《高壓電器技術(shù)原理》ppt課件

1、 高壓電器技術(shù)原理西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院主要內(nèi)容1 1 概論概論2 2 開關(guān)作用與現(xiàn)代高壓斷路器的理論根開關(guān)作用與現(xiàn)代高壓斷路器的理論根底底3 3 開關(guān)電器的共同性問題開關(guān)電器的共同性問題4 4 六氟化硫六氟化硫SFSF6 6技術(shù)技術(shù)5 5 真空開關(guān)技術(shù)真空開關(guān)技術(shù)6 6 高壓開關(guān)絕緣高壓開關(guān)絕緣7 7 相位控制斷路器相位控制斷路器8 8 智能操作斷路器智能操作斷路器1 1 概論 1.1 1.1 高壓開關(guān)行業(yè)的定位高壓開關(guān)行業(yè)的定位 開關(guān)行業(yè)是電力行業(yè)的主要裝備制開關(guān)行業(yè)是電力行業(yè)的主要裝備制造業(yè)之一，也是機(jī)電產(chǎn)品工業(yè)之一，是國造業(yè)之一，也是機(jī)電產(chǎn)品工業(yè)之一，是國民經(jīng)濟(jì)的根底工業(yè)民經(jīng)濟(jì)的根底

2、工業(yè) 。1 1 概論 我國雖然是一個我國雖然是一個“電力大國，但電力大國，但不是不是“電力強(qiáng)國，人均占有量仍是電力強(qiáng)國，人均占有量仍是“電電力弱國，開展前景很好。力弱國，開展前景很好。 目前全國裝機(jī)總?cè)萘恳殉^目前全國裝機(jī)總?cè)萘恳殉^5 5億億kWkW，估計到估計到20212021年可達(dá)年可達(dá)1010億億kWkW。高壓開關(guān)的需。高壓開關(guān)的需求量仍然很大求量仍然很大 。 1 1 前言 1.2 1.2 開關(guān)電器的定義與用處開關(guān)電器的定義與用處 定義：定義： 開關(guān)電器開關(guān)電器switching deviceswitching device：用作閉：用作閉合關(guān)合或者開斷一個或幾個電路電流的器件。合關(guān)合

3、或者開斷一個或幾個電路電流的器件。 機(jī)械開關(guān)電器：用可別離的觸頭來合、機(jī)械開關(guān)電器：用可別離的觸頭來合、分一個或幾個電路的的開關(guān)電器。分一個或幾個電路的的開關(guān)電器。 半導(dǎo)體開關(guān)電器：設(shè)計用半導(dǎo)體可控導(dǎo)半導(dǎo)體開關(guān)電器：設(shè)計用半導(dǎo)體可控導(dǎo)電性來閉合關(guān)合電路電流的開關(guān)電器。電性來閉合關(guān)合電路電流的開關(guān)電器。1 1 前言用處：用處：1 1正常工作狀態(tài)時的分合閘操作控制用正常工作狀態(tài)時的分合閘操作控制用2 2故障狀態(tài)時的保護(hù)操作保護(hù)用故障狀態(tài)時的保護(hù)操作保護(hù)用 斷路器互感器繼電保護(hù)斷路器互感器繼電保護(hù) 負(fù)荷開關(guān)熔斷器保護(hù)負(fù)荷開關(guān)熔斷器保護(hù)3 3設(shè)備的隔離設(shè)備的隔離4 4檢修時的接地保護(hù)檢修時的接地保護(hù)1

4、 1 前言 分類：分類：1 1高壓開關(guān)電器種類可分：斷路器、隔高壓開關(guān)電器種類可分：斷路器、隔分開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、接觸器、重合器、分分開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、接觸器、重合器、分段器、接地開關(guān)和熔斷器參見各自定段器、接地開關(guān)和熔斷器參見各自定義。義。 從不同電器的定義來看：主要是從不同電器的定義來看：主要是從功能區(qū)分，然后是構(gòu)造性能的劃分。從功能區(qū)分，然后是構(gòu)造性能的劃分。 1 1 前言2 2從安裝場所可分：從安裝場所可分： a a戶內(nèi)式戶內(nèi)式in doorin door：設(shè)計成安裝在建筑：設(shè)計成安裝在建筑物物buildingbuilding內(nèi)或遮蔽物內(nèi)或遮蔽物other hosingother hosi

5、ng內(nèi)內(nèi)使用的電器，這些地方可保護(hù)它們免遭風(fēng)、雨、使用的電器，這些地方可保護(hù)它們免遭風(fēng)、雨、雪、塵埃、凝露、冰和濃霜等侵襲。雪、塵埃、凝露、冰和濃霜等侵襲。 b b戶外式戶外式out doorout door：合適安裝于露天：合適安裝于露天in the open airin the open air使用的電器，它們能耐受使用的電器，它們能耐受風(fēng)、雨、雪、積塵風(fēng)、雨、雪、積塵dirt depositsdirt deposits、露、露condensationcondensation、冰及濃霜、冰及濃霜hoar frosthoar frost等等侵襲。侵襲。2 2 開關(guān)作用與現(xiàn)代高壓斷路器的理論根

6、底 2.1 2.1 開關(guān)作用開關(guān)作用 所謂開關(guān)作用是指：在具有一所謂開關(guān)作用是指：在具有一定電位的導(dǎo)體電路的一部分上進(jìn)展導(dǎo)定電位的導(dǎo)體電路的一部分上進(jìn)展導(dǎo)體與絕緣體的互相迅速變換。體與絕緣體的互相迅速變換。2 2 開關(guān)作用與現(xiàn)代高壓斷路器的理論根底 從原理上講，作為具有這種功能的電路元從原理上講，作為具有這種功能的電路元件有：件有： 1 1、可分觸頭、可分觸頭 2 2、半導(dǎo)體控制固體的電子的能級來改變電、半導(dǎo)體控制固體的電子的能級來改變電導(dǎo)率導(dǎo)率 3 3、超導(dǎo)在低溫超導(dǎo)領(lǐng)域的溫度控制、超導(dǎo)在低溫超導(dǎo)領(lǐng)域的溫度控制 4 4、真空電子流電位控制、真空電子流電位控制 5 5、磁放大器直流勵磁控制等、

7、磁放大器直流勵磁控制等2 2 開關(guān)作用與現(xiàn)代高壓斷路器的理論根底 用觸頭分?jǐn)嚯娐?，只要在起弧極限用觸頭分?jǐn)嚯娐罚灰谄鸹O限以上，就必然要產(chǎn)生電弧，只有在電弧熄以上，就必然要產(chǎn)生電弧，只有在電弧熄滅后，電路才能斷開。電弧的高溫、高壓滅后，電路才能斷開。電弧的高溫、高壓力，給人們帶來很大費(fèi)事，對電器本身也力，給人們帶來很大費(fèi)事，對電器本身也帶來危害。帶來危害。 2 2 開關(guān)作用與現(xiàn)代高壓斷路器的理論根底 長期來，只是努力地去限制電弧或長期來，只是努力地去限制電弧或更有效地去熄滅電弧。當(dāng)然這也給開關(guān)、更有效地去熄滅電弧。當(dāng)然這也給開關(guān)、斷路器的技術(shù)不斷帶來一些進(jìn)步。但總認(rèn)斷路器的技術(shù)不斷帶來一些

