1、发电厂电气部分 第六章内容 断路器和隔离开关的原理和种类,主 讲：张东英 Tel:80798449 E-mail: ,一、断路器的原理,主要内容 （1）断路器的基本结构 （2）电弧的形成与熄灭 （3）交流电弧的特点、熄灭条件 （4）熄灭交流电弧的基本方法 （5）断路器的种类和型号,断路器作用在正常运行时倒换运行方式，将设备或线路接入电网或退出，起控制作用。在设备或线路故障时，迅速切除故障回路，保证无故障部分正常运行，起保护作用。 特点：能断开电路中负荷电流和短路电流,1、断路器的基本结构,灭弧装置 （灭弧室）,操纵机构 （操作箱）,2、电弧的形成与熄灭,(1)电弧产生的条件：电源电压大于102
2、0V，电流大于80100mA，动静触头分离瞬间，触头间产生电弧。触头分开后，电路中有电流，电弧导电，电弧中有大量自由电子。 (2)电弧的危害 电弧的温度很高，可达50007000度以上，常超过金属的汽化点，可能烧坏开关电器的金属触头。 烧坏开关电器的绝缘。如，烧坏瓷绝缘的表面，或者使有机绝缘材料炭化，以致失去绝缘性能。 若电弧长时间不熄灭，不仅烧坏开关电器，而且造成系统事故，威胁电力系统安全运行。,电弧的产生和维持是触头间中性质点（分子和原子）被游离的结果。游离就是中性质点转化为带电质点。 游离的过程有四种形式： 热电子发射 热运动 触头分离最初瞬间，阴极表面发射电子 强电场发射 电场力 弧隙
3、间最初产生电子的主要原因 碰撞游离 电场力 带电粒子撞中性粒子 电弧的形成 热游离 热运动 中性粒子撞中性粒子 维持电弧燃烧,(3) 电弧产生的物理过程,复合去游离 正负粒子中和降低电子速度措施：拉长电弧（降低电场力）；加快电弧的冷却（降低热运动）；加大气体介质的压力（碰撞阻止电子运动）气体介质吸附电子能力强（增大电子质量） 扩散去游离 带电粒子从电弧内部逸出浓度扩散 ；温度扩散 ；措施：用高速冷气吹弧,(4) 去游离的形式,3、交流电弧的特点,过零自然熄灭动态伏安特性电弧的热惯性-交流电弧温度的变化滞后于电流的变化。,燃弧电压,熄弧电压,4、交流电弧的熄灭条件,弧隙介质强度- 电弧电流过零电
4、弧熄灭时，弧隙绝缘能力的恢复过程，用耐受电压Ud(t)表示。-由灭弧装置的结构和灭弧介质的性质决定 弧隙电源电压- 电弧电流自然过零后，电源施加于弧隙的电压的恢复过程，用恢复电压Ur(t)表示。 -与线路参数、负荷性质等有关,近阴极效应: 在电流过零瞬间，介质强度突然升高,5、高压断路器熄灭交流电弧的基本方法,(1)利用灭弧介质：介质特性决定去游离程度，传热能力、介电强度、热游温度和热容量。空气 1油（氢） 7.5SF6 100真空 15 (2)采用特殊金属材料作灭弧触头：铜钨和银钨合金熔点高、导热系数和热容量大的金属，减少热电子发射。 (3)利用气体或油吹动电弧 ：扩散和冷却空气：2.3MP
5、a SF6: 0.30.6MPa纵吹、横吹、环吹 (4)采用强有力的分闸机构，提高触头分离速度，拉长电弧,C0,CQ,C0,CQ,CQ,CQ,(5)采用多断口熄弧 ：在相等的触头行程下，拉长电弧缺点：各断口电压分布不相等措施：各断口加并联电容,U1,U2,U,U,C,C,C CQ , C0,U1 = U2,均压电容,二、断路器的种类和型号,1、断路器的种类 按灭弧介质和灭弧方式分为：SF6真空 多油、少油压缩空气 操动机构：断路器进行合闸、分闸操作，并保持在合闸状态，这些任务全靠操动机构完成。包括：气动机构、弹簧机构、液压机构手动机构、电磁机构、,SF6压力表,断路器实物图1：220kV SF
6、6 两断口 液压机构,机构箱,弹簧储能 指示,断路器实物图2：220kV SF6 单断口 弹簧机构,SF6压力表,断路器分合位置指示,断路器实物图3：220kV 少油 4断口 液压机构,油压力表,断路器分合位置指示,油位计,2、断路器的型号,额定开断电流（KA）,额定电流（KA）,其他标志,额定电压（KV）,设计序号,安装场所,产品名称,产品名称：S少油断路器，Z真空断路器，D多油断路器，LSF6断路器 安装场所：N户内型，W户外型,其他标志：G改进型；I、II、III 断流能力代号；Q防震型；C手车式,举例：SN10-10I 、SW2-110I、ZN10/1250、LW2-220,三、隔离开
7、关的种类和型号,2、隔离开关的种类安装地点：屋内式和屋外式绝缘支柱数目：单柱、双柱、三柱,1、隔离开关的主要用途 隔离电压 倒闸操作 分合小电流：分、合避雷器、电压互感器和空载母线 分、合励磁电流不超过2A的空载变压器 关、合电容电流不超过5A的空载线路,隔离开关实物图1：单柱 垂直伸臂,连接软母线,连接硬母线,注意接地刀闸,隔离开关实物图2：双柱 握手,隔离开关实物图3：双柱 伸臂,隔离开关实物图4：三柱,3、隔离开关的型号,其他标志,额定电压（KV）,设计序号,安装场所,产品名称,产品名称：G隔离开关 安装场所：N户内型，W户外型 其他标志：D带有接地刀；K快分型,举例：GN-10 、GW2-110、 GW2-110D,作业,1.高压断路器有哪些功能？由哪些部分组成？按灭弧介质有哪些种类？ 2.交流电弧电流有何特点？熄灭交流电弧的条件是什么？ 3.什么叫介质强度恢复过程？什么叫电压恢复过程？它们与哪些因素有关？ 4.高压断路器熄弧的主要措施。采用两个及以上断口有何利弊，如何解决？ 5. LW6-500/3150， SW-110 ，LN-10 ， ZN5-10， GW6-220D ， GN2-10 这些型号分别是什么设备，说出每个字母和数字代表的含义。 6.隔离开关的功能。,
