断路器培训规程

1、会计学1断路器培训规程断路器培训规程NkdNNkdIUS328 . 1NkdNkdNgIII55. 228 . 1NgINkdINkdrII NkdNgdwIII55. 2hgfkdtttkdtgfthtttNLNUUNUNLUjsNIINIjsISMszdKIIszdIKSNIjfszdKIIjfIKSMzszdKIISMzIjsgzdKIIgzdIKjsI思考题思考题 1. 真空真空 真空断路器利用真空度约为真空断路器利用真空度约为10-4Pa（在运行过程中不低于（在运行过程中不低于10-2Pa）的）的高真空作为内绝缘和灭弧介质。高真空作为内绝缘和灭弧介质。 2.真空间隙的绝缘性能真空间隙

2、的绝缘性能 真空间隙的气体稀薄，分子的自由行程较大，发生碰撞游离的几率很小。真空间隙具真空间隙的气体稀薄，分子的自由行程较大，发生碰撞游离的几率很小。真空间隙具有很高的绝缘强度。有很高的绝缘强度。 真空间隙在某一电压下击穿几次后，由于触头表面的毛刺被冲击掉，触头表面光洁度真空间隙在某一电压下击穿几次后，由于触头表面的毛刺被冲击掉，触头表面光洁度提高，真空间隙在该电压下就不再击穿了，击穿电压将会升高，这种象叫真空间隙的老化。提高，真空间隙在该电压下就不再击穿了，击穿电压将会升高，这种象叫真空间隙的老化。这是真空间隙独具的特点。这是真空间隙独具的特点。 真空间隙的绝缘强度与很多因素有关，主要与真空

3、间隙的长度、真空度、电极材料、真空间隙的绝缘强度与很多因素有关，主要与真空间隙的长度、真空度、电极材料、电极表面状态、形状和大小、施加电压的波形和频率等因素有关。电极表面状态、形状和大小、施加电压的波形和频率等因素有关。第一阶段：触头蒸发形成金属蒸汽第一阶段：触头蒸发形成金属蒸汽 其一，金属桥被拉长；其一，金属桥被拉长； 其二，触头表面结合不牢固的金属团其二，触头表面结合不牢固的金属团真空电弧的形成是一粒；粒； 其三，触头表面尖端突起部分的电场极强，发射自由电子轰击其三，触头表面尖端突起部分的电场极强，发射自由电子轰击阳极。阳极。 第二阶段：自由电子穿过高温金属蒸汽第二阶段：自由电子穿过高温金

4、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。当高速运动的云时，使金属原子电离产和电极表面发射大量自由电子。当高速运动的云时，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。生带电离子。离子的定向移动形成传导电流。第三阶段：形成阴极斑点第三阶段：形成阴极斑点 温度极高，不断蒸发金属蒸汽，补充金属蒸汽的损失，阴极斑温度极高，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，触头间的预放电电流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

5、转变成自持的真空电弧。就转变成自持的真空电弧。个电极过程。阴极斑点是真空电弧的生命线。真空电弧是电离状态的金属蒸汽电弧。 扩散型电弧扩散型电弧集聚型型电弧集聚型型电弧当电弧电流小于当电弧电流小于100A100A时，触头间只存在一束电时，触头间只存在一束电弧，触头上只有一个阴极斑点，并在触弧以许弧，触头上只有一个阴极斑点，并在触弧以许多完全分离的并联电弧的形头表面做不规则的多完全分离的并联电弧的形头表面做不规则的运动。当电弧电流大于运动。当电弧电流大于100A100A、小于、小于6kA6kA时，阴时，阴极斑点会从一个分裂为若干个，并在阴极表面极斑点会从一个分裂为若干个，并在阴极表面不断向四周扩散

6、，电态存在。不断向四周扩散，电态存在。扩散性电弧可以在交流电流过零时自动熄灭扩散性电弧可以在交流电流过零时自动熄灭 当电极上电弧电流大于10kA时，阴极斑点受电磁力的作用相互吸引，使所有的阴极斑点集聚成一个运动速度缓慢的阴极斑点团(其直径可达12cm)，形成单束大弧柱，且电极强烈发光，触头表面将出现熔坑，这种形态的电弧称为集聚型电弧，这种电弧将难以熄灭。 真空电弧的熄灭，主要取决于触真空电弧的熄灭，主要取决于触头的阴极现象、电极发热程度及头的阴极现象、电极发热程度及离子向弧柱外迅速扩散的作用。离子向弧柱外迅速扩散的作用。 一、按真空灭弧室的布置方式分一、按真空灭弧室的布置方式分 1、落地式、落