8、進(jìn)步。但總認(rèn)為為“弊多利少弊多利少，認(rèn)為，認(rèn)為“研究電弧主要在研究電弧主要在于熄滅電弧。于熄滅電弧。 甚至有人不斷地在設(shè)想甚至有人不斷地在設(shè)想“無電弧無電弧的觸頭開斷。的觸頭開斷。2 2 開關(guān)作用與現(xiàn)代高壓斷路器的理論根底 由于認(rèn)識上的局限性，使人們處由于認(rèn)識上的局限性，使人們處于于“被動地位。因此當(dāng)一種新的不產(chǎn)生被動地位。因此當(dāng)一種新的不產(chǎn)生電弧的開關(guān)元件出現(xiàn)時，就會夸大其作用，電弧的開關(guān)元件出現(xiàn)時，就會夸大其作用，認(rèn)為可最終認(rèn)為可最終“代替有觸點(diǎn)設(shè)備。代替有觸點(diǎn)設(shè)備。 對高壓交流斷路器來說，目前還對高壓交流斷路器來說，目前還無法取代，而且在無法取代，而且在30305050年內(nèi)還看不年內(nèi)還看

9、不到這一前景。到這一前景。 2 2 開關(guān)作用與現(xiàn)代高壓斷路器的理論根底 2.2 2.2 開關(guān)元件的性能比較開關(guān)元件的性能比較 有觸點(diǎn)開關(guān)元件有觸點(diǎn)開關(guān)元件 無觸點(diǎn)開關(guān)元件無觸點(diǎn)開關(guān)元件1 1阻抗轉(zhuǎn)換比阻抗轉(zhuǎn)換比 10101010101014 14 10104 410107 7 斷開時與導(dǎo)通時的阻抗比斷開時與導(dǎo)通時的阻抗比2 2耐電壓程度耐電壓程度 單斷口單斷口可達(dá)可達(dá)550kV 550kV 每個元件每個元件只達(dá)只達(dá)15kV 15kV 3 3承受過載才能承受過載才能 強(qiáng)強(qiáng) 弱弱4 4元件本身的元件本身的 功率損耗功率損耗 小小 大大2 2 開關(guān)作用與現(xiàn)代高壓斷路器的理論根底 2.3 2.3 現(xiàn)代

10、交流斷路器的理論根底現(xiàn)代交流斷路器的理論根底 高壓交流斷路器由于它分合的電力高壓交流斷路器由于它分合的電力系統(tǒng)的電壓、電流在數(shù)值上特別大，要求系統(tǒng)的電壓、電流在數(shù)值上特別大，要求動作時間短，工作條件又特別復(fù)雜，因此動作時間短，工作條件又特別復(fù)雜，因此在技術(shù)上存在很大的困難，在現(xiàn)代電力設(shè)在技術(shù)上存在很大的困難，在現(xiàn)代電力設(shè)備中成為需要最高技術(shù)領(lǐng)域的產(chǎn)品之一。備中成為需要最高技術(shù)領(lǐng)域的產(chǎn)品之一。2 2 開關(guān)作用與現(xiàn)代高壓斷路器的理論根底 其關(guān)鍵還在于其關(guān)鍵還在于“電弧電弧。電弧屬于。電弧屬于低溫等離子體，其電導(dǎo)率是溫度的強(qiáng)函數(shù)。低溫等離子體，其電導(dǎo)率是溫度的強(qiáng)函數(shù)。斷路器的開斷就是利用了等離子體的

11、溫度斷路器的開斷就是利用了等離子體的溫度控制來實(shí)現(xiàn)的。從導(dǎo)體絕緣體的互相控制來實(shí)現(xiàn)的。從導(dǎo)體絕緣體的互相變換，電弧等離子體具有重要的地位，利變換，電弧等離子體具有重要的地位，利用電弧才能完成這一變換。其它方法還達(dá)用電弧才能完成這一變換。其它方法還達(dá)不到要求設(shè)備大、不經(jīng)濟(jì)等。不到要求設(shè)備大、不經(jīng)濟(jì)等。 2 2 開關(guān)作用與現(xiàn)代高壓斷路器的理論根底 只有產(chǎn)生電弧，才能利用等離子體只有產(chǎn)生電弧，才能利用等離子體的溫度控制來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)體絕緣體的迅速的溫度控制來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)體絕緣體的迅速變換，這個觀點(diǎn)就是現(xiàn)代高壓交流斷路器變換，這個觀點(diǎn)就是現(xiàn)代高壓交流斷路器的理論根底。對斷路器技術(shù)的開展起了積的理論根底。對斷路器技

12、術(shù)的開展起了積極的作用。認(rèn)為電弧是極的作用。認(rèn)為電弧是“利多弊少利多弊少，而，而“研究電弧主要在于研究電弧主要在于利用利用電弧。這是積電弧。這是積極、進(jìn)取和正確的態(tài)度。極、進(jìn)取和正確的態(tài)度。西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院2 2 開關(guān)作用與現(xiàn)代高壓斷路器的理論根底 對于斷路器中的等離子體來說，希望具有：對于斷路器中的等離子體來說，希望具有：電導(dǎo)率的變化范圍應(yīng)盡可能大電導(dǎo)率的變化范圍應(yīng)盡可能大： 從良導(dǎo)體到完全絕緣體。假設(shè)從良導(dǎo)體到完全絕緣體。假設(shè)真能到達(dá)電阻從零變到無限大，這就是真能到達(dá)電阻從零變到無限大，這就是“理想電弧。理想電弧。電導(dǎo)率的變化速度應(yīng)盡可能快電導(dǎo)率的變化速度應(yīng)盡可能快： 電導(dǎo)率的變化

13、速度反映在電弧電導(dǎo)率的變化速度反映在電弧熱時間常數(shù)的大小。熱時間常數(shù)的大小。2 2 開關(guān)作用與現(xiàn)代高壓斷路器的理論根底 第一項(xiàng)特性取決于等離子體的第一項(xiàng)特性取決于等離子體的介質(zhì)材料介質(zhì)材料，引進(jìn)新的電弧介質(zhì)是技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵，例如引進(jìn)新的電弧介質(zhì)是技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵，例如SFSF6 6氣氣體、金屬蒸汽的采用。體、金屬蒸汽的采用。 第二項(xiàng)要求也與介質(zhì)材料有關(guān)，但更大第二項(xiàng)要求也與介質(zhì)材料有關(guān)，但更大程度上受等離子體的程度上受等離子體的溫度控制方法溫度控制方法的影響，這也的影響，這也就是滅弧原理的作用。就是滅弧原理的作用。 現(xiàn)代斷路器技術(shù)簡單來說是盡可能造成現(xiàn)代斷路器技術(shù)簡單來說是盡可能造成導(dǎo)電性高的電

