斷路器的原理和技術(shù)參數(shù)

1、發(fā)電廠電氣部分發(fā)電廠電氣部分第六章內(nèi)容第六章內(nèi)容 斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的原理和種類斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的原理和種類主主 講：張東英講：張東英 Tel:80798449Tel:80798449 E-mail: E-mail: 一、一、斷路器的原理斷路器的原理主要內(nèi)容主要內(nèi)容（1 1）斷路器的基本結(jié)構(gòu)）斷路器的基本結(jié)構(gòu)（2 2）電弧的形成與熄滅）電弧的形成與熄滅（3 3）交流電弧的特點(diǎn)、熄滅條件交流電弧的特點(diǎn)、熄滅條件（4 4）熄滅交流電弧的基本方法熄滅交流電弧的基本方法（5 5）斷路器的種類和型號(hào)）斷路器的種類和型號(hào)斷路器作用斷路器作用 在正常運(yùn)行時(shí)倒換運(yùn)行方式，將設(shè)備或線路接入電網(wǎng)在正常運(yùn)行時(shí)倒換運(yùn)行

2、方式，將設(shè)備或線路接入電網(wǎng)或退出，起控制作用?；蛲顺?，起控制作用。 在設(shè)備或線路故障時(shí)，迅速切除故障回路，保證無(wú)故在設(shè)備或線路故障時(shí)，迅速切除故障回路，保證無(wú)故障部分正常運(yùn)行，起保護(hù)作用。障部分正常運(yùn)行，起保護(hù)作用。特點(diǎn)：能斷開(kāi)電路中負(fù)荷電流和短路電流特點(diǎn)：能斷開(kāi)電路中負(fù)荷電流和短路電流1 1、斷路器的基本結(jié)構(gòu)、斷路器的基本結(jié)構(gòu)滅弧滅弧裝置裝置（滅弧室）（滅弧室）操縱機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu) （操作箱）（操作箱）2 2、電弧的形成與熄滅、電弧的形成與熄滅(1)(1)電弧產(chǎn)生的條件電弧產(chǎn)生的條件：電源電壓大于：電源電壓大于1020V1020V，電流大于，電流大于80100mA80100mA，動(dòng)靜觸頭分離瞬間

3、，觸頭間產(chǎn)生電弧。動(dòng)靜觸頭分離瞬間，觸頭間產(chǎn)生電弧。 觸頭分開(kāi)后，電路中有電流，電弧導(dǎo)電，電弧中有大量自由觸頭分開(kāi)后，電路中有電流，電弧導(dǎo)電，電弧中有大量自由電子。電子。(2)(2)電弧的危害電弧的危害n電弧的溫度很高，可達(dá)電弧的溫度很高，可達(dá)5000500070007000度以上，常超過(guò)金屬的汽化度以上，常超過(guò)金屬的汽化點(diǎn)，可能燒壞開(kāi)關(guān)電器的金屬觸頭。點(diǎn)，可能燒壞開(kāi)關(guān)電器的金屬觸頭。n燒壞開(kāi)關(guān)電器的絕緣。如，燒壞瓷絕緣的表面，或者使有機(jī)絕燒壞開(kāi)關(guān)電器的絕緣。如，燒壞瓷絕緣的表面，或者使有機(jī)絕緣材料炭化，以致失去絕緣性能。緣材料炭化，以致失去絕緣性能。 n若電弧長(zhǎng)時(shí)間不熄滅，不僅燒壞開(kāi)關(guān)電器，

4、而且造成系統(tǒng)事故，若電弧長(zhǎng)時(shí)間不熄滅，不僅燒壞開(kāi)關(guān)電器，而且造成系統(tǒng)事故，威脅電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。威脅電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。 電弧的產(chǎn)生和維持是觸頭間中性質(zhì)點(diǎn)（分子和原子）被游離電弧的產(chǎn)生和維持是觸頭間中性質(zhì)點(diǎn)（分子和原子）被游離的結(jié)果。游離就是中性質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為帶電質(zhì)點(diǎn)。的結(jié)果。游離就是中性質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為帶電質(zhì)點(diǎn)。游離的過(guò)程有四種形式：游離的過(guò)程有四種形式：n熱電子發(fā)射熱電子發(fā)射 熱運(yùn)動(dòng)熱運(yùn)動(dòng) 觸頭分離最初瞬間，陰極表面發(fā)射電子觸頭分離最初瞬間，陰極表面發(fā)射電子n強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射 電場(chǎng)力電場(chǎng)力 弧隙間最初產(chǎn)生電子的主要原因弧隙間最初產(chǎn)生電子的主要原因n碰撞游離碰撞游離 電場(chǎng)力電場(chǎng)力 帶電粒子撞中性粒子