7、地式 2、悬挂式、悬挂式 3、综合式和接地箱式、综合式和接地箱式二、按真空灭弧室的外壳分二、按真空灭弧室的外壳分 1、玻璃外壳式、玻璃外壳式 2、陶瓷外壳式、陶瓷外壳式 三、按触头形状分三、按触头形状分 1、横磁吹式、横磁吹式 2、纵磁吹式、纵磁吹式 基本结构基本结构 真空灭弧室的外壳是由绝缘筒、两端的金属真空灭弧室的外壳是由绝缘筒、两端的金属盖板和波纹管所组成的密封容器。灭弧室内有一盖板和波纹管所组成的密封容器。灭弧室内有一对触头，分别焊接在各自的导电杆上，波纹管可对触头，分别焊接在各自的导电杆上，波纹管可以在轴向上自由伸缩。以在轴向上自由伸缩。灭弧室灭弧室 （1）外壳。）外壳。 外壳是真空

8、灭弧室的密封容器，它不仅要外壳是真空灭弧室的密封容器，它不仅要容纳和支持灭弧室内的各种部件，而且当动、静触头在断开容纳和支持灭弧室内的各种部件，而且当动、静触头在断开位置时起绝缘作用。因此，整个外壳通常由绝缘材料和金属位置时起绝缘作用。因此，整个外壳通常由绝缘材料和金属组成。对外壳的要求首先是气密封要好；其次是要有一定的组成。对外壳的要求首先是气密封要好；其次是要有一定的机械强度；再是有良好的绝缘性能。机械强度；再是有良好的绝缘性能。 （2）波纹管。）波纹管。 波纹管既要保证灭弧室完全密封，又要波纹管既要保证灭弧室完全密封，又要在灭弧室外部操动时使触头作分合运动。常用的波纹管有液在灭弧室外部操

9、动时使触头作分合运动。常用的波纹管有液压成形和膜片焊接两种形式。所用材料以不锈钢为最好。波压成形和膜片焊接两种形式。所用材料以不锈钢为最好。波纹管的侧壁可在轴向上伸缩，其允许伸缩量决定了灭弧室所纹管的侧壁可在轴向上伸缩，其允许伸缩量决定了灭弧室所能获得的触头最大开距。一般情况下，波纹管的疲劳寿命也能获得的触头最大开距。一般情况下，波纹管的疲劳寿命也决定了灭弧室的机械寿命。决定了灭弧室的机械寿命。 （3）屏蔽罩。）屏蔽罩。 触头周围的屏蔽罩主要是用来吸附燃弧触头周围的屏蔽罩主要是用来吸附燃弧时触头上蒸发的金属蒸气，防止绝缘外壳因金属蒸气的污染时触头上蒸发的金属蒸气，防止绝缘外壳因金属蒸气的污染而

10、引起绝缘强度降低和绝缘破坏，同时，也有利于熄弧后弧而引起绝缘强度降低和绝缘破坏，同时，也有利于熄弧后弧隙介质强度的迅速恢复。屏蔽罩还能起到使灭弧室内部电压隙介质强度的迅速恢复。屏蔽罩还能起到使灭弧室内部电压均匀分布的作用。在波纹管外面用屏蔽罩，可使波纹管免遭均匀分布的作用。在波纹管外面用屏蔽罩，可使波纹管免遭金属蒸气的烧损。金属蒸气的烧损。 屏蔽罩的导热性能越好，其表面冷却电弧的能力也就越屏蔽罩的导热性能越好，其表面冷却电弧的能力也就越好。因此，制造屏蔽罩常用材料为无氧铜、不锈钢和玻璃，好。因此，制造屏蔽罩常用材料为无氧铜、不锈钢和玻璃，铜是最常用的。铜是最常用的。 用真空断路器断开电路时，可

11、能会出现操作过电压，主要形式有：截流过电用真空断路器断开电路时，可能会出现操作过电压，主要形式有：截流过电压，压，就是强制交流电流在自然过零前突然过零的现象，由于电路中存在就是强制交流电流在自然过零前突然过零的现象，由于电路中存在电感，因此会发生过电压；切断电容性负载时的过电压，这是因熄弧后间隙发生电感，因此会发生过电压；切断电容性负载时的过电压，这是因熄弧后间隙发生重击穿而引起的。所以，真空断路器的重击穿几率越小越好；高频多次重燃过电重击穿而引起的。所以，真空断路器的重击穿几率越小越好；高频多次重燃过电压，断路器开断感性电流时，当间隙被击穿后电弧重燃，因电路参数影响，击穿压，断路器开断感性电