14、弧、導(dǎo)通大電流，并在短時間內(nèi)導(dǎo)電性高的電弧、導(dǎo)通大電流，并在短時間內(nèi)“冷卻變換成絕緣性能高的氣體間隙。冷卻變換成絕緣性能高的氣體間隙。 3 3 開關(guān)電器的共同性問題3.1 3.1 開關(guān)電器在功能和構(gòu)造上的共性開關(guān)電器在功能和構(gòu)造上的共性 要有帶電和導(dǎo)電部分；要有帶電和導(dǎo)電部分； 要有絕緣部分，帶電部分與地及其它要有絕緣部分，帶電部分與地及其它極間的隔離；極間的隔離； 導(dǎo)體與觸頭的電連接部分；導(dǎo)體與觸頭的電連接部分； 觸頭的運(yùn)動與機(jī)構(gòu)。觸頭的運(yùn)動與機(jī)構(gòu)。3 3 開關(guān)電器的共同性問題3.2 3.2 從運(yùn)行角度的共同要求從運(yùn)行角度的共同要求 電的作用；電的作用； 熱的作用；熱的作用； 機(jī)械作用；機(jī)械

15、作用； 大氣環(huán)境的作用。大氣環(huán)境的作用。4 4 六氟化硫SFSF6 6技術(shù)4.1 SF4.1 SF6 6氣體的優(yōu)良絕緣和滅弧特性氣體的優(yōu)良絕緣和滅弧特性 與目前使用狀況與目前使用狀況4.1.1 SF4.1.1 SF6 6氣體的根本特性：氣體的根本特性： SFSF6 6氣體是一種無色、無嗅、無味、無毒、氣體是一種無色、無嗅、無味、無毒、不可燃、不溶于水的惰性氣體，是目前世界上最不可燃、不溶于水的惰性氣體，是目前世界上最不活潑的著名氣體之一。不侵蝕與它接觸的物質(zhì)。不活潑的著名氣體之一。不侵蝕與它接觸的物質(zhì)。 SFSF6 6是由六個氟原子以共價鍵的形式和硫是由六個氟原子以共價鍵的形式和硫原子結(jié)合成一

16、個中性分子，分子量大原子結(jié)合成一個中性分子，分子量大146.06146.06、密度也大，比空氣重密度也大，比空氣重5 5倍多。倍多。4 4 六氟化硫SFSF6 6技術(shù) 非理想氣體。非理想氣體。SFSF6 6靠對流和擴(kuò)散靠對流和擴(kuò)散同空氣混合是很緩慢的，在未充分混合同空氣混合是很緩慢的，在未充分混合前，前，SFSF6 6氣體有向低處積聚的趨向，但一氣體有向低處積聚的趨向，但一經(jīng)混合，就不別離。經(jīng)混合，就不別離。 SFSF6 6氣體的液化溫度高，在常溫氣體的液化溫度高，在常溫下稍加高壓力就很容易液化。下稍加高壓力就很容易液化。 純潔的純潔的SFSF6 6氣體熱穩(wěn)定性也好，氣體熱穩(wěn)定性也好， SFS

17、F6 6氣體是很強(qiáng)的電負(fù)性氣體。氣體是很強(qiáng)的電負(fù)性氣體。 4 4 六氟化硫SFSF6 6技術(shù)4.1.2 SF4.1.2 SF6 6氣體的絕緣性：氣體的絕緣性： SFSF6 6氣體是高電氣強(qiáng)度的氣體介質(zhì)，絕緣性能氣體是高電氣強(qiáng)度的氣體介質(zhì)，絕緣性能好，在均勻電場中，是空氣的好，在均勻電場中，是空氣的3 3倍。倍。 其原因：其原因：1 1SFSF6 6氣體具有很強(qiáng)的電負(fù)性，其中性分子很容氣體具有很強(qiáng)的電負(fù)性，其中性分子很容易吸附自由電子而形成負(fù)離子，活動性很差，自易吸附自由電子而形成負(fù)離子，活動性很差，自由電子減少，阻礙放電的形成和開展；由電子減少，阻礙放電的形成和開展；2 2SFSF6 6分子的

18、直徑大，電子在分子的直徑大，電子在SFSF6 6氣體中的平均自氣體中的平均自由行程短約為由行程短約為0.22m，不易積累足夠的動能，不易積累足夠的動能，碰撞電離的可能性減少。碰撞電離的可能性減少。4 4 六氟化硫SFSF6 6技術(shù) SFSF6 6氣體的擊穿電壓隨間隙間隔氣體的擊穿電壓隨間隙間隔 和和氣體壓力的增加而升高，但并不是線性的，氣體壓力的增加而升高，但并不是線性的，即隨著間距和壓力的增加都會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。即隨著間距和壓力的增加都會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。 由于由于SFSF6 6氣體的電氣強(qiáng)度高，通常氣體的電氣強(qiáng)度高，通常在在0.50.50.70.7MPaMPa下就可得到很高的絕緣下就可得到很高的

19、絕緣性能，現(xiàn)廣泛地被應(yīng)用為電氣設(shè)備的絕緣介性能，現(xiàn)廣泛地被應(yīng)用為電氣設(shè)備的絕緣介質(zhì)，到達(dá)減少間隙尺寸和縮小設(shè)備的體積。質(zhì)，到達(dá)減少間隙尺寸和縮小設(shè)備的體積。 4 4 六氟化硫SFSF6 6技術(shù)4.1.3 SF4.1.3 SF6 6氣體的熄弧特性與熄弧原理：氣體的熄弧特性與熄弧原理： 1 1SFSF6 6氣體具有特異的熱化學(xué)性：氣體具有特異的熱化學(xué)性： 2 2具有很強(qiáng)的電負(fù)性具有很強(qiáng)的電負(fù)性 。 SFSF6 6氣體電弧的熄滅原理與其他斷路器不氣體電弧的熄滅原理與其他斷路器不同，它并不僅依靠氣流的壓力梯度所形成的絕熱同，它并不僅依靠氣流的壓力梯度所形成的絕熱膨脹等熵冷卻作用，而主要是利用膨脹等熵冷

20、卻作用，而主要是利用SFSF6 6氣體的氣體的特異的熱化學(xué)性和強(qiáng)電負(fù)性，才有特別強(qiáng)的滅弧特異的熱化學(xué)性和強(qiáng)電負(fù)性，才有特別強(qiáng)的滅弧才能。才能。供給足夠量新穎的供給足夠量新穎的SFSF6 6氣體中性分子并使之氣體中性分子并使之與電弧接觸是熄滅電弧的有效方法，這也是與電弧接觸是熄滅電弧的有效方法，這也是SFSF6 6氣氣體滅弧的根本原理體滅弧的根本原理。4 4 六氟化硫SFSF6 6技術(shù)4.1.4 SF4.1.4 SF6 6氣體是電力設(shè)備中最正確的滅弧氣體是電力設(shè)備中最正確的滅弧和絕緣用氣體介質(zhì)：和絕緣用氣體介質(zhì)： 606070%70%用于電力設(shè)備：用于電力設(shè)備： 氣體絕緣開關(guān)設(shè)備氣體絕緣開關(guān)設(shè)備