5、帶電粒子撞中性粒子 電弧的形成電弧的形成n熱游離熱游離 熱運(yùn)動(dòng)熱運(yùn)動(dòng) 中性粒子撞中性粒子中性粒子撞中性粒子 維持電弧燃燒維持電弧燃燒( (3) 3) 電弧產(chǎn)生的物理過(guò)程電弧產(chǎn)生的物理過(guò)程n復(fù)合去游離復(fù)合去游離 正負(fù)粒子中和正負(fù)粒子中和降低電子速度措施：降低電子速度措施： 拉長(zhǎng)電弧（降低電場(chǎng)力）；拉長(zhǎng)電?。ń档碗妶?chǎng)力）；加快電弧的冷卻（降低熱運(yùn)動(dòng)）；加快電弧的冷卻（降低熱運(yùn)動(dòng)）；加大氣體介質(zhì)的壓力（碰撞阻止電子運(yùn)動(dòng)）加大氣體介質(zhì)的壓力（碰撞阻止電子運(yùn)動(dòng)）氣體介質(zhì)吸附電子能力強(qiáng)（增大電子質(zhì)量）氣體介質(zhì)吸附電子能力強(qiáng)（增大電子質(zhì)量） n擴(kuò)散去游離擴(kuò)散去游離 帶電粒子從電弧內(nèi)部逸出帶電粒子從電弧內(nèi)部逸

6、出 濃度擴(kuò)散濃度擴(kuò)散 ；溫度擴(kuò)散溫度擴(kuò)散 ；措施：用高速冷氣吹弧措施：用高速冷氣吹弧 (4) (4) 去游離的形式去游離的形式3 3、交流電弧的特點(diǎn)、交流電弧的特點(diǎn) 過(guò)零自然熄滅過(guò)零自然熄滅 動(dòng)態(tài)伏安特性動(dòng)態(tài)伏安特性n電弧的熱慣性電弧的熱慣性 - -交流電弧溫度的變化滯后于電流的變化。交流電弧溫度的變化滯后于電流的變化。燃弧電壓燃弧電壓熄弧電壓熄弧電壓4 4、交流電弧的熄滅條件、交流電弧的熄滅條件n 弧隙介質(zhì)強(qiáng)度弧隙介質(zhì)強(qiáng)度- - 電弧電流過(guò)零電弧熄滅時(shí)，弧隙絕緣電弧電流過(guò)零電弧熄滅時(shí)，弧隙絕緣能力的恢復(fù)過(guò)程，用耐受電壓能力的恢復(fù)過(guò)程，用耐受電壓U Ud d(t)(t)表示。表示。 -由滅弧裝

7、置的結(jié)構(gòu)和滅弧介質(zhì)的性質(zhì)決定由滅弧裝置的結(jié)構(gòu)和滅弧介質(zhì)的性質(zhì)決定 n 弧隙電源電壓弧隙電源電壓- - 電弧電流自然過(guò)零后，電源施加于弧電弧電流自然過(guò)零后，電源施加于弧隙的電壓的恢復(fù)過(guò)程，用恢復(fù)電壓隙的電壓的恢復(fù)過(guò)程，用恢復(fù)電壓U Ur r(t)(t)表示。表示。 - -與線路參數(shù)、負(fù)荷性質(zhì)等有關(guān)與線路參數(shù)、負(fù)荷性質(zhì)等有關(guān)Ur1Ur2Ud)()(tUtUrd近陰極效應(yīng)近陰極效應(yīng): :在電流過(guò)零瞬間，介質(zhì)強(qiáng)度突然升高在電流過(guò)零瞬間，介質(zhì)強(qiáng)度突然升高5 5、高壓斷路器熄滅交流電弧的基本方法、高壓斷路器熄滅交流電弧的基本方法(1)(1)利用滅弧介質(zhì)利用滅弧介質(zhì)：介質(zhì)特性決定去游離程度，傳熱能力、介電：

