终熄灭。于电压恢复上升速度，电弧最终熄灭。（4）改变触头的形状与材料：）改变触头的形状与材料：真空间隙的击穿机理只同电极情况真空间隙的击穿机理只同电极情况有关，可通过改变触头的形状与材料提高击穿电压。有关，可通过改变触头的形状与材料提高击穿电压。现代电气控制技术现代电气控制技术 华侨大学电气工程系华侨大学电气工程系 8 8页页 补充补充 高压电器高压电器 高压断路器操动机构完成断路器的分合闸功能，而分合闸信号的高压断路器操动机构完成断路器的分

16、合闸功能，而分合闸信号的感测并不作为高压断路器的基本构成，通常由相关的继电控制线路感测并不作为高压断路器的基本构成，通常由相关的继电控制线路完成。区别之二，高压断路器操动机构形式多样化，与低压断路器完成。区别之二，高压断路器操动机构形式多样化，与低压断路器只有自由脱扣一种不同，常见的操动机构有：只有自由脱扣一种不同，常见的操动机构有：现代电气控制技术现代电气控制技术 华侨大学电气工程系华侨大学电气工程系 9 9页页 补充补充 高压电器高压电器 在低压熔断器中，利用变截面与冶金效应，可实现同一熔体实现在低压熔断器中，利用变截面与冶金效应，可实现同一熔体实现过载与短路保护。如下图所示，过载时，过载

17、与短路保护。如下图所示，过载时，A处温度最高，低熔点材处温度最高，低熔点材料先熔化，并在冶金效应下，其中的高熔点材料降低熔点而在料先熔化，并在冶金效应下，其中的高熔点材料降低熔点而在B处处先熔化，开口大，利于灭弧先熔化，开口大，利于灭弧 。而对于高压熔断器，过载时，而对于高压熔断器，过载时，A点先熔化，维持一个小间隙的电弧点先熔化，维持一个小间隙的电弧燃烧，有利用避免线路产生过电压。燃烧，有利用避免线路产生过电压。现代电气控制技术现代电气控制技术 华侨大学电气工程系华侨大学电气工程系 1010页页 补充补充 高压电器高压电器主要用在分闸后建立可靠的绝缘间隙将被检修线路主要用在分闸后建立可靠的绝

18、缘间隙将被检修线路和设备与电源分开，只有和设备与电源分开，只有分断与接通小电流分断与接通小电流的能力。的能力。主要工作在主要工作在1035kV的小容量配电系统中；的小容量配电系统中； 用来开用来开断和关合断和关合负荷电流及规定的过载电流负荷电流及规定的过载电流，也可用来开断和关合电容器，也可用来开断和关合电容器组和大容量输电线路中的空载变压器和空载线路。但不能分断短路组和大容量输电线路中的空载变压器和空载线路。但不能分断短路电流。电流。人为地制造接地以增大短路短路电流，促使断路器人为地制造接地以增大短路短路电流，促使断路器动作。具备一定的动作。具备一定的短路关合短路关合能力和动、热稳定性，但它

19、能力和动、热稳定性，但它不能开断不能开断负荷电流和短路电流，故没有灭弧装置。负荷电流和短路电流，故没有灭弧装置。现代电气控制技术现代电气控制技术 华侨大学电气工程系华侨大学电气工程系 1111页页 补充补充 高压电器高压电器1、按用途分类高压电器可分为几种、按用途分类高压电器可分为几种?它们的功能如何它们的功能如何?A、开关电器：用来关合及开断电路的电器、开关电器：用来关合及开断电路的电器（1）断路器）断路器DK 在电路正常工作和发生故障（例如发生短路）时关合和开断电路在电路正常工作和发生故障（例如发生短路）时关合和开断电路 （2）隔离开关）隔离开关G将高压设备与电源隔离，以保证检修工作人员的

20、安全将高压设备与电源隔离，以保证检修工作人员的安全 （3）熔断器）熔断器RN在电路发生过载或短路时依靠熔件的熔断开断电路在电路发生过载或短路时依靠熔件的熔断开断电路 （4）负荷开关）负荷开关FW在电路正常工作或过载时关合和开断电路，它不能开断短路电流在电路正常工作或过载时关合和开断电路，它不能开断短路电流 （5）接地开关。）接地开关。一般用于降压变压器的高压侧一般用于降压变压器的高压侧 人为地制造接地以增大短路短路电流，促使断路器动作。人为地制造接地以增大短路短路电流，促使断路器动作。B、限制电器：用来限制电路中电压或电流的电器、限制电器：用来限制电路中电压或电流的电器（1）电抗器）电抗器主要

