高压断路器和隔离开关

§6.2高压断路器和隔离开关的原理与选择引言仅用来在正常情况下，断开或闭合正常工作电流的开关电器，如高压负荷开关、低压闸刀开关、接触器、磁力启动器等。仅用来断开故障情况下的过负荷电流或短路电流的开关电器，如高、低压熔断器。既用来断开或闭合正常工作电流，也用来断开或闭合过负荷电流或短路电流的开关电器，如高压断路器、低压自动空气断路器等。不要求断开或闭合电流，只用来在检修时隔离电压的开关电器，如隔离开关等。开关电器的类型引言断路器的作用在正常情况下，控制各种电力线路和设备的开断和关合。在电力系统发生故障时，自动地切除电力系统的短路电流，以保证电力系统的正常运行。一、电弧的形成与熄灭用开关电器切断通有电流的电路时，只要电源电压大于10~20V，电流大于80~100mA，在开关电器的动、静触头分离瞬间，触头间就会出现电弧。此时，触头虽已分开，但电路中的电流还在继续流通。只有电弧熄灭，电路才被真正断开。电弧之所以能形成导电通道，是因为电弧柱中了出现大量自由电子的缘故。1.电弧的产生、维持与熄灭电弧的产生阴极发射电子热电子发射强电场电子发射碰撞游离电弧的维持热游离去游离电弧的熄灭若游离过程大于去游离过程，则电弧继续燃烧；若去游离过程大于游离过程，则电弧逐渐熄灭。d(-)动触头(+)静触头复合去游离扩散去游离2.交流电弧的熄灭电弧温度随时间变化电弧电流数值随时间变动，电弧的功率也随电弧电流变动。电弧功率增大时，电弧的温度增加；反过来，当电弧功率减小时，电弧的温度降低。电弧有热惯性电弧的温度跟不上电流的变化，存在一个滞后过程。交流电弧每半周自动熄灭一次随着交流电流的周期性变化，电弧电流也将每隔半周过零一次。在电弧电流自然过零前后，电源向弧隙输送的能量较少，电弧温度和热游离下降，而去游离作用继续进行，电弧将自然熄灭。(0)交流电弧的特性2.交流电弧的熄灭在交流电流过零时，电弧将自动熄灭，但不等于最终熄灭。在交流电弧自动熄灭后，弧隙中存在着两个恢复过程：弧隙介质强度恢复过程弧隙电压恢复过程(1)交流电弧的熄灭条件2.交流电弧的熄灭1)弧隙介质强度恢复过程可见，真空断路器和SF6断路器灭弧性能较好。含义：弧隙中介质强度恢复到绝缘的正常状态的过程。以能耐受的电压ud(t)表示。影响因素：主要是断路器灭弧装置的结构和灭弧介质的性质。ud0t油空气SF6真空(1)交流电弧的熄灭条件2.交流电弧的熄灭近阴极效应1)弧隙介质强度恢复过程ud0t油空气SF6真空(1)交流电弧的熄灭条件(+)(-)+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-(-)(+)++--+++---++--+++---2.交流电弧的熄灭2)弧隙电压恢复过程含义：弧隙电压由熄弧电压逐渐恢复到电源电压的过程。以ur(t)表示。影响因素：线路参数、负荷性质等。ur0tusrutrutrusr瞬态恢复电压工频恢复电压对不同的线路参数，弧隙电压恢复过程可能是周期性的变化过程或非周期性的变化过程。(1)交流电弧的熄灭条件2.交流电弧弧的熄灭灭综上所述述，在电电弧自然然熄灭后后，弧隙隙中同时时存在着着两个恢恢复过程程，即弧弧隙电压压恢复过过程ur(t)和介质强强度恢复复过程ud(t)。ur0tusrutr可见，断断路器开开断交流流电路时时，熄灭灭电弧的的条件应应为如果弧隙隙电压高高于介质质强度耐耐受电压压，则弧弧隙就被被击穿，，电弧重重燃。如果弧隙隙电压低低于介质质强度耐耐受电压压，则电电弧不再再重燃，，即最终终熄灭。。(1)交流电弧弧的熄灭灭条件2.交流电弧弧的熄灭灭1)利用灭弧弧介质不同灭弧弧介质具具有不同同的传热热能力、、介电能能力、热热游离温温度和热热容量。。这些参参数的数数值越大大，则去去游离作作用越强强，电弧弧就越容容易熄灭灭。2)采用特殊殊金属材材料作灭灭弧触头头采用熔点点高、导导热系数数和热容容量大的的耐高温温金属作作触头材材料。采采用铜、、钨合金金和银、、钨合金金等。3)利用气体体或油吹吹动电弧弧吹弧利于于冷却而而使复合合加强、、带电离离子的扩扩散。4)采用多断断口熄弧弧电弧被拉拉长，触触头分离离速度加加快，断断口电压压降低。。5)拉长电弧弧并增大大断路器器触头的的分离速速度(2)高压断路路器熄灭灭交流电电弧的基基本方法法二、开断断短路电电流时的的工作状状况分析析作用：并联电阻阻起分流流作用；；改变恢复复电压的的恢复特特性：当并联电电阻r<rcr时，电压压恢复过过程为非非周期性性；当并联电电阻r>rcr时，电压压恢复过过程为周周期性。。