8、介質(zhì)特性決定去游離程度，傳熱能力、介電強(qiáng)度、熱游溫度和熱容量。強(qiáng)度、熱游溫度和熱容量。空氣空氣1 1油（氫）油（氫）7.57.5SF6SF6100100真空真空1515(2)(2)采用特殊金屬材料作滅弧觸頭采用特殊金屬材料作滅弧觸頭：銅鎢和銀鎢合金：銅鎢和銀鎢合金 熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱系數(shù)和熱容量大的金屬，減少熱電子發(fā)射。熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱系數(shù)和熱容量大的金屬，減少熱電子發(fā)射。(3)(3)利用氣體或油吹動(dòng)電弧利用氣體或油吹動(dòng)電弧 ：擴(kuò)散和冷卻：擴(kuò)散和冷卻空氣：空氣：2.3MPa SF6: 0.30.6MPa2.3MPa SF6: 0.30.6MPa縱吹、橫吹、環(huán)吹縱吹、橫吹、環(huán)吹(4)(4)采用強(qiáng)有力的分閘

9、機(jī)構(gòu)采用強(qiáng)有力的分閘機(jī)構(gòu)，提高觸頭分離速度，拉長(zhǎng)電弧，提高觸頭分離速度，拉長(zhǎng)電弧C0C0CQCQC0C0CQCQCQCQCQCQ(5)(5)采用多斷口熄弧采用多斷口熄弧 ：在相等的觸頭行程下，拉長(zhǎng)電弧：在相等的觸頭行程下，拉長(zhǎng)電弧 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：各斷口電壓分布不相等各斷口電壓分布不相等 措施：各斷口加并聯(lián)電容措施：各斷口加并聯(lián)電容U1U1U2U2U U0012CCCCUUQQ022CCCUUQQ U UC CC CC CQ , C0C CQ , C0U1 = U2U1 = U2均均壓壓電電容容二、二、斷路器的種類和型號(hào)斷路器的種類和型號(hào)1 1、斷路器的種類、斷路器的種類n按滅弧介質(zhì)和滅弧方式分為

10、：按滅弧介質(zhì)和滅弧方式分為：SF6SF6真空真空 多油、少油多油、少油壓縮空氣壓縮空氣n操動(dòng)機(jī)構(gòu)：斷路器進(jìn)行合閘、分閘操作，并保持在合閘狀操動(dòng)機(jī)構(gòu)：斷路器進(jìn)行合閘、分閘操作，并保持在合閘狀態(tài)，這些任務(wù)全靠操動(dòng)機(jī)構(gòu)完成。包括：態(tài)，這些任務(wù)全靠操動(dòng)機(jī)構(gòu)完成。包括：氣動(dòng)機(jī)構(gòu)、彈簧機(jī)構(gòu)、液壓機(jī)構(gòu)氣動(dòng)機(jī)構(gòu)、彈簧機(jī)構(gòu)、液壓機(jī)構(gòu) 手動(dòng)機(jī)構(gòu)、電磁機(jī)構(gòu)、手動(dòng)機(jī)構(gòu)、電磁機(jī)構(gòu)、SF6壓力表斷路器實(shí)物圖斷路器實(shí)物圖1 1：220220kV SF6 kV SF6 兩斷口兩斷口 液壓機(jī)構(gòu)液壓機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)箱機(jī)構(gòu)箱彈簧儲(chǔ)能彈簧儲(chǔ)能指示指示斷路器實(shí)物圖斷路器實(shí)物圖2 2：220220kV SF6 kV SF6 單斷口單斷口 彈簧機(jī)