21、用来限制电路中的短路电流。某些类型的熔断器也有限制短路主要用来限制电路中的短路电流。某些类型的熔断器也有限制短路电流的作用。电流的作用。（2）避雷器）避雷器现代电气控制技术现代电气控制技术 华侨大学电气工程系华侨大学电气工程系 1212页页 补充补充 高压电器高压电器（1）电流互感器）电流互感器 用来变换电路中的电流，以便供电给测量仪表、继电器或自动装用来变换电路中的电流，以便供电给测量仪表、继电器或自动装置，并使之与高压电路隔离的电器。置，并使之与高压电路隔离的电器。（2）电压互感器）电压互感器用来变换电路中的电压，以便供电给测量仪表、继电器或自动装用来变换电路中的电压，以便供电给测量仪表、

22、继电器或自动装置，并使之与高压电路隔离的电器。置，并使之与高压电路隔离的电器。D、组合电器：将上述几种电器，按一定的线路装配成一个电器、组合电器：将上述几种电器，按一定的线路装配成一个电器整体的电器组合为组合电器。整体的电器组合为组合电器。用来限制电路中出现的过电压或过电流的电器用来限制电路中出现的过电压或过电流的电器C、变换电器：用来变换电路中的电压和电流使之便于检测的电器。、变换电器：用来变换电路中的电压和电流使之便于检测的电器。2、按照安装地点高压电器如何分类、按照安装地点高压电器如何分类?按照安装地点分按照安装地点分（1）户内式：装在建筑物内，一般工作在）户内式：装在建筑物内，一般工作

23、在35kV及以下的电压等及以下的电压等级。级。（2）户外式：适用于安装在露天，一般工作在）户外式：适用于安装在露天，一般工作在35kV及以上的电压及以上的电压等级。等级。现代电气控制技术现代电气控制技术 华侨大学电气工程系华侨大学电气工程系 1313页页 补充补充 高压电器高压电器3、高压断路器的技术参数有哪些？、高压断路器的技术参数有哪些？ 高压断路器主要的技术参数：高压断路器主要的技术参数：（1）额定电压）额定电压 ：是指断路器所能承受的正常工作电压。额定电：是指断路器所能承受的正常工作电压。额定电压指的是线电压，并在铭牌上予以标明。按照国家标准的规定，其压指的是线电压，并在铭牌上予以标明

24、。按照国家标准的规定，其电压等级有：电压等级有：10kV；35Kv；60kV；110kV；220kV；330kV；500kV各级。各级。（2）最高工作电压）最高工作电压 因为在输电线路上有电压损耗，那么在线路供电端的额定电压因为在输电线路上有电压损耗，那么在线路供电端的额定电压就会高于线路受电端的额定电压，这样断路器就可能在高于额定电就会高于线路受电端的额定电压，这样断路器就可能在高于额定电压的情况下长期工作，因此规定了断路器的最高工作电压这一指标。压的情况下长期工作，因此规定了断路器的最高工作电压这一指标。按照国家标准规定，对于额定电压在按照国家标准规定，对于额定电压在220kV以下的断路器

25、其最高工以下的断路器其最高工作电压为额定电压的作电压为额定电压的1.1 1.15倍；对于倍；对于 330kV的断路器规定为额的断路器规定为额定电压的定电压的1.1倍。倍。（3）额定电流）额定电流 是指铭牌上所标明的断路器在规定环境温度下可以长期通过的最是指铭牌上所标明的断路器在规定环境温度下可以长期通过的最大工作电流。大工作电流。 现代电气控制技术现代电气控制技术 华侨大学电气工程系华侨大学电气工程系 1414页页 补充补充 高压电器高压电器断路器长期通过额定电流时，断路器导电回路各部件的温升均不得断路器长期通过额定电流时，断路器导电回路各部件的温升均不得超过允许值。超过允许值。 （4）额定开

26、断电流）额定开断电流 它是断路器在额定电压下能可靠切断的最大电流，称为额定开断电它是断路器在额定电压下能可靠切断的最大电流，称为额定开断电流。流。 （5）额定断流容量）额定断流容量 又称额定遮断容量或开断能力。一个断路器额定断流容量与额定开又称额定遮断容量或开断能力。一个断路器额定断流容量与额定开断电流、额定线电压有关，即用额定开断电流与额定线电压的乘积断电流、额定线电压有关，即用额定开断电流与额定线电压的乘积的的3倍来表示。倍来表示。 （6）动稳定电流）动稳定电流 它是指断路器在合闸位置时所允许通过的最大短路电流，又称极它是指断路器在合闸位置时所允许通过的最大短路电流，又称极限通过电流。断路