问题：电电弧熄灭灭后还有有短路电电流流通通。措施：加加辅助触触头。主触头辅助触头☆断路器加加装并联联电阻二、开断断短路电电流时的的工作状状况分析析问题：对对多断口口断路器器，每一一个断口口在开断断位置的的电压分分配和开开断过程程中的恢恢复电压压分配将将出现不不均匀现现象，影影响到断断路器的的灭弧能能力。并联电容容C后：☆断路器加加装并联联电容三、高压压断路器器的选择择1．种类按灭弧介介质和灭灭弧方式式分油断路器器：包括括多油断断路器和和少油断断路器(压缩)空气断路路器SF6断路器真空断路路器按安装地地点分户内式户外式(一)高压断路路器型号号和技术术参数三、高压压断路器器的选择择由字母和和数字两两部分组组成的：：2．型号123456额定电流，A派生代号：C—手车式；G—改进式等。额定电压，kV设计序号使用环境：N—户内式；W—户外式。产品名称：D—多油断路器；S—少油断路器；

K—空气断路器；L—SF6断路器；Z—真空断路器；Q—产气断路器；C—磁吹断路器等。例如：SN10-10/3000-750型额定开断能力，kA或MVA特殊环境代号78(一)高压断路路器型号号和技术术参数三、高压压断路器器的选择择额定电压压UN(kV)。断路器器正常工工作时，，系统的的额定(线)电压。这这是断路路器的标标称电压压，断路路器应能能保证在在这一电电压的电电力系统统中使用用。额定电流流IN(A)。断路器器可以长长期通过过的最大大电流。。当额定定电流长长期通过过高压断断路器时时，其发发热温度度不应超超过国家家标准中中规定的的数值。。额定开断断电流INbr(kA)。在规定定条件下下能保证证正常开开断的电电流。3．技术参参数(一)高压断路路器型号号和技术术参数三、高压压断路器器的选择择额定峰值值耐受电电流ies(kA)。在规规定条件件下，断断路器在在合闸位位置时所所能经受受电流的的峰值。。它反映映设备经经受短路路电流引引起的电电动效应应能力。。3．技术参参数额定短时时耐受电电流It(kA)。在规定定条件和和时间下下断路器器在合闸闸位置时时所能经经受电流流的峰值值。它反反映设备备经受短短路电流流引起的的热效应应能力。。额定短时时关合电电流iNcl(kA)。在规定定条件下下断路器器保证正正常关合合的最大大预期峰峰值电流流。(一)高压断路路器型号号和技术术参数三、高压压断路器器的选择择开断时间间(ms)。从断路路器分闸闸线圈通通电起至至三相电电弧完全全熄灭为为止的时时间。开开断时间间由分闸闸时间和和电弧燃燃烧时间间或燃弧弧时间组组成。3．技术参参数合闸时间间(ms)。从断路路器开始始接到合合闸命令令时起到到三相均均合闸为为止的时时间。分(合)闸不同期期时间(ms)。指断路路器各相相间或同同相各断断口间分分(合)时间的最最大差异异。(一)高压断路路器型号号和技术术参数三、高压压断路器器的选择择金属短接接时间(ms)。指断断路器在在合分操操作时从从动、静静触头刚刚接触到到刚分离离时的一一段时间间。3．技术参参数无电流间间隔时间间(ms)。由由断路器器各相中中的电弧弧完全熄熄灭起到到任意相相再次通通过电流流止的时时间。(一)高压断路路器型号号和技术术参数三、高压压断路器器的选择择断路器种种类和型型式的选选择依据各类类断路器器的特点点及使用用环境、、条件决决定。额定电压压和电流流的选择择UN≥UNs，IN≥Imax开断电流流的选择择INbr≥Ipt(简化计算算中，INbr≥I’’)短路关合合电流的的选择iNcl≥ish(二)高压断路路器的选选择三、高压压断路器器的选择择短路热稳稳定和动动稳定校校验热稳定校校验：It2t≥Qk动稳定校校验：ies≥ish(二)高压断路路器的选选择四、隔离离开关的的选择隔离电压压在检修电电气设备备时，用用隔离开开关将被被检修的的设备与与电源电电压隔离离，以确确保检修修的安全全。倒闸操操作投入备备用母母线或或旁路路母线线以及及改变变运行行方式式时，，常用用隔离离开关关配合合断路路器，，协同同操作作来完完成。。分、合合小电电流分、合合避雷雷器、、电压压互感感器和和空载载母线线；分、合合励磁磁电流流不超超过2A的空载载变压压器；；关合电电容电电流不不超过过5A的空载载线路路。1．隔离离