12、流时，当间隙被击穿后电弧重燃，因电路参数影响，击穿后电流中含有高频分量。当高频分量的幅值很大时，受其影响，间隙被反复击穿后电流中含有高频分量。当高频分量的幅值很大时，受其影响，间隙被反复击穿，使负载侧的电压不断升高，从而产生较高的过电压。，使负载侧的电压不断升高，从而产生较高的过电压。 高压真空断路器高压真空断路器操作过电压的抑制方法操作过电压的抑制方法 这种灭弧室既可降低截流过电压，又可提高开这种灭弧室既可降低截流过电压，又可提高开断能力。断能力。 。既可以降低，也可减缓恢复电压的上升陡度。既可以降低，也可减缓恢复电压的上升陡度。 它不仅能降低截流过电压及其上升速度，而它不仅能降低截流过电压

13、及其上升速度，而且在高频重燃时可使且在高频重燃时可使 振荡过程强烈衰减，对抑制多次重燃过电压有较好的效果振荡过程强烈衰减，对抑制多次重燃过电压有较好的效果，电阻一般选，电阻一般选100200，电容选，电容选0.10.2F。 可降低过电压的上升陡度和幅值。可降低过电压的上升陡度和幅值。 用它限制过电压的幅值。用它限制过电压的幅值。 真空断路器真空断路器优缺点优缺点( 1 ) 触头开距小触头开距小,动作快；动作快；(2)燃弧时间短，触头烧损轻；燃弧时间短，触头烧损轻；(3)寿命寿命长，适于频繁操作；长，适于频繁操作；(4)体积小，结构紧凑，真空灭弧室不体积小，结构紧凑，真空灭弧室不需检修，维修工作

14、量小；需检修，维修工作量小；(5)防火、防爆性能好；防火、防爆性能好；(6)制造工艺复杂，造价高；制造工艺复杂，造价高；(7)监视真空度变化的简易装置尚未解监视真空度变化的简易装置尚未解决；决；（8）开断小电流时，有可能产生较）开断小电流时，有可能产生较高的过电压，需采取降低过电压的措施高的过电压，需采取降低过电压的措施。 真空断路器真空断路器真空度检查真空度检查测量动、静触头两端的测量动、静触头两端的绝缘电阻。用绝缘电阻。用1000V兆欧兆欧表，绝缘电阻应表，绝缘电阻应500M；说明真空度良好。说明真空度良好。耐压试验。动、静触头耐压试验。动、静触头间施加交流工频电压，耐间施加交流工频电压，

15、耐压压1min，无击穿为真空度，无击穿为真空度良好。良好。用真空度检测仪检查。用真空度检测仪检查。思考题思考题1.真空间隙独具的特点是什么？真空间隙为什么具真空间隙独具的特点是什么？真空间隙为什么具有优良的灭弧性能和绝缘性能？有优良的灭弧性能和绝缘性能？2.真空间隙的绝缘强度主要与什么因素有关？真空间隙的绝缘强度主要与什么因素有关？3.真空电弧的本质是什么？简述真空电弧是怎样形真空电弧的本质是什么？简述真空电弧是怎样形成的？成的？4.真空电弧熄灭的原理真空电弧熄灭的原理 什么？什么？5.真空灭弧室主要由几部分组成？各部分作用是什真空灭弧室主要由几部分组成？各部分作用是什么？么？6.真空断路器如

16、何检查其真空度？真空断路器如何检查其真空度？SF6由卤族元素中最活泼的氟原子与硫原子结合而成。分子结构是个完全对称的八面体，硫原子居中，六个角上是氟原子，氟与硫原子间以共价键联结，SF6分子量为146，约是空气分子量的5.1倍，因此同样体积的SF6气体比空气重得多。 迄今为止，工业上普遍采用的制造方法是将单质硫和过量气态氟直接化合。263SFSFQ放热反应（1）六氟化硫气体的状态参数 静止气体可以用三个参数来说明气体所处的状态，称为三个状态参数，即压力P、密度和温度T。 理想气体的状态参数间存在着简单的关系，即理想气体的状态方程P= RT SF6气体的分子质量大，分子间的相互作用显著。当气体压

17、力高于0.3MPa时，分子间的吸引力随气体密度的增大、分子间距离的减小而加强，气体的压力变化特性不再符合式理想气体的状态方程。要准确地计算SF6气体状态参数间的关系，可采用比较实用的BeattieBridgman公式。 SF6气体的临界温度高。临界温度表示气体可以被液化的最高温度，临界压力则表示在临界温度下使气体液化所需的压力。SF6气体的临界温度高达45.6C，说明常温下只要SF6气体压力足够高就会液化。 SF6气体能否液化决定于其饱和蒸汽压力。当气体压力高于其饱和蒸汽压力时，气体就液化。（2）六氟化硫气体的导热率 SF6导热性能不如空气，其热导率比空气低，在常温下比空气低30。但由于其粘度