27、器在通过这一短路电流时，不会因电动力的作限通过电流。断路器在通过这一短路电流时，不会因电动力的作用而发生任何的机械损坏。用而发生任何的机械损坏。（7）热稳定电流）热稳定电流 当短路电流通过断路器时会使导电部分发热，其热量与电流的平当短路电流通过断路器时会使导电部分发热，其热量与电流的平方成正比。所以当断路器通过短路电流时，有可能使触头熔焊直至方成正比。所以当断路器通过短路电流时，有可能使触头熔焊直至现代电气控制技术现代电气控制技术 华侨大学电气工程系华侨大学电气工程系 1515页页 补充补充 高压电器高压电器损坏断路器。因此断路器规定了在一定的时间内（损坏断路器。因此断路器规定了在一定的时间内

28、（1、4、5、10s）的热稳定电流。热稳定电流是断路器在规定时间内允许通过的短路的热稳定电流。热稳定电流是断路器在规定时间内允许通过的短路电流值，一般用有效值来表示。电流值，一般用有效值来表示。（8）合闸时间）合闸时间 自发出合闸信号起，到断路器的主触头刚刚接通为止的一段时间，自发出合闸信号起，到断路器的主触头刚刚接通为止的一段时间，称为断路器的合闸时间。称为断路器的合闸时间。 对断路器合闸时间的要求不高，但应尽可能的稳定。我国生产对断路器合闸时间的要求不高，但应尽可能的稳定。我国生产的断路器合闸时间一般均小于或等于的断路器合闸时间一般均小于或等于0.2s。（9）分闸时间）分闸时间 是指从分闸

29、线圈接通起，到断路器三相电弧完全熄灭为止的一段时是指从分闸线圈接通起，到断路器三相电弧完全熄灭为止的一段时间。分闸时间包括断路器的固有分闸时间和电弧存在的时间。间。分闸时间包括断路器的固有分闸时间和电弧存在的时间。 分闸时间愈短愈好，一般分闸时间为分闸时间愈短愈好，一般分闸时间为02s。通常，合闸时间大于。通常，合闸时间大于分闸时间。分闸时间。（10）触头行程）触头行程 断路器触头行程系指断路器在操作过程中，触头从起始位置到终断路器触头行程系指断路器在操作过程中，触头从起始位置到终止位置所经过的距离。止位置所经过的距离。现代电气控制技术现代电气控制技术 华侨大学电气工程系华侨大学电气工程系 1

30、616页页 补充补充 高压电器高压电器（11）触头超程）触头超程 断路器触头超程系指断路器在合闸操作中，动、静触头接触后，断路器触头超程系指断路器在合闸操作中，动、静触头接触后，动触头继续前行的距离。它等于行程与开距之差。动触头继续前行的距离。它等于行程与开距之差。（12）刚分速度）刚分速度 指断路器分闸过程中，动触头刚刚分离时的速度。指断路器分闸过程中，动触头刚刚分离时的速度。（13）刚合速度）刚合速度 指断路器合闸过程中，触头刚刚接触时，动触头的移动速度。指断路器合闸过程中，触头刚刚接触时，动触头的移动速度。 另外，还有三相同期、油重、总重、无电流间隔时间等技术参另外，还有三相同期、油重、

31、总重、无电流间隔时间等技术参数。数。4、运行中的高压断路器一般应满足哪些基本要求？、运行中的高压断路器一般应满足哪些基本要求？为了确保断路器的正常运行，一般应满足以下基本要求。为了确保断路器的正常运行，一般应满足以下基本要求。（1）安全可靠）安全可靠 高压断路器在正常运行中，不应误动，以免使高压断路器在正常运行中，不应误动，以免使系统的正常工作遭到破坏；当系统出现故障时，不应拒动（拒绝系统的正常工作遭到破坏；当系统出现故障时，不应拒动（拒绝动作），以免扩大事故范围。同时，高压断路器在各种工作状态动作），以免扩大事故范围。同时，高压断路器在各种工作状态下，均不应出现危及人身和其它设备安全的现象。

32、下，均不应出现危及人身和其它设备安全的现象。（2）断流容量高）断流容量高 系统中一旦出现故障，其电流很大，往往是系统中一旦出现故障，其电流很大，往往是其其现代电气控制技术现代电气控制技术 华侨大学电气工程系华侨大学电气工程系 1717页页 补充补充 高压电器高压电器额定电流的几倍、几十倍甚至更高，而持续时间仅几秒钟。高压断额定电流的几倍、几十倍甚至更高，而持续时间仅几秒钟。高压断路器应能承受开断和关合故障电流的能力。路器应能承受开断和关合故障电流的能力。（3）动作迅速）动作迅速 高压断路器开断故障电流的快慢将直接影响系统输高压断路器开断故障电流的快慢将直接影响系统输送功率的大小以及系统的稳定性