21、GISGIS 氣體絕緣電纜氣體絕緣電纜GICGICcablecable或氣體絕緣或氣體絕緣輸電線路輸電線路GITLGITL 氣體絕緣變壓器氣體絕緣變壓器GITGIT 配電電壓等級的配電電壓等級的C CGISGIS。 4 4 六氟化硫SFSF6 6技術(shù)4.2 SF4.2 SF6 6氣體的釋放對安康和環(huán)境的影響氣體的釋放對安康和環(huán)境的影響4.2.1 4.2.1 對安康的潛在影響：對安康的潛在影響：4.2.2 4.2.2 環(huán)境影響：環(huán)境影響：1 1同溫層的臭氧減小臭氧層空洞同溫層的臭氧減小臭氧層空洞 這不起作用。破壞臭氧層的是氯氣。這不起作用。破壞臭氧層的是氯氣。2 2平均全球溫度增加溫室效應(yīng)平均全

22、球溫度增加溫室效應(yīng) 西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院4 4 六氟化硫SFSF6 6技術(shù) 對氣體溫室效應(yīng)，不僅要看到它所起作對氣體溫室效應(yīng)，不僅要看到它所起作用的大小，還應(yīng)看它的潛在作用。目前是以用的大小，還應(yīng)看它的潛在作用。目前是以GWPGWPGlobal Warming Potential,Global Warming Potential,全球溫暖化趨勢，全球溫暖化趨勢，或稱全球升溫潛能值或稱全球升溫潛能值值來衡量或評價氣體的溫值來衡量或評價氣體的溫室效應(yīng)，有關(guān)研究報告指出，室效應(yīng)，有關(guān)研究報告指出，SFSF6 6氣體在大氣中的氣體在大氣中的壽命最長，為壽命最長，為32003200年。如以年。如以C

23、OCO2 2壽命為壽命為100100年年的的GWPGWP值為值為1 1，那么，那么SFSF6 6氣體的氣體的GWPGWP值為值為2390023900，是氣，是氣體中體中GWPGWP值最高的氣體，顯然是最嚴(yán)重的溫室氣體，值最高的氣體，顯然是最嚴(yán)重的溫室氣體，其潛在危害也最大。其潛在危害也最大。 4 4 六氟化硫SFSF6 6技術(shù)4.3 ?4.3 ?京都議定書京都議定書? ?規(guī)定了氣體的限制使用規(guī)定了氣體的限制使用 19971997年年1212月月1010在日本京都會議上提出了決在日本京都會議上提出了決定草案，即定草案，即? ?結(jié)合國氣候變化框架公約結(jié)合國氣候變化框架公約 京都議定京都議定書書?

24、?，在該議定書的附錄，在該議定書的附錄A A中，列出了六種溫室效中，列出了六種溫室效應(yīng)氣體：二氧化碳應(yīng)氣體：二氧化碳COCO2 2、甲烷、甲烷CHCH4 4、氧化、氧化亞氮亞氮N N2 2O O、氫氟碳化物、氫氟碳化物HFCSHFCS、全氟化碳、全氟化碳PFCSPFCS、六氟化硫、六氟化硫SFSF6 6；并列出了與這些溫；并列出了與這些溫室氣體相關(guān)的部門類別和相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)，根本能源室氣體相關(guān)的部門類別和相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)，根本能源工業(yè)、制造工業(yè)和建立、六氟化硫的消費(fèi)和消費(fèi)工業(yè)、制造工業(yè)和建立、六氟化硫的消費(fèi)和消費(fèi)等均在被指名之列。等均在被指名之列。 4 4 六氟化硫SFSF6 6技術(shù) ? ?京都議定書京

25、都議定書? ?規(guī)定規(guī)定20202020年至年至20212021年為第一個年為第一個排放量限制和削減承諾期，在附件排放量限制和削減承諾期，在附件B B中列出了有關(guān)中列出了有關(guān)締約方的排放量限制或削減承諾以締約方的排放量限制或削減承諾以19901990為基準(zhǔn)為基準(zhǔn)年，對于六氟化硫等后年，對于六氟化硫等后3 3種氣體那么以種氣體那么以19951995年為基年為基準(zhǔn)年。準(zhǔn)年。 歐洲國家的要求呼聲最高，據(jù)說不久將歐洲國家的要求呼聲最高，據(jù)說不久將由歐共體共同制定的有關(guān)由歐共體共同制定的有關(guān)SFSF6 6氣體的限制或禁用的氣體的限制或禁用的法律法規(guī)將出臺。法律法規(guī)將出臺。 我國已簽署該議定書，也會按這一要

26、求我國已簽署該議定書，也會按這一要求去做，正如對氟利昂的態(tài)度一樣。對去做，正如對氟利昂的態(tài)度一樣。對SFSF6 6氣體的政氣體的政策如何還不太明確。策如何還不太明確。4 4 六氟化硫SFSF6 6技術(shù) ? ?京都議定書京都議定書? ?對對SFSF6 6氣體的限制使用氣體的限制使用應(yīng)引起我們足夠的重視。減少應(yīng)引起我們足夠的重視。減少SFSF6 6氣體的使氣體的使用量這一目的應(yīng)該是共同的。如何減少用量這一目的應(yīng)該是共同的。如何減少SFSF6 6氣體的使用直至最好盡量不用，將是我們氣體的使用直至最好盡量不用，將是我們電氣設(shè)備特別是高壓開關(guān)設(shè)備工作者的電氣設(shè)備特別是高壓開關(guān)設(shè)備工作者的不不可推卸的責(zé)任

27、和義務(wù)可推卸的責(zé)任和義務(wù)。4 4 六氟化硫SFSF6 6技術(shù)4.4 4.4 高壓開關(guān)設(shè)備制造業(yè)的對策高壓開關(guān)設(shè)備制造業(yè)的對策4.4.1 4.4.1 作為絕緣用：作為絕緣用：1 1 尋找替代品：尋找替代品： 2 2 采用混合氣體，即采用混合氣體，即SFSF6 6與與N N2 2的混合氣體的混合氣體 4 4 六氟化硫SFSF6 6技術(shù) 4.4.2 4.4.2 作為滅弧介質(zhì)：作為滅弧介質(zhì)： 對對SFSF6 6斷路器，混合氣體沒有好處，斷路器，混合氣體沒有好處，隨著隨著SFSF6 6氣體用量的減少，那么開斷性能也氣體用量的減少，那么開斷性能也相應(yīng)下降。這與滅弧原理有關(guān)。相應(yīng)下降。這與滅弧原理有關(guān)。 目

28、前仍無法取代的超高壓斷路器目前仍無法取代的超高壓斷路器仍可采用仍可采用SFSF6 6斷路器外，應(yīng)逐步減少斷路器外，應(yīng)逐步減少SFSF6 6斷路斷路器的產(chǎn)量，同時也應(yīng)盡量少采用罐式器的產(chǎn)量，同時也應(yīng)盡量少采用罐式SFSF6 6斷斷路器。路器。 4 4 六氟化硫SFSF6 6技術(shù) 對于斷路器的介質(zhì)要求，電導(dǎo)率的變化對于斷路器的介質(zhì)要求，電導(dǎo)率的變化范圍和變化速度都應(yīng)大或快，真空斷路器是一個范圍和變化速度都應(yīng)大或快，真空斷路器是一個較好的開展方向，目前也是斷路器的主要品種之較好的開展方向，目前也是斷路器的主要品種之一，用在一，用在40.5kV40.5kV以下斷路器。污染最小的綠色環(huán)以下斷路器。污染最