11、構(gòu)彈簧機(jī)構(gòu)SF6SF6壓壓力力表表斷路器斷路器分合位分合位置指示置指示斷路器實(shí)物圖斷路器實(shí)物圖3 3：220220kV kV 少油少油 4 4斷口斷口 液壓機(jī)構(gòu)液壓機(jī)構(gòu)油壓力表油壓力表斷路器斷路器分合位分合位置指示置指示油位計(jì)油位計(jì)2 2、斷路器的型號(hào)、斷路器的型號(hào)額定開(kāi)斷電流（額定開(kāi)斷電流（KA）額定電流（額定電流（KA）其他標(biāo)志其他標(biāo)志額定電壓（額定電壓（KV）設(shè)計(jì)序號(hào)設(shè)計(jì)序號(hào)安裝場(chǎng)所安裝場(chǎng)所產(chǎn)品名稱產(chǎn)品名稱產(chǎn)品名稱：產(chǎn)品名稱：S S少油斷路器，少油斷路器，Z Z真空斷路器，真空斷路器，D D多油斷路器，多油斷路器， L LSF6SF6斷路器斷路器安裝場(chǎng)所：安裝場(chǎng)所：N N戶內(nèi)型，戶內(nèi)型，

12、W W戶外型戶外型其他標(biāo)志：其他標(biāo)志：G G改進(jìn)型；改進(jìn)型；I I、IIII、III III 斷流能力代號(hào)；斷流能力代號(hào)；Q Q防震型；防震型；C C手車(chē)式手車(chē)式舉例舉例：SN10-10I 、SW2-110I、ZN10/1250、LW2-220三、隔離開(kāi)關(guān)的種類和型號(hào)三、隔離開(kāi)關(guān)的種類和型號(hào)2 2、隔離開(kāi)關(guān)的種類、隔離開(kāi)關(guān)的種類安裝地點(diǎn)：屋內(nèi)式和屋外式安裝地點(diǎn)：屋內(nèi)式和屋外式絕緣支柱數(shù)目：?jiǎn)沃?、雙柱、三柱絕緣支柱數(shù)目：?jiǎn)沃?、雙柱、三柱1 1、隔離開(kāi)關(guān)的主要用途、隔離開(kāi)關(guān)的主要用途 隔離電壓隔離電壓倒閘操作倒閘操作 分合小電流：分、合避雷器、電壓互感器和空載母線分合小電流：分、合避雷器、電壓互感

13、器和空載母線 分、合勵(lì)磁電流不超過(guò)分、合勵(lì)磁電流不超過(guò)2 2A A的空載變壓器的空載變壓器 關(guān)、合電容電流不超過(guò)關(guān)、合電容電流不超過(guò)5 5A A的空載線路的空載線路隔離開(kāi)關(guān)隔離開(kāi)關(guān)實(shí)物圖實(shí)物圖1 1：?jiǎn)沃簡(jiǎn)沃?垂直伸臂垂直伸臂 連接軟母線連接軟母線連接硬母線連接硬母線注意接地刀閘注意接地刀閘隔離開(kāi)關(guān)隔離開(kāi)關(guān)實(shí)物圖實(shí)物圖2 2：雙柱：雙柱 握手握手 隔離開(kāi)關(guān)隔離開(kāi)關(guān)實(shí)物圖實(shí)物圖3 3：雙柱：雙柱 伸臂伸臂 隔離開(kāi)關(guān)隔離開(kāi)關(guān)實(shí)物圖實(shí)物圖4 4：三柱：三柱3 3、隔離開(kāi)關(guān)的型號(hào)、隔離開(kāi)關(guān)的型號(hào)其他標(biāo)志其他標(biāo)志額定電壓（額定電壓（KV）設(shè)計(jì)序號(hào)設(shè)計(jì)序號(hào)安裝場(chǎng)所安裝場(chǎng)所產(chǎn)品名稱產(chǎn)品名稱產(chǎn)品名稱：產(chǎn)品名稱：G G隔離開(kāi)關(guān)隔離開(kāi)關(guān)安裝場(chǎng)所：安裝場(chǎng)所：N N戶內(nèi)型，戶內(nèi)型，W W戶外型戶外型其他標(biāo)志：其他標(biāo)志：D D帶有接地刀；帶有接地刀；K K快分型快分型舉例：舉例：GN-10 、GW2-110、 GW2-110D作業(yè)作業(yè)n1.高壓斷路器有哪些功能？由哪些部分