33、。因此，高压断路器在接到继电保送功率的大小以及系统的稳定性。因此，高压断路器在接到继电保护装置发来的信号后，应在百分之几秒的时间内断开故障电路。护装置发来的信号后，应在百分之几秒的时间内断开故障电路。不难看出，为了使断路器很好地满足上述要求，高压断路器必须具不难看出，为了使断路器很好地满足上述要求，高压断路器必须具有可靠完善的灭弧装置和尽量简单可靠的二次回路。有可靠完善的灭弧装置和尽量简单可靠的二次回路。5、高压少油断路器和高压多油断路器各有哪些特点？、高压少油断路器和高压多油断路器各有哪些特点？高压油断路器根据油量的多少分为少油断路器和多油断路器两种。高压油断路器根据油量的多少分为少油断路器

34、和多油断路器两种。（1）少油断路器）少油断路器高压少油断路器的油箱一般做成单极式，三相高压少油断路器的油箱一般做成单极式，三相电路需要三个油箱。其灭弧介质是变压器油，油分装在三个油箱内。电路需要三个油箱。其灭弧介质是变压器油，油分装在三个油箱内。油量很少，一般只有几千克至十几千克。在每个油箱的外表面有一油量很少，一般只有几千克至十几千克。在每个油箱的外表面有一个油标管，用以观察油面和油色。正常时油面应在油标管上两条红个油标管，用以观察油面和油色。正常时油面应在油标管上两条红线之间，油的颜色为亮黄色。油箱的外壳是金属的，外壳带电，一线之间，油的颜色为亮黄色。油箱的外壳是金属的，外壳带电，一般涂成

35、红颜色，严禁接地。油箱内油的作用主要是灭弧，其次可起般涂成红颜色，严禁接地。油箱内油的作用主要是灭弧，其次可起到动静触头分闸时的绝缘作用。极间的绝缘以及各极对地的到动静触头分闸时的绝缘作用。极间的绝缘以及各极对地的现代电气控制技术现代电气控制技术 华侨大学电气工程系华侨大学电气工程系 1818页页 补充补充 高压电器高压电器绝缘是靠空气和其它有机绝缘材料来完成的。少油断路器的灭弧绝缘是靠空气和其它有机绝缘材料来完成的。少油断路器的灭弧方式是采用横吹、纵吹和附加油流的机械油吹三种方式联合作用。方式是采用横吹、纵吹和附加油流的机械油吹三种方式联合作用。少油断路器具有开断电流大，全分断时间短，可满足

36、开断空载长少油断路器具有开断电流大，全分断时间短，可满足开断空载长线路的要求，运行经验丰富，易于维护和检修，运行噪声低等优线路的要求，运行经验丰富，易于维护和检修，运行噪声低等优点。但也有额定电流不易做得很大，灭弧室内油易劣化，不允许点。但也有额定电流不易做得很大，灭弧室内油易劣化，不允许频繁操作等缺点。曾有喷油甚至爆炸事故发生，但近年来的产品频繁操作等缺点。曾有喷油甚至爆炸事故发生，但近年来的产品防爆性能已大大提高。防爆性能已大大提高。 它适用于各级电站的户内式变电站中。近年来，在高层建筑的主它适用于各级电站的户内式变电站中。近年来，在高层建筑的主体内已实施无油化的进程，故有将其逐步淘汰的趋

37、势。体内已实施无油化的进程，故有将其逐步淘汰的趋势。（2）多油断路器一般组成三极共箱式（三极装于一个油箱内）。）多油断路器一般组成三极共箱式（三极装于一个油箱内）。其灭弧介质是变压器油，油量很多，一般是少油断路器中油量的其灭弧介质是变压器油，油量很多，一般是少油断路器中油量的20倍左右。油箱的外壳是金属的，外壳不带电，一般涂成灰颜色，倍左右。油箱的外壳是金属的，外壳不带电，一般涂成灰颜色，必须接地。油箱内油的作用主要是灭弧，其次是绝缘。必须接地。油箱内油的作用主要是灭弧，其次是绝缘。多油断路器具有结构简单，容易制造，易于加装单匝环形电流互多油断路器具有结构简单，容易制造，易于加装单匝环形电流互