29、小的綠色環(huán)保品。保品。 126kV126kV斷路器在高壓斷路器中用量最多。斷路器在高壓斷路器中用量最多。目前主要仍是目前主要仍是SFSF6 6斷路器。日本已制成斷路器。日本已制成126kV126kV真空真空滅弧室滅弧室, ,并合作開發(fā)了斷路器并合作開發(fā)了斷路器, ,但仍用少量但仍用少量SFSF6 6作滅作滅弧室外殼的絕緣?；∈彝鈿さ慕^緣。 4 4 六氟化硫SFSF6 6技術(shù) 我國如能在我國如能在126kV126kV真空滅弧室和斷真空滅弧室和斷路器方面近期內(nèi)能投入力量并獲得打破路器方面近期內(nèi)能投入力量并獲得打破, ,以以取代取代126kV126kV的的SFSF6 6斷路器，那么可大量減少斷路器，

30、那么可大量減少SFSF6 6在開關(guān)行業(yè)的用量在開關(guān)行業(yè)的用量, ,對環(huán)境保護(hù)非常有意對環(huán)境保護(hù)非常有意義。而且也可跟上國際技術(shù)開展的步伐，義。而且也可跟上國際技術(shù)開展的步伐，并為在超高壓等級取代并為在超高壓等級取代SFSF6 6打下扎實(shí)根底。打下扎實(shí)根底。 5 5 真空開關(guān)技術(shù)5.1 5.1 真空中滅弧原理真空中滅弧原理 當(dāng)觸頭在真空中分?jǐn)嚯娐窌r將產(chǎn)當(dāng)觸頭在真空中分?jǐn)嚯娐窌r將產(chǎn)生真空電弧。真空電弧本質(zhì)上是真空容器生真空電弧。真空電弧本質(zhì)上是真空容器內(nèi)在觸頭材料等的金屬蒸汽中產(chǎn)生的電弧，內(nèi)在觸頭材料等的金屬蒸汽中產(chǎn)生的電弧，屬于低氣壓電弧。屬于低氣壓電弧。 5 5 真空開關(guān)技術(shù)真空電弧有兩種根本

31、形態(tài)：真空電弧有兩種根本形態(tài)： 1 1擴(kuò)散型真空電?。寒?dāng)電流小于某一數(shù)擴(kuò)散型真空電弧：當(dāng)電流小于某一數(shù)值時幾千安，值時幾千安， 2 2集聚型真空電?。寒?dāng)電流大于某一數(shù)集聚型真空電?。寒?dāng)電流大于某一數(shù)值時。值時。 5 5 真空開關(guān)技術(shù)交流真空電弧的熄滅原理：交流真空電弧的熄滅原理：1 1特點(diǎn)：小電流時始終是擴(kuò)散型的；大電特點(diǎn)：小電流時始終是擴(kuò)散型的；大電流時，電流值超過集聚值很多時，那么轉(zhuǎn)流時，電流值超過集聚值很多時，那么轉(zhuǎn)變成集聚型后就始終是集聚型的。當(dāng)電流變成集聚型后就始終是集聚型的。當(dāng)電流只在幅值附近時超過，那么先轉(zhuǎn)變成集聚，只在幅值附近時超過，那么先轉(zhuǎn)變成集聚，后又可轉(zhuǎn)為擴(kuò)散型。后又可轉(zhuǎn)

32、為擴(kuò)散型。5 5 真空開關(guān)技術(shù)2 2熄弧原理：擴(kuò)散型，過零后，電極陰陽極對調(diào)，熄弧原理：擴(kuò)散型，過零后，電極陰陽極對調(diào)，新陰極不會產(chǎn)生陰極斑點(diǎn)，而真空中介質(zhì)強(qiáng)度恢新陰極不會產(chǎn)生陰極斑點(diǎn)，而真空中介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)又特別快，只要間隙開斷間隔復(fù)又特別快，只要間隙開斷間隔 足夠，過零足夠，過零后電弧不會重燃，一次過零熄滅。后電弧不會重燃，一次過零熄滅。 集聚型，由于陰極和陽極都有較大的熔集聚型，由于陰極和陽極都有較大的熔區(qū)，需要區(qū)，需要msms級時間才能冷卻，在未冷卻前，級時間才能冷卻，在未冷卻前， 電極不斷提供大量金屬蒸汽，過零后，電極不斷提供大量金屬蒸汽，過零后，在恢復(fù)電壓作用下，不可防止地發(fā)生重燃。

33、不采在恢復(fù)電壓作用下，不可防止地發(fā)生重燃。不采取相應(yīng)措施，那么集聚型交流真空電弧不能熄弧，取相應(yīng)措施，那么集聚型交流真空電弧不能熄弧，即沒有開斷才能。即沒有開斷才能。5 5 真空開關(guān)技術(shù) 兩種措施：兩種措施： a.a.在工頻半波末尾使轉(zhuǎn)化為擴(kuò)散型，在工頻半波末尾使轉(zhuǎn)化為擴(kuò)散型，用橫向磁場吹弧的方式，使陰、陽極用橫向磁場吹弧的方式，使陰、陽極 斑點(diǎn)快速挪動，降低電極外表溫度。斑點(diǎn)快速挪動，降低電極外表溫度。 b.b.進(jìn)步集聚電流值，在開斷范圍內(nèi)進(jìn)步集聚電流值，在開斷范圍內(nèi)不發(fā)生集聚，通常是加縱磁。不發(fā)生集聚，通常是加縱磁。 5 5 真空開關(guān)技術(shù)3 3開斷小電流時的截流現(xiàn)象：與觸頭材料開斷小電流時

34、的截流現(xiàn)象：與觸頭材料和電流值有關(guān)。和電流值有關(guān)。5 5 真空開關(guān)技術(shù)5.2 5.2 真空滅弧室的構(gòu)造和工作原理真空滅弧室的構(gòu)造和工作原理 真空滅弧室是真空開關(guān)的一個最重要的部真空滅弧室是真空開關(guān)的一個最重要的部件，由絕緣外殼、端蓋、導(dǎo)電桿、波紋管、觸頭、件，由絕緣外殼、端蓋、導(dǎo)電桿、波紋管、觸頭、屏蔽罩等部件組成。由絕緣外殼、端蓋和波紋管屏蔽罩等部件組成。由絕緣外殼、端蓋和波紋管構(gòu)成封閉的容器，波紋管的使用才能實(shí)如今滅弧構(gòu)成封閉的容器，波紋管的使用才能實(shí)如今滅弧室外帶動動觸頭作分合運(yùn)動。滅弧室在無機(jī)械外室外帶動動觸頭作分合運(yùn)動。滅弧室在無機(jī)械外力作用時，由于自閉力，其動靜觸頭始終保持閉力作用

