斷路器的原理和技術參數(shù)市公開課一等獎省賽課獲獎課件

發(fā)電廠電氣部分

第六章內容

斷路器和隔離開關原理和種類主講：張東英Tel:80798449

E-mail:zdyingmail@163.com斷路器的原理和技術參數(shù)第1頁一、斷路器原理主要內容（1）斷路器基本結構（2）電弧形成與熄滅（3）交流電弧特點、熄滅條件（4）熄滅交流電弧基本方法（5）斷路器種類和型號斷路器作用在正常運行時倒換運行方式，將設備或線路接入電網(wǎng)或退出，起控制作用。在設備或線路故障時，快速切除故障回路，確保無故障部分正常運行，起保護作用。特點：能斷開電路中負荷電流和短路電流斷路器的原理和技術參數(shù)第2頁1、斷路器基本結構滅弧裝置（滅弧室）操縱機構（操作箱）斷路器的原理和技術參數(shù)第3頁2、電弧形成與熄滅(1)電弧產(chǎn)生條件：電源電壓大于10~20V，電流大于80~100mA，動靜觸頭分離瞬間，觸頭間產(chǎn)生電弧。觸頭分開后，電路中有電流，電弧導電，電弧中有大量自由電子。(2)電弧危害電弧溫度很高，可達5000～7000度以上，常超出金屬汽化點，可能燒壞開關電器金屬觸頭。燒壞開關電器絕緣。如，燒壞瓷絕緣表面，或者使有機絕緣材料炭化，以致失去絕緣性能。若電弧長時間不熄滅，不但燒壞開關電器，而且造成系統(tǒng)事故，威脅電力系統(tǒng)安全運行。斷路器的原理和技術參數(shù)第4頁電弧產(chǎn)生和維持是觸頭間中性質點（分子和原子）被游離結果。游離就是中性質點轉化為帶電質點。游離過程有四種形式：熱電子發(fā)射熱運動觸頭分離最初瞬間，陰極表面發(fā)射電子強電場發(fā)射電場力弧隙間最初產(chǎn)生電子主要原因碰撞游離電場力帶電粒子撞中性粒子電弧形成熱游離熱運動中性粒子撞中性粒子維持電弧燃燒(3)電弧產(chǎn)生物理過程斷路器的原理和技術參數(shù)第5頁復合去游離正負粒子中和 降低電子速度辦法： 拉長電?。ń档碗妶隽Γ? 加緊電弧冷卻（降低熱運動）； 加大氣體介質壓力（碰撞阻止電子運動） 氣體介質吸附電子能力強（增大電子質量）擴散去游離帶電粒子從電弧內部逸出 濃度擴散； 溫度擴散； 辦法：用高速冷氣吹弧(4)去游離形式斷路器的原理和技術參數(shù)第6頁3、交流電弧特點過零自然熄滅動態(tài)伏安特征電弧熱慣性----交流電弧溫度改變滯后于電流改變。燃弧電壓熄弧電壓斷路器的原理和技術參數(shù)第7頁4、交流電弧熄滅條件

弧隙介質強度-電弧電流過零電弧熄滅時，弧隙絕緣能力恢復過程，用耐受電壓Ud(t)表示。

--由滅弧裝置結構和滅弧介質性質決定

弧隙電源電壓-電弧電流自然過零后，電源施加于弧隙電壓恢復過程，用恢復電壓Ur(t)表示。

-與線路參數(shù)、負荷性質等相關Ur1Ur2Ud斷路器的原理和技術參數(shù)第8頁近陰極效應:在電流過零瞬間，介質強度突然升高斷路器的原理和技術參數(shù)第9頁5、高壓斷路器熄滅交流電弧基本方法(1)利用滅弧介質：介質特征決定去游離程度，傳熱能力、介電強度、熱游溫度和熱容量。 空氣 1 油（氫） 7.5 SF6 100 真空 15(2)采取特殊金屬材料作滅弧觸頭：銅鎢和銀鎢合金熔點高、導熱系數(shù)和熱容量大金屬，降低熱電子發(fā)射。(3)利用氣體或油吹動電?。簲U散和冷卻 空氣：2.3MPaSF6:0.3~0.6MPa 縱吹、橫吹、環(huán)吹(4)采取強有力分閘機構，提升觸頭分離速度，拉長電弧斷路器的原理和技術參數(shù)第10頁C0CQC0CQCQCQ(5)采取多斷口熄?。涸谙嗟扔|頭行程下，拉長電弧缺點：各斷口電壓分布不相等辦法：各斷口加并聯(lián)電容U1U2U>UCCC>>CQ,C0U1=U2均壓電容斷路器的原理和技術參數(shù)第11頁二、斷路器種類和型號1、斷路器種類按滅弧介質和滅弧方式分為：

SF6 真空 多油、少油 壓縮空氣操動機構：斷路器進行合閘、分閘操作，并保持在合閘狀態(tài)，這些任務全靠操動機構完成。包含： 氣動機構、彈簧機構、液壓機構手動機構、電磁機構、斷路器的原理和技術參數(shù)第12頁SF6壓力表斷路器實物圖1：220kVSF6兩斷口液壓機構機構箱斷路器的原理和技術參數(shù)第13頁彈簧儲能指示斷路器實物圖2：220kVSF6單斷口彈簧機構SF6壓力表斷路器分合位置指示斷路器的原理和技術參數(shù)第14頁斷路器實物圖3：220kV少油4斷口液壓機構油壓力表斷路器分合位置指示油位計斷路器的原理和技術參數(shù)第15頁2、斷路器型號額定開斷電流（KA）額定電流（KA）其它標志額定電壓（KV）設計序號安裝場所產(chǎn)品名稱產(chǎn)品名稱：S—少油斷路器，Z—真空斷路器，D—多油斷路器，