18、较低和密度较高，且分子量大，热容量就大，再考虑到对流效应，总的热传输特性比空气要好25倍。（3）六氟化硫气体的一般化学性能六氟化硫气体及其分解物的毒性问题v纯净的SF6气体一般公认是无毒的。 SF6在生产过程中会有少量伴随的生成物，其中S2F10是公认的剧毒气体，但经过净化处理可以完全将它除净。v纯净的SF6气体虽然无毒，但在工作场所要防止SF6气体的浓度上升到缺氧的水平。v SF6气体的密度大约是空气的五倍、SF6气体如有泄漏必将沉积于低洼处，如电缆沟中。浓度过大会出现使人窒息的危险，设计户内通风装置时要考虑到这一情况。vSF6气体通过对流能与空气混合，但速度很慢。气体一旦混合后就形成SF6

19、和空气的混合气体，不会再次分离。v问题严重的是，电弧作用下SF6的分解物如SF4，S2F2，SF2，SOF2，SO2F2，SOF4和HF等，它们都有强烈的腐蚀性和毒性。 1)SF4(四氟化硫) 常温下SF4为无色的气体，有类似SO2的刺鼻气味，在空气中能与水分生成烟雾，产生SOF2和HF。 SF4气体可用碱液或活性氧化铝(A12O3)吸收。 SF4气体对肺有侵害作用，影响呼吸系统，其毒性与光气相当。 2)S2F2(氟化硫) 常温下为无色气体，有毒，有刺鼻气味，遇水分能完全水解形成S，SO2和HF。 S2F2对呼吸系统有类似光气的破坏作用。 3)SF2(二氟化硫) SF2的化学性能极不稳定，受热

20、后性能更加活泼，易水解成S，SO2和HF 。 SF2气体可用碱液或活性氧化铝吸收。 4)SOF2(氟化亚硫酰) SOF2为无色气体，有臭鸡蛋味，化学性能稳定。它与水分反应缓促，并能快速地为活性氧化铝或活性炭吸附。 SOF2为剧毒气体可造成严重的肺水肿，使动物窒息死亡。5) SO2F2 (二氟化硫酰) SO2F2为无色无臭气体，化学性能极为稳定，加热到150 C时也不会与水和金属反应。SO2F2不易被活性氧化铝吸收，但可被KOH和NH4OH缓慢吸收。 SO2F2是一种能导致痉孪的有毒气体。它的危险性在于无刺鼻性嗅味且不会对服鼻粘膜造成刺激作用，故发现中毒后往往会迅速死亡。6)SOF4(四氟亚硫酰

21、) SOF4为无色气体，有刺鼻性气味，能被碱液吸收，与水反应会生成SO2F2 。 SOF4是有害气体，对肺部有侵害作用。7)HF(氢氟酸) HF是酸中腐蚀性最强的物质。对皮肤、粘膜有强烈刺激作用，并可引起肺水肿和肺炎等。（4）六氟化硫气体的电负性 气体原子或分子能够吸附自由电子而形成负离子的性能称为电负性。 SF6具有强电负性。2.六氟化硫气体的灭弧性能与灭弧原理（1）SF6气体的分解温度（2000K）比空气（主要是氮气，分解温度约7000K）低，而需要的分解能 （22.4eV）比空气（9.7eV）高，因此在分解时吸收的能量多，对弧柱的冷却作用强。由于气体分子的分解，在相应的分解温度上就出现气

22、体导热率的高峰。（2）SF6在高温时分解出S原子、F原子和正负离子，与其他灭弧介质相比，有较大的游离度。在维持相同游离度时，弧柱温度就较低。因此，SF6气体中电弧电压也较低，燃弧时的电弧能量较小，对灭弧有利。几种气体中电弧的伏安特性（3）由于SF6的强电负性，能吸附电子和正离子复合，故复合作用快，去游离作用强。尤其在电流过零前后，可使弧隙中带电粒子减少，导电率下降。SF6气体电弧的时间常数也很小，为微秒级或更小，在电弧电流过零后，弧柱温度将急剧下降，分解物急剧复合。因此SF6弧隙的介质强度及其恢复速度都很高，能耐受很高的恢复电压作用，电弧在电流过零后不易重燃。按开断过程中，灭弧装置工作特点的不同，将SF6灭弧装置分为：气吹式，热膨胀式，磁吹旋转电弧式，混合式1.气吹式SF6断路器灭弧装置变熄弧距灭弧方式：触头开距在整个分闸过程中是不断改变的