38、感器及电压分压装置，运行经验较多，易于维护和检修，运行噪感器及电压分压装置，运行经验较多，易于维护和检修，运行噪声低等优点。声低等优点。 现代电气控制技术现代电气控制技术 华侨大学电气工程系华侨大学电气工程系 1919页页 补充补充 高压电器高压电器但是也有额定电流不易做大、开断小电流时燃孤时间较长，动作速但是也有额定电流不易做大、开断小电流时燃孤时间较长，动作速度较慢等缺点。它适用于度较慢等缺点。它适用于35kV及以下的变电所，近年来已趋于淘及以下的变电所，近年来已趋于淘汰。汰。6、按照吹弧的能源，油断路器有那些灭弧装置？、按照吹弧的能源，油断路器有那些灭弧装置？ 可以分成三类（自能吹弧、灭

39、弧装置）、（外能吹弧、灭弧装可以分成三类（自能吹弧、灭弧装置）、（外能吹弧、灭弧装置）、（综合吹弧、灭弧装置）。置）、（综合吹弧、灭弧装置）。 7、六氟化硫断路器的特点有哪些？、六氟化硫断路器的特点有哪些？ 六氟化硫断路器是采用惰性气体六氟化硫（六氟化硫断路器是采用惰性气体六氟化硫（SF6）作为灭弧和）作为灭弧和绝缘介质的一种断路器。绝缘介质的一种断路器。SF6是由化学元素硫（是由化学元素硫（S）的氟（）的氟（F）合）合成的一种化学气体。它的分子量比空气重成的一种化学气体。它的分子量比空气重5倍，是无色、无味、无倍，是无色、无味、无毒、不燃的气体。毒、不燃的气体。SF6气体分子具有很强的负电性

40、，其正离子可以气体分子具有很强的负电性，其正离子可以吸附电子形成中性质点，其正负离子运动速度较慢，复合能力较强。吸附电子形成中性质点，其正负离子运动速度较慢，复合能力较强。因此在因此在SF6气体中就不含有自由电子，使得其绝缘性能非常良好。气体中就不含有自由电子，使得其绝缘性能非常良好。在在23个表压下可以达到变压器油的绝缘强度。由于个表压下可以达到变压器油的绝缘强度。由于FS6具有良好具有良好的高温导热性和强大的捕捉电子能力，在电弧熄灭后能迅速恢复绝的高温导热性和强大的捕捉电子能力，在电弧熄灭后能迅速恢复绝缘。所以缘。所以SF6的灭弧能力要比空气大的灭弧能力要比空气大100倍。鉴于倍。鉴于FS

41、6具有上具有上现代电气控制技术现代电气控制技术 华侨大学电气工程系华侨大学电气工程系 2020页页 补充补充 高压电器高压电器述优越性能，故常以其作为制造高压断路器和其它组合电器的介质。述优越性能，故常以其作为制造高压断路器和其它组合电器的介质。 FS6断路器的缺点是：断路器的缺点是： 它的电气性能受电场均匀程度及水分等杂质的影响特别大，需要它的电气性能受电场均匀程度及水分等杂质的影响特别大，需要一套一套FS6气体系统，所以对其密封结构、元件结构和气体系统，所以对其密封结构、元件结构和FS6气体的质气体的质量要求特别高，并需采取专门措施以防低氟化合物对人体及材料的量要求特别高，并需采取专门措施

42、以防低氟化合物对人体及材料的危害和影响。危害和影响。8、简述真空灭弧室的灭弧原理、简述真空灭弧室的灭弧原理 真空电弧的熄灭是基于利用高真空介质（一般为压强低于真空电弧的熄灭是基于利用高真空介质（一般为压强低于10-4mm汞柱的稀薄气体）的绝缘强度及在这种气体中的电弧生成物（带电汞柱的稀薄气体）的绝缘强度及在这种气体中的电弧生成物（带电粒子和金属蒸汽）具有极高的扩散速度，在电弧电流过零后，触头粒子和金属蒸汽）具有极高的扩散速度，在电弧电流过零后，触头间隙的介质强度可以迅速恢复起来的原理而实现的。燃弧过程中的间隙的介质强度可以迅速恢复起来的原理而实现的。燃弧过程中的金属蒸汽和带电粒子在强烈的扩散中

43、为屏蔽罩所冷凝，带三条阿基金属蒸汽和带电粒子在强烈的扩散中为屏蔽罩所冷凝，带三条阿基米德螺旋槽的跑弧面使电弧电流在其流经路线上的触头间产生一个米德螺旋槽的跑弧面使电弧电流在其流经路线上的触头间产生一个横向磁场，这时电弧电流在主触头上沿切线方向快速移动，从而降横向磁场，这时电弧电流在主触头上沿切线方向快速移动，从而降低了主触头表面的温度，减少了主触头的烧损，稳定了低了主触头表面的温度，减少了主触头的烧损，稳定了现代电气控制技术现代电气控制技术 华侨大学电气工程系华侨大学电气工程系 2121页页 补充补充 高压电器高压电器断路器的开断性能，提高了断路器的寿命。断路器的开断性能，提高了断路器的寿命。