L—SF6斷路器安裝場所：N—戶內型，W—戶外型其它標志：G—改進型；I、II、III斷流能力代號；Q—防震型；C—手車式舉例：SN10-10I、SW2-110I、ZN10/1250、LW2-220斷路器的原理和技術參數(shù)第16頁三、隔離開關種類和型號2、隔離開關種類 安裝地點：屋內式和屋外式 絕緣支柱數(shù)目：單柱、雙柱、三柱1、隔離開關主要用途隔離電壓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、合勵磁電流不超出2A空載變壓器 關、合電容電流不超出5A空載線路斷路器的原理和技術參數(shù)第17頁隔離開關實物圖1：單柱垂直伸臂連接軟母線連接硬母線注意接地刀閘斷路器的原理和技術參數(shù)第18頁隔離開關實物圖2：雙柱握手斷路器的原理和技術參數(shù)第19頁隔離開關實物圖3：雙柱伸臂斷路器的原理和技術參數(shù)第20頁隔離開關實物圖4：三柱斷路器的原理和技術參數(shù)第21頁3、隔離開關型號其它標志額定電壓（KV）設計序號安裝場所產(chǎn)品名稱產(chǎn)品名稱：G—隔離開關安裝場所：N—戶內型，W—戶外型其它標志：D—帶有接地刀；K—快分型舉例：GN-10、GW2-110、GW2-110D斷路器的原理和技術參數(shù)第22頁作業(yè)1.高壓斷路器有哪些功效？由哪些部分組成？按滅弧介質有哪些種類？

2.交流電弧電流有何特點？熄滅交流電弧條件是什么？3.什么叫介質強度恢復過程？什么叫電壓恢復過程？它們與哪些原因相關？4.高壓斷路器熄弧主要辦法。采取兩個及以上斷口有何利弊，怎樣處理？5.LW6-500/3150，SW-110，LN-10，ZN5-10，GW6-220D，GN2-10這些型號分別是什么設備，說出每個字母和數(shù)字代表含義。6.隔離開關功效。斷路器的原理和技術參數(shù)第23頁第六章導體和電器設備選擇主要內容電器設備選擇普通標準高壓斷路器和隔離開關選擇電流和電壓互感器原理與選擇電抗器選擇導體、電纜選擇斷路器的原理和技術參數(shù)第24頁生活中案例:設備選擇買插座,有以下電器設備接到該插座上:1.電磁爐:額定電壓220V功率1800W2.電水壺:額定電壓230V功率1000W3.電視:額定電壓220V功率300W商店中插座有兩種:1.220V10A2.220V16A應該買哪種?斷路器的原理和技術參數(shù)第25頁一、導體和電器選擇普通標準各類電器設備選擇遵照共同標準是：

按正常工作條件進行選擇；按短路狀態(tài)校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。

斷路器的原理和技術參數(shù)第26頁1、按正常工作條件選擇電器設備

（1）額定電壓

UN≥UNS

UN---電器設備額定電壓；UNS---電網(wǎng)額定電壓（2）額定電流

IN≥Imax

IN--電器設備在額定環(huán)境溫度下長久允許電流Imax-電器所在回路在各種合理運行方式下最大連續(xù)工作電流（3）當?shù)丨h(huán)境條件海拔修正UN普通設備用于<1000m110kV及以下<m 1000~3500m-1%/100m不然采取高原型設備或外絕緣高一級溫度修正IN電氣設備額定環(huán)境溫度40 40~60度，-1.8%/度；低于40度，+0.5%/度，最大小于1.2IN斷路器的原理和技術參數(shù)第27頁經(jīng)典回路最大連續(xù)工作電流Imax計算(1)-發(fā)電機回路1.05倍發(fā)電機額定電流發(fā)電機回路上設備：與發(fā)電機串聯(lián)斷路器、隔離開關、電流互感器、導線等。

求:正常工作時流過這些設備最大電流

計算目標：選擇

這些設備額定電流>Imax斷路器的原理和技術參數(shù)第28頁經(jīng)典回路最大連續(xù)工作電流Imax計算(2)-變壓器回路1.05倍變壓器額定電流，若變壓器允許過負荷，按1.3-2.0倍變壓器IN

變壓器回路上設備：與發(fā)電機串聯(lián)斷路器、隔離開關、電流互感器、導線等。斷路器的原理和技術參數(shù)第29頁經(jīng)典回路最大連續(xù)工作電流Imax計算(3)-主母線、母聯(lián)回路母線上最大一個發(fā)電機或變壓器Imax斷路器的原理和技術參數(shù)第30頁經(jīng)典回路最大連續(xù)工作電流Imax計算(4)-母線分段電抗器回路母線上最大一臺發(fā)電機跳閘時，確保該段母線負荷所需電流，或最大一臺發(fā)電機額定電流50％～80％斷路器的原理和技術參數(shù)第31頁經(jīng)典回路最大連續(xù)工作電流Imax計算(5)-出線回路正常負荷電流除了正常負荷電流，還考慮事故時由其它回路轉移過來負荷斷路器的原理和技術參數(shù)第32頁2、按短路情況校驗短路熱穩(wěn)定校驗

It2t

≥Qk

Qk ：短路電流產(chǎn)生熱效應；It、t ：電器允許經(jīng)過熱穩(wěn)定電流和時間電動力穩(wěn)定校驗

ies≥ish