35、時，由于自閉力，其動靜觸頭始終保持閉合位置。合位置。5 5 真空開關(guān)技術(shù) 觸頭是真空滅弧室內(nèi)的最為重要的觸頭是真空滅弧室內(nèi)的最為重要的元件，開斷才能和電氣壽命主要由觸頭構(gòu)元件，開斷才能和電氣壽命主要由觸頭構(gòu)造來決定。真空開關(guān)的觸頭目前都是對接造來決定。真空開關(guān)的觸頭目前都是對接式的。式的。 5 5 真空開關(guān)技術(shù)非磁吹型觸頭： 圓柱形平板狀，開斷能力與直徑有關(guān)。真空觸頭橫向磁場磁場型觸頭縱向磁場螺旋槽杯狀結(jié)構(gòu)線圈多極5 5 真空開關(guān)技術(shù)5.3 5.3 真空斷路器的開展趨勢真空斷路器的開展趨勢 由于真空斷路器的品種和構(gòu)造繁多，但根本原理由于真空斷路器的品種和構(gòu)造繁多，但根本原理一樣。也就不詳細(xì)講各

36、種類型，只說明幾個開展趨勢。一樣。也就不詳細(xì)講各種類型，只說明幾個開展趨勢。1 1電壓等級：目前真空斷路器已廣泛用在電壓等級：目前真空斷路器已廣泛用在40.5kV40.5kV以下的以下的配電電壓等級，今后將向更改電壓等級開展，首先是配電電壓等級，今后將向更改電壓等級開展，首先是72.5kV72.5kV126kV126kV。2 2小型化：一方面已采用新的電弧控制技術(shù)，在不降低小型化：一方面已采用新的電弧控制技術(shù)，在不降低開斷才能的條件下不斷縮小真空滅弧室的尺寸和體積，另開斷才能的條件下不斷縮小真空滅弧室的尺寸和體積，另一是采用新的復(fù)合絕緣技術(shù)和澆注技術(shù)將真空滅弧室與非一是采用新的復(fù)合絕緣技術(shù)和澆

37、注技術(shù)將真空滅弧室與非絕緣體澆注在一起使體積縮小。絕緣體澆注在一起使體積縮小。5 5 真空開關(guān)技術(shù)3 3采用永磁保持式電磁操動機(jī)構(gòu)采用永磁保持式電磁操動機(jī)構(gòu)4 4各種專用真空斷路器：各種專用真空斷路器： 切合電容器：西門子切合電容器：西門子3AH2 600003AH2 60000次；次；3AH4 120003AH4 12000次次 東芝東芝 24kV/1250A/20kA 24kV/1250A/20kA 和和 36kV/1250A/2000A/12.5kA 36kV/1250A/2000A/12.5kA 達(dá)達(dá)1212萬次萬次 選相分合真空斷路器選相分合真空斷路器 合閘和分閘合閘和分閘 0.5m

38、s 0.5ms 和和1ms1ms5 5智能型真空斷路器：傳感技術(shù)和數(shù)字控制技術(shù)的應(yīng)用。智能型真空斷路器：傳感技術(shù)和數(shù)字控制技術(shù)的應(yīng)用。6 6 對于超高電壓等級，應(yīng)首先解決額定電流的進(jìn)步及滅對于超高電壓等級，應(yīng)首先解決額定電流的進(jìn)步及滅弧室外殼絕緣的技術(shù)難題。弧室外殼絕緣的技術(shù)難題。 6 6 高壓開關(guān)絕緣6.1 6.1 絕緣的工作條件絕緣的工作條件6.1.16.1.1影響絕緣的因素：影響絕緣的因素：1 1電的作用；電的作用；2 2熱的作用；熱的作用；3 3機(jī)械力的作用；機(jī)械力的作用；4 4大氣條件的作用。大氣條件的作用。6 6 高壓開關(guān)絕緣 內(nèi)絕緣內(nèi)絕緣：處于密封容器或介質(zhì)中的絕緣和各種絕：處于

39、密封容器或介質(zhì)中的絕緣和各種絕緣介質(zhì)，它的電氣絕緣強(qiáng)度由介質(zhì)的擊穿強(qiáng)度或緣介質(zhì)，它的電氣絕緣強(qiáng)度由介質(zhì)的擊穿強(qiáng)度或沿液氣體外表的閃絡(luò)強(qiáng)度所決定。沿液氣體外表的閃絡(luò)強(qiáng)度所決定。大氣條件大氣條件對內(nèi)絕緣不起作用對內(nèi)絕緣不起作用。 外絕緣外絕緣：處于大氣中以空氣作為介質(zhì)的絕緣。：處于大氣中以空氣作為介質(zhì)的絕緣。它的電氣絕緣強(qiáng)度決定于空氣間隙的擊穿強(qiáng)度或它的電氣絕緣強(qiáng)度決定于空氣間隙的擊穿強(qiáng)度或沿空氣中絕緣外表的閃絡(luò)強(qiáng)度。沿空氣中絕緣外表的閃絡(luò)強(qiáng)度。大氣條件對外絕大氣條件對外絕緣就起很大作用緣就起很大作用 。6 6 高壓開關(guān)絕緣6.1.26.1.2電氣絕緣強(qiáng)度：電氣絕緣強(qiáng)度：1 1干放電電壓：沿絕緣介

40、質(zhì)的枯燥和清潔的外表發(fā)生放干放電電壓：沿絕緣介質(zhì)的枯燥和清潔的外表發(fā)生放電閃絡(luò)的電壓。電閃絡(luò)的電壓。2 2濕放電電壓：沿被雨淋濕的絕緣介質(zhì)的外表發(fā)生放電濕放電電壓：沿被雨淋濕的絕緣介質(zhì)的外表發(fā)生放電閃絡(luò)的電壓。閃絡(luò)的電壓。3 3擊穿電壓：絕緣介質(zhì)發(fā)生擊穿的電壓。擊穿電壓：絕緣介質(zhì)發(fā)生擊穿的電壓。 絕緣擊穿和閃絡(luò)的電壓值與所施加的電壓類別有關(guān)：絕緣擊穿和閃絡(luò)的電壓值與所施加的電壓類別有關(guān)： 直流還是交流；直流還是交流； 工頻電壓、操作沖擊電壓和雷電沖擊電壓。工頻電壓、操作沖擊電壓和雷電沖擊電壓。 還有還有VFTOVFTO的沖擊電壓。的沖擊電壓。6 6 高壓開關(guān)絕緣6.26.2絕緣的部位、材料和構(gòu)

41、造絕緣的部位、材料和構(gòu)造6.2.16.2.1絕緣部位：絕緣部位： 開關(guān)中的三種不同的絕緣：開關(guān)中的三種不同的絕緣： 1 1帶電導(dǎo)體與地之間對地絕緣；帶電導(dǎo)體與地之間對地絕緣； 2 2不同極導(dǎo)體之間極間絕緣；不同極導(dǎo)體之間極間絕緣； 3 3斷開位置時同極觸頭之間開關(guān)同極斷開位置時同極觸頭之間開關(guān)同極觸頭間的縱絕緣。觸頭間的縱絕緣。6 6 高壓開關(guān)絕緣6.2.26.2.2絕緣材料：絕緣材料： 1 1氣體；氣體； 2 2液體；液體； 3 3固體；固體； 4 4高真空。高真空。6 6 高壓開關(guān)絕緣6.2.36.2.3絕緣構(gòu)造：絕緣構(gòu)造：1 1固體絕緣；固體絕緣；2 2氣體絕緣；氣體絕緣；3 3液體絕緣