44、9、使用真空断路器时为什么必须加装过电压保护措施？、使用真空断路器时为什么必须加装过电压保护措施？ 真空断路器的灭弧效果很好，允许频繁操作，触头的行程小，真空断路器的灭弧效果很好，允许频繁操作，触头的行程小，动作速度快，与其它断路器不同的是极易产生操作过电压。而分、动作速度快，与其它断路器不同的是极易产生操作过电压。而分、合闸时产生的操作过电压又有可能危及电气设备的绝缘。所以一般合闸时产生的操作过电压又有可能危及电气设备的绝缘。所以一般应安装过电压保护装置。无论真空断路器用以控制电动机还是用以应安装过电压保护装置。无论真空断路器用以控制电动机还是用以切换变压器，都应加装阀型避雷器、非线性电阻，

45、或切换变压器，都应加装阀型避雷器、非线性电阻，或R-C保护装置。保护装置。目前在采用真空断路器的高压开关柜中，常采用阀型避雷器作为过目前在采用真空断路器的高压开关柜中，常采用阀型避雷器作为过电压保护装置。电压保护装置。 由于过电压保护装置所保护的是其所控制或切换的电气设备；由于过电压保护装置所保护的是其所控制或切换的电气设备；因此过电压保护装置一定要安装在真空断路器的负荷侧，而绝对不因此过电压保护装置一定要安装在真空断路器的负荷侧，而绝对不可错误的安装在其电源侧。否则保护装置将失去其存在意义。可错误的安装在其电源侧。否则保护装置将失去其存在意义。10、什么是真空电弧的截流现象？它有什么危害？如

46、何防止？、什么是真空电弧的截流现象？它有什么危害？如何防止？ 所谓真空电弧截流现象就是交流真空电弧不在工频电流自然过所谓真空电弧截流现象就是交流真空电弧不在工频电流自然过零间熄灭，而是在自然过零前，电流在零间熄灭，而是在自然过零前，电流在I0时突然熄灭。截流现象将时突然熄灭。截流现象将引起过电压，严重时会损坏电器设备。引起过电压，严重时会损坏电器设备。现代电气控制技术现代电气控制技术 华侨大学电气工程系华侨大学电气工程系 2222页页 补充补充 高压电器高压电器截断电流的平均值主要取决于触头材料，并与电弧电流的大小、线截断电流的平均值主要取决于触头材料，并与电弧电流的大小、线路阻抗特征和电极上

47、并联电容、触头的分断速度等因素有关。例如：路阻抗特征和电极上并联电容、触头的分断速度等因素有关。例如：触头材料的饱和蒸汽压力越高，截断电流触头材料的饱和蒸汽压力越高，截断电流I0 值越小。但金属蒸汽压值越小。但金属蒸汽压力值不易过高，否则将使真空间隙的绝缘性能降低。触头材料沸点力值不易过高，否则将使真空间隙的绝缘性能降低。触头材料沸点与导热系数的乘积愈大，与导热系数的乘积愈大，I0值越高。但触头材料的导热系数不能过值越高。但触头材料的导热系数不能过低，否则，将减弱触头开断大电流的能力。触头分离速度越高，低，否则，将减弱触头开断大电流的能力。触头分离速度越高，I0值越大。所以真空断路器分断速度不

48、易过高，一般采用（值越大。所以真空断路器分断速度不易过高，一般采用（0.30.5）m/s。当切断电流增加时，。当切断电流增加时，I0值减小，切断电流超过值减小，切断电流超过10kA 时，一般时，一般不会出现截流现象。因此在真空断路器中一般选择适当的触头材料不会出现截流现象。因此在真空断路器中一般选择适当的触头材料（使其适量的金属蒸汽维持小电流电弧在电流过零前的稳定燃烧）（使其适量的金属蒸汽维持小电流电弧在电流过零前的稳定燃烧）和分闸速度来降低和分闸速度来降低I0值，也可以采取避雷器等保护措施。值，也可以采取避雷器等保护措施。 真空断路器具有这种硬的开断特性。使它在开断小的感性电流时，真空断路器

49、具有这种硬的开断特性。使它在开断小的感性电流时，由于它熄弧能力强，而在电流过零前截断电流（简称截流），必然由于它熄弧能力强，而在电流过零前截断电流（简称截流），必然引起截流过电压。特别是当电动机堵转和起动时开断，会引起相当引起截流过电压。特别是当电动机堵转和起动时开断，会引起相当高的过电压。这种过电压如果不加以限制，会窜入电动机，击高的过电压。这种过电压如果不加以限制，会窜入电动机，击现代电气控制技术现代电气控制技术 华侨大学电气工程系华侨大学电气工程系 2323页页 补充补充 高压电器高压电器击穿和烧毁绕组，其后果不堪设想。因此，在某些情况下，限制过击穿和烧毁绕组，其后果不堪设想。因此，在某

50、些情况下，限制过电压一直困扰着真空断路器，也是开发真空断路器的一个重要方面。电压一直困扰着真空断路器，也是开发真空断路器的一个重要方面。目前，总的来说，由于采用目前，总的来说，由于采用CuCr触头材料，已将截流值限制到触头材料，已将截流值限制到35A，故一般不用采取限制过电压措施。但在一些小的电感电路，故一般不用采取限制过电压措施。但在一些小的电感电路中，要采取限制过电压的措施。中，要采取限制过电压的措施。11、高压断路器的操动机构由几部分组成，它们的作用是什么？、高压断路器的操动机构由几部分组成，它们的作用是什么？操动机构的组成和它们的作用如下：操动机构的组成和它们的作用如下：(1)能量转换

51、机构能量转换机构它把执行操作的赋能变成机械能，使操动机构按规定的目的发生它把执行操作的赋能变成机械能，使操动机构按规定的目的发生机械运动，这种机构如电磁铁、电动机、液压转动工作缸、压缩空机械运动，这种机构如电磁铁、电动机、液压转动工作缸、压缩空气工作缸等。当然，最简单的是人力，但随着断路器容量的加大及气工作缸等。当然，最简单的是人力，但随着断路器容量的加大及自动化水平的提高，依靠人力操作已不能满足运行工作的要求了。自动化水平的提高，依靠人力操作已不能满足运行工作的要求了。(2)联动机构联动机构它把能量转换机构所变成的机械运动能用来促使断路器的动触头它把能量转换机构所变成的机械运动能用来促使断路

52、器的动触头发生按操作目的的规定动作。这种机构多由四边形连杆机构、拐臂、发生按操作目的的规定动作。这种机构多由四边形连杆机构、拐臂、拉杆等组成。拉杆等组成。现代电气控制技术现代电气控制技术 华侨大学电气工程系华侨大学电气工程系 2424页页 补充补充 高压电器高压电器(3)保持机构保持机构它使操动机构完成的操作得以保持，不因瞬时命令信息的消失而不它使操动机构完成的操作得以保持，不因瞬时命令信息的消失而不能完成规定目标的任务，这种机构由动作灵活的机械卡销等组成。能完成规定目标的任务，这种机构由动作灵活的机械卡销等组成。(4)释放机构释放机构它接受操作人员和继电保护系统的命令信息，对保持机构进行反作

53、它接受操作人员和继电保护系统的命令信息，对保持机构进行反作用，即解除保持。从而使断路器的跳闸弹簧释放能量，使断路器分用，即解除保持。从而使断路器的跳闸弹簧释放能量，使断路器分闸。它由电磁线圈推动可动铁芯，由可动铁芯打动保持卡销使保持闸。它由电磁线圈推动可动铁芯，由可动铁芯打动保持卡销使保持解除，或者由电磁阀启动分闸油路或气路来实现。解除，或者由电磁阀启动分闸油路或气路来实现。12、液压操动机构是由哪几部分组成的？它们的作用是什么？、液压操动机构是由哪几部分组成的？它们的作用是什么？液压操动机构组成部分及其它们的作用是：液压操动机构组成部分及其它们的作用是：（1）储能部分）储能部分由储压器、油泵

54、与电动机组成。由储压器、油泵与电动机组成。储压器是充有高压力气体（氮气）的容器，能量是以气体压缩能的储压器是充有高压力气体（氮气）的容器，能量是以气体压缩能的形式储存。形式储存。 油泵和电动机供储压器储能使用。电动机带动油泵向储压器压油油泵和电动机供储压器储能使用。电动机带动油泵向储压器压油（打压），使气体压缩，所以机构的能源仍然来自电源。（打压），使气体压缩，所以机构的能源仍然来自电源。现代电气控制技术现代电气控制技术 华侨大学电气工程系华侨大学电气工程系 2525页页 补充补充 高压电器高压电器（2）执行元件）执行元件执行元件是工作缸，它把能量转变为机械能，推动断路器完成分、执行元件是工作