42、。液體絕緣。 對于開關(guān)柜的絕緣構(gòu)造，有空氣大氣對于開關(guān)柜的絕緣構(gòu)造，有空氣大氣絕緣、氣體主要是絕緣、氣體主要是SFSF6 6氣體絕緣，還沒有看到氣體絕緣，還沒有看到固體絕緣的開關(guān)柜。目前有的在宣傳的所謂固體絕緣的開關(guān)柜。目前有的在宣傳的所謂“固固體絕緣開關(guān)柜，只是在空氣和氣體絕緣的開關(guān)體絕緣開關(guān)柜，只是在空氣和氣體絕緣的開關(guān)柜中，較多地采用固體絕緣，而元件與柜體金屬柜中，較多地采用固體絕緣，而元件與柜體金屬外殼間仍有較多的空氣和氣體絕緣。外殼間仍有較多的空氣和氣體絕緣。6 6 高壓開關(guān)絕緣6.36.3開關(guān)部件的絕緣配合和電場計算開關(guān)部件的絕緣配合和電場計算6.3.16.3.1部件的絕緣配合：部

43、件的絕緣配合： 在同一絕緣強(qiáng)度要求下，給各部件在同一絕緣強(qiáng)度要求下，給各部件有不同的裕度平安系數(shù)。有不同的裕度平安系數(shù)。6.3.26.3.2電場計算：電場計算： 用計算機(jī)和有限元方法對電場進(jìn)展用計算機(jī)和有限元方法對電場進(jìn)展計算和分析計算和分析 。7 7 相控斷路器同步開關(guān) 相控斷路器俗稱同步開關(guān)，相控斷路器俗稱同步開關(guān)，是指具有分是指具有分/ /合閘相位控制的高壓交流斷合閘相位控制的高壓交流斷路器，或具有選定相位分路器，或具有選定相位分/ /合閘合閘功能的高壓交流斷路器。功能的高壓交流斷路器。 7 7 相控斷路器同步開關(guān) 傳統(tǒng)斷路器由于分傳統(tǒng)斷路器由于分/ /合閘信號本合閘信號本身的隨機(jī)性和斷

44、路器包括操動機(jī)構(gòu)身的隨機(jī)性和斷路器包括操動機(jī)構(gòu)動作的分散性，斷路器觸頭閉合或斷動作的分散性，斷路器觸頭閉合或斷開的相位也是隨機(jī)的，可在一個周波開的相位也是隨機(jī)的，可在一個周波360360的任一相位下閉合或斷開，而且的任一相位下閉合或斷開，而且通常認(rèn)為各相位是等概率事件。通常認(rèn)為各相位是等概率事件。 固有分/合閘時間7 7 相控斷路器同步開關(guān) 選相分選相分/ /合閘或稱相位控制技合閘或稱相位控制技術(shù)的概念在幾十年前就早已經(jīng)被提出，相術(shù)的概念在幾十年前就早已經(jīng)被提出，相控斷路器的構(gòu)造框圖控斷路器的構(gòu)造框圖: : 控控制制器器斷斷路路器器分分/ /合合閘閘信信號號電電網(wǎng)網(wǎng)信信號號采采集集7 7 相控

45、斷路器同步開關(guān) 從圖可看出，相控斷路器也就是從圖可看出，相控斷路器也就是在傳統(tǒng)的斷路器上外加了一個控制器，以在傳統(tǒng)的斷路器上外加了一個控制器，以便實(shí)現(xiàn)對分合閘信號的選相控制。這里要便實(shí)現(xiàn)對分合閘信號的選相控制。這里要解決兩個問題：解決兩個問題： 1 1 控制器的相位控制要正確和可靠；控制器的相位控制要正確和可靠； 2 2 斷路器固有分?jǐn)嗦菲鞴逃蟹? /合閘時間的分散合閘時間的分散性應(yīng)足夠小。性應(yīng)足夠小。 7 7 相控斷路器同步開關(guān) 斷路器在電網(wǎng)中起到重要的控制斷路器在電網(wǎng)中起到重要的控制和保護(hù)作用。運(yùn)行中經(jīng)常需要進(jìn)展正常開和保護(hù)作用。運(yùn)行中經(jīng)常需要進(jìn)展正常開合的操作，在操作過程中常伴隨著電網(wǎng)中

46、合的操作，在操作過程中常伴隨著電網(wǎng)中電壓和電流出現(xiàn)的浪涌現(xiàn)象，造成操作過電壓和電流出現(xiàn)的浪涌現(xiàn)象，造成操作過電壓和過電流，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的平安運(yùn)行。電壓和過電流，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的平安運(yùn)行。 7 7 相控斷路器同步開關(guān) 理論分析和理論證明：操作中出理論分析和理論證明：操作中出現(xiàn)的暫態(tài)現(xiàn)象不僅與所控制的電路參數(shù)有現(xiàn)的暫態(tài)現(xiàn)象不僅與所控制的電路參數(shù)有關(guān)，還與斷路器實(shí)際分、合閘的相位有關(guān)。關(guān)，還與斷路器實(shí)際分、合閘的相位有關(guān)。一般來講，合閘和分閘時發(fā)生的機(jī)理不一一般來講，合閘和分閘時發(fā)生的機(jī)理不一樣，合閘過程中出現(xiàn)的暫態(tài)過程是由于線樣，合閘過程中出現(xiàn)的暫態(tài)過程是由于線路中的電磁暫態(tài)振蕩所引起，而開斷時所路

47、中的電磁暫態(tài)振蕩所引起，而開斷時所出現(xiàn)的過電壓那么由于弧隙的復(fù)燃或重?fù)舫霈F(xiàn)的過電壓那么由于弧隙的復(fù)燃或重?fù)舸┒a(chǎn)生。穿而產(chǎn)生。 7 7 相控斷路器同步開關(guān) 對于合閘操作，從理論上講，斷對于合閘操作，從理論上講，斷路器能選定相位合閘是最好的。路器能選定相位合閘是最好的。 對于對于感性感性負(fù)載空載變壓器、電負(fù)載空載變壓器、電抗器那么應(yīng)在抗器那么應(yīng)在電壓峰值時關(guān)合電壓峰值時關(guān)合； 而對于而對于容性容性負(fù)載空載長線、電負(fù)載空載長線、電容器組那么應(yīng)在容器組那么應(yīng)在電壓為零時關(guān)合電壓為零時關(guān)合。 這樣就可以抑止合閘過程產(chǎn)生的這樣就可以抑止合閘過程產(chǎn)生的各種涌流和合閘過電壓。各種涌流和合閘過電壓。 7 7