55、缸，它把能量转变为机械能，推动断路器完成分、合闸操作。合闸操作。（3）控制元件）控制元件控制元件为各种阀门，用以实现分、合闸的控制、连锁与保护等要控制元件为各种阀门，用以实现分、合闸的控制、连锁与保护等要求。求。（4）辅助元件）辅助元件辅助元件包括低压力油箱、连接管道与油过滤器、压力表、电器等。辅助元件包括低压力油箱、连接管道与油过滤器、压力表、电器等。13、对隔离开关的基本要求是什么？、对隔离开关的基本要求是什么？对隔离开关的基本要求是对隔离开关的基本要求是、开关的断口距离和绝缘部分在任何形式的过电压下不致击、开关的断口距离和绝缘部分在任何形式的过电压下不致击穿和闪络穿和闪络、开关有足够的热

56、动、稳定性。、开关有足够的热动、稳定性。、主闸刀和接地刀，隔离开关和断路器间应有可靠的联锁装、主闸刀和接地刀，隔离开关和断路器间应有可靠的联锁装置，以防止误操作。置，以防止误操作。现代电气控制技术现代电气控制技术 华侨大学电气工程系华侨大学电气工程系 2626页页 补充补充 高压电器高压电器、隔离开关的结构应简单，动作要可靠、灵活。、隔离开关的结构应简单，动作要可靠、灵活。户外式隔离开关在恶劣的气象条件下也能可靠的分、合闸。户外式隔离开关在恶劣的气象条件下也能可靠的分、合闸。、隔离开关应能承受一定的操作次数。、隔离开关应能承受一定的操作次数。例如：例如：35kV以下的应能完成以下的应能完成20

57、00次操作；高于次操作；高于35kV的应能完成的应能完成1000次操作。次操作。14、高压负荷开关有什么特点？、高压负荷开关有什么特点？ 高压负荷开关用来开断正常工作下的负荷电流（包括规定的过高压负荷开关用来开断正常工作下的负荷电流（包括规定的过载电流），并具有一定的关合短路电流的能力与动、热稳定性。在载电流），并具有一定的关合短路电流的能力与动、热稳定性。在电力系统中常与熔断器一起使用，负荷开关起控制与过载保护作用，电力系统中常与熔断器一起使用，负荷开关起控制与过载保护作用，熔断器则起短路保护作用。熔断器则起短路保护作用。由于负荷开关只需开断不大的负荷电流，因此它的灭弧装置比断由于负荷开关只

58、需开断不大的负荷电流，因此它的灭弧装置比断路器简单得多。路器简单得多。15、高压负荷开关按其使用的灭弧介质有几种分类？、高压负荷开关按其使用的灭弧介质有几种分类？按灭弧原理和介质不同，负荷开关可分为以下几类：按灭弧原理和介质不同，负荷开关可分为以下几类：（1）固体产气式负荷开关）固体产气式负荷开关利用电弧能量使固体产气材料产生气体，吹拂电弧使其熄灭的利用电弧能量使固体产气材料产生气体，吹拂电弧使其熄灭的固体固体现代电气控制技术现代电气控制技术 华侨大学电气工程系华侨大学电气工程系 2727页页 补充补充 高压电器高压电器产气式负荷开关。产气式负荷开关。（2）活塞压气式负荷开关）活塞压气式负荷开

59、关 利用活塞压气产生气吹作用使电弧熄灭的压气式负荷开关。气体利用活塞压气产生气吹作用使电弧熄灭的压气式负荷开关。气体可以是空气或六氟化硫气体。可以是空气或六氟化硫气体。（3）油浸式负荷开关）油浸式负荷开关 在油中利用电弧能量使油蒸发和分解产生气体，使电弧冷却而熄在油中利用电弧能量使油蒸发和分解产生气体，使电弧冷却而熄灭的油浸式负荷开关。灭的油浸式负荷开关。（4）真空负荷开关）真空负荷开关 在真空中熄灭电弧的真空负荷开关，结构与真空断路器相似，但在真空中熄灭电弧的真空负荷开关，结构与真空断路器相似，但触头材料不同。触头材料不同。（5）六氟化硫负荷开关）六氟化硫负荷开关 在六氟化硫气体中灭弧的六氟

60、化硫负荷开关。在六氟化硫气体中灭弧的六氟化硫负荷开关。16、高压熔断器是如何分类的？、高压熔断器是如何分类的？ 高压熔断器有多种不同的分类方法及类型：高压熔断器有多种不同的分类方法及类型： （l）按装设的地点不同可分为户内式和户外式两种。）按装设的地点不同可分为户内式和户外式两种。 （2）按熔管的安装情况可分为固定式和自动跌落式两种。）按熔管的安装情况可分为固定式和自动跌落式两种。 现代电气控制技术现代电气控制技术 华侨大学电气工程系华侨大学电气工程系 2828页页 补充补充 高压电器高压电器（3）按开断电流的方式可分为限流式和无限流式两种。）按开断电流的方式可分为限流式和无限流式两种。 所谓