48、相控斷路器同步開關(guān) 但由于當(dāng)時技術(shù)程度的限制，斷但由于當(dāng)時技術(shù)程度的限制，斷路器最終控制的正確性和可靠性難以保證，路器最終控制的正確性和可靠性難以保證，得不到推廣使用。得不到推廣使用。 只得采取斷路器斷口并結(jié)合閘電只得采取斷路器斷口并結(jié)合閘電阻或其他措施來抑止過電壓和涌流。阻或其他措施來抑止過電壓和涌流。 7 7 相控斷路器同步開關(guān) 隨著技術(shù)程度的不斷進(jìn)步，特別隨著技術(shù)程度的不斷進(jìn)步，特別是半導(dǎo)體器件和微機(jī)技術(shù)的開展，控制器是半導(dǎo)體器件和微機(jī)技術(shù)的開展，控制器本身的正確性和可靠性已根本得到解決，本身的正確性和可靠性已根本得到解決，相控斷路器在國外已開場實(shí)際應(yīng)用，獲得相控斷路器在國外已開場實(shí)際應(yīng)

49、用，獲得了較好的成果。了較好的成果。 7 7 相控斷路器同步開關(guān) 國內(nèi)也開場重視這一問題，對相控斷路國內(nèi)也開場重視這一問題，對相控斷路器的需求也不斷地提出，特別是對空載長線和并器的需求也不斷地提出，特別是對空載長線和并聯(lián)電容器組的投切問題。聯(lián)電容器組的投切問題。 例如，在例如，在500kV500kV系統(tǒng)中已有安裝系統(tǒng)中已有安裝ABBABB公司公司的同步合閘裝置的同步合閘裝置CATCAT和和SimensSimens公司的同步裝置。據(jù)公司的同步裝置。據(jù)報道，云南太朝山報道，云南太朝山500kV500kV系統(tǒng)中就是采用系統(tǒng)中就是采用CATCAT裝置，裝置，解決了系統(tǒng)的內(nèi)過電壓問題。解決了系統(tǒng)的內(nèi)過電

50、壓問題。 無功補(bǔ)償?shù)男枰?，大量電容器組在系統(tǒng)無功補(bǔ)償?shù)男枰罅侩娙萜鹘M在系統(tǒng)中被應(yīng)用，又特別關(guān)心電容器組的投切問題。中被應(yīng)用，又特別關(guān)心電容器組的投切問題。 7 7 相控斷路器同步開關(guān)關(guān)合電容電流的等值電路圖圖中假定為集中參數(shù)關(guān)合電容電流的等值電路圖圖中假定為集中參數(shù) C U0 L線路電感，R電阻，C電容，U0電容上的初始電壓 ,合閘瞬間的電源電壓相位角 西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院RLAC7 7 相控斷路器同步開關(guān)可得： 式中： 。00sin()(sin)costcmmUUtUUt e01,2RLL C7 7 相控斷路器同步開關(guān) 其最大值：其最大值： 過電壓大小與合閘相位角、電容上的過電壓大小

51、與合閘相位角、電容上的初始電壓和極性有關(guān)。初始電壓和極性有關(guān)。 在在U U0 00 0時，時， 當(dāng)當(dāng)9090時，時， U Ucmcm2U2Um m，最大；，最大； 而當(dāng)而當(dāng)00時，沒有暫態(tài)，按正弦規(guī)律上時，沒有暫態(tài)，按正弦規(guī)律上升，也就沒有過電壓；升，也就沒有過電壓； 偏離偏離00時，有暫態(tài)，與偏離角大小時，有暫態(tài)，與偏離角大小有關(guān)，一般講不發(fā)生過電壓。有關(guān)，一般講不發(fā)生過電壓。 02sincmmUUU7 7 相控斷路器同步開關(guān)在在U U0 000時，同極性時，時，同極性時，U Ucmcm2U2Um m； 反極性時，反極性時，U Ucmcm2Um2Um。假設(shè)假設(shè)U U0 0U Um m， 當(dāng)當(dāng)

52、9090時，那么時，那么U Ucmcm3U3Um m； 而當(dāng)而當(dāng)00時，有過渡過程，但時，有過渡過程，但U Ucmcm不會超過不會超過U Um m；而偏離；而偏離00時就會有過電壓，但時就會有過電壓，但數(shù)值受到抑止。數(shù)值受到抑止。 7 7 相控斷路器同步開關(guān) 從上面分析中可以看出：從上面分析中可以看出： 當(dāng)當(dāng)9090時合閘出現(xiàn)的過電壓最高，時合閘出現(xiàn)的過電壓最高，有可能達(dá)有可能達(dá)2 23 3倍。倍。 而當(dāng)而當(dāng)00時合閘，就不會有過電壓時合閘，就不會有過電壓偏離零度時，會有過電壓，但已受到抑偏離零度時，會有過電壓，但已受到抑止。止。7 7 相控斷路器同步開關(guān) 對于不同電壓等級的系統(tǒng)和設(shè)備，對于不

53、同電壓等級的系統(tǒng)和設(shè)備，承受過電壓的才能是不一樣的。過電壓的承受過電壓的才能是不一樣的。過電壓的允許倍數(shù)也有不同的規(guī)定和要求。對于允許倍數(shù)也有不同的規(guī)定和要求。對于110kV110kV以下，通常能承受以下，通常能承受3 3倍倍以下的過電壓，以下的過電壓，而而500kV500kV已要求為已要求為2.02.0，750kV750kV為為1.81.8，1000kV1000kV為為1.71.7。 對于超高壓斷路器來說，可以實(shí)對于超高壓斷路器來說，可以實(shí)現(xiàn)相控和同步合閘是很有必要的。現(xiàn)相控和同步合閘是很有必要的。 7 7 相控斷路器同步開關(guān) 在配電電壓等級，通常由于合在配電電壓等級，通常由于合電容器組而產(chǎn)

54、生的過電壓是可以承受的，電容器組而產(chǎn)生的過電壓是可以承受的，同時又由于中壓斷路器原都為三極一個同時又由于中壓斷路器原都為三極一個操動機(jī)構(gòu)，三相本身的合閘相位就不同，操動機(jī)構(gòu)，三相本身的合閘相位就不同，也無法控制，所以并非急于需要解決合也無法控制，所以并非急于需要解決合閘過電壓問題。閘過電壓問題。 但終究電容器雖能承受頻繁操但終究電容器雖能承受頻繁操作所出現(xiàn)的過電壓，卻影響了其使用壽作所出現(xiàn)的過電壓，卻影響了其使用壽命。因此實(shí)現(xiàn)同步合閘也是有好處的。命。因此實(shí)現(xiàn)同步合閘也是有好處的。 7 7 相控斷路器同步開關(guān) 配永磁機(jī)構(gòu)的真空斷路器為分極配永磁機(jī)構(gòu)的真空斷路器為分極操作提供了可能性，實(shí)現(xiàn)相位控制也較為操作提供了可能性，實(shí)現(xiàn)相位控制也較為現(xiàn)實(shí)，據(jù)報道已經(jīng)能做到同步投入在現(xiàn)實(shí)，據(jù)報道已經(jīng)能做到同步投入在0.5ms0.5ms