電工教案

6月1號 斷路器的作用   高壓斷路器在正常運行時用它接通或切斷負荷電流；   在電氣設(shè)備或線路發(fā)生短路故障或嚴重過負荷時，由繼電保護裝置控制其自動迅速地切斷故障電流，切斷發(fā)生短路故障的設(shè)備或線路，以防止擴大事故范圍。 6月2號 斷路器的功能 斷路器開斷電路時，充分利用交流電弧電流每半周過零一次自然熄弧的特點，加強去游離使電弧不再復(fù)燃。其介質(zhì)強度恢復(fù)主要由斷路器滅弧裝置和介質(zhì)特性所決定。   系統(tǒng)電壓恢復(fù)過程可能是周期性的或非同期性的。取決于被開斷電路的參數(shù)。 型號特征 額定斷流容量，MVA    S─少油斷路器  額定電流，A   D─多油斷路器  派生標志   K─空氣斷路器 C─帶有手車裝置   Q─產(chǎn)氣斷路器 G─改進型   Z─真空斷路器 D─帶有電磁操作結(jié)構(gòu)   L─六氟化硫斷路器  Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ─斷流容量   C─磁吹斷路器  額定電壓，kV   安裝條件 設(shè)計序號 N─戶內(nèi) W─戶外   1．多油斷路器：利用絕緣油作為滅弧介質(zhì)、相間及相對地絕緣介質(zhì)。   2．少油斷路器：絕緣油只作滅弧介質(zhì)。載流部分是借空氣和陶器絕緣材料或有機絕緣材料來絕緣，滅弧方式多為橫向吹動電弧。   3．空氣斷路器：利用壓縮空氣的吹動來熄滅電弧的。和控制斷路器的分合闡動作。   4．SF6斷路器：用SF6氣體作絕緣和滅弧介質(zhì)。   5．磁吹式斷路器：當電弧電流通過吹弧線圈以產(chǎn)生磁束來吹弧及消弧。   6．真空斷路器：利用真空滅弧和絕緣，滅弧時間一般只有半個周波。 6月4號  斷路器的主要性能與參數(shù)   1．額定電壓及額定電流 （1）額定電壓   指斷路器長期工作的標準電壓（對三相系統(tǒng)指線電壓）。電力系統(tǒng)在運行中允許有±5％的波動，斷路器必須適應(yīng)在電壓變化范圍內(nèi)能長期工作，為此斷路器出廠時都以最高工作電壓進行鑒定。如：對3～220kV范圍內(nèi)，其最高工作電壓較額定電壓約高15％左右；對330kV以上，規(guī)定最高工作電壓較額定電壓高10%。 （2）額定電流   指在額定頻率下長期通過此電流時，斷路器無損傷，且各部分發(fā)熱不超過長期工作時最高允許發(fā)熱溫度。   我國規(guī)定額定電流為：200、400、630、（1000）、1250、1600、（1500）、2000、3150、4000、5000、6300、8000、10000、12500、16000、20000A。   2．額定開斷電流和額定斷流容量 （1）斷路器在開斷操作時，首先起弧的某相電流稱為開斷電流。在額定電壓下，能保證正常開斷的最大短路電流稱為額定開斷電流。它是標志斷路器開斷能力的一個重要參數(shù)。   我國規(guī)定額定開斷電流為：1.6、3.15、6.3、8、10、12.5、16、20、25、31.5、40、50、63、80、100kA等。 （2）把額定條件下的開斷能力稱為額定斷流容量。三相電路的額定斷流容量，以 MVA）表示。   我國根據(jù)國際電工委員會（IEC）的規(guī)定，現(xiàn)只把額定開斷電流作為表征開斷能力的唯一參數(shù)，而斷流容量僅作為描述斷路器特性的一個數(shù)值。   3．關(guān)合能力   說明斷路器關(guān)合短路故障能力的參數(shù)為額定關(guān)合電流。其數(shù)值以關(guān)合操作時，瞬態(tài)電流第一個大半波峰值來表示，制造部門對關(guān)合電流一般取額定開斷電流的 倍即     式中  ——額定關(guān)合電流，kA；   ——額定開斷電流，kA。   斷路器關(guān)合短路電流的能力除與滅弧裝置性能有關(guān)外，還與斷路器操動機構(gòu)的合閘功率的大小有關(guān)。   4．耐受性能 斷路器應(yīng)具有足夠的耐受短時短路電流作用的能力，簡稱耐受能力。   （1）短時熱電流（熱穩(wěn)定電流）  在規(guī)定的時間內(nèi)（規(guī)定標準時間為2s，需要大于2s時推薦4s）斷路器在合閘位置，可能經(jīng)受的短時熱電流有效值（kA），稱為短時熱電流（或短時耐受電流），斷路器標準中規(guī)定   短時熱電流通過斷路器時，各零部件的溫度不應(yīng)超過短時發(fā)熱最高允許溫度，且不致出現(xiàn)觸頭熔接或軟化變形，以及其它妨礙正常運行的異�，F(xiàn)象。允許發(fā)熱最高溫度數(shù)值隨材料而異。 （2）峰值耐受電流  峰值耐受電流亦稱動穩(wěn)定電流，即在規(guī)定的使用條件和性能下，斷路器在合閘位置時所能經(jīng)受的電流峰值。它與關(guān)合電流不同的是，峰值耐受電流是斷路器處于合閘位置時通過的短路電流，而關(guān)合電流則是由于斷路器關(guān)合短路故障所產(chǎn)生的短路電流。峰值耐受電流也是以短路電流的第一個大半波峰值電流來表示，且     峰值耐受電流反映了斷路器承受由于短路電流產(chǎn)生電動力的耐受性能，它決定斷路器的導(dǎo)電部分和絕緣支撐件的機械強度以及觸頭的結(jié)構(gòu)形式。  5．操作性能 （1）全開斷時間  是指斷路器接到分閘命令瞬間起到電弧熄滅為止的時間間隔。即    式中  ——全開斷時間，s； ——分閘時間，s；從斷路器接到分閘命令瞬間到   所有相的觸頭都分離的時間間隔，亦稱為斷   路器固有分閘時間； ——燃弧時間，s；是指某一相首先起弧瞬間到所 有相電弧全部熄滅的時間間隔。 全開斷時間是說明斷 路器開斷過程快慢的主 要參數(shù)，它直接影響故 障對設(shè)備的損壞程度、 故障范圍、傳輸容量和 系統(tǒng)的穩(wěn)定性。  斷路器開斷時間示意圖   （2）合閘時間  處于分閘位置的斷路器，從接 到合閘命令瞬間起到所有相的觸頭均接觸為止的 時間稱為合閘時間。   6．自動重合閘性能 自動重合閘的操作循環(huán)：分—  —合分—  —合分。  為斷路器開斷故障電路，從電弧熄滅起到電路重新接通的時間，稱為無電流間隔時間，一般為0.3s或0.5s；  為強送電時間，一般為180s。 斷路器開斷時間與無電流間隔時間之和稱為自動重合閘時間。 金屬短接時間系指斷路器重合閘操作后，觸頭閉合到第二次觸頭分開所需用的時間。 6月5號   滅弧方法   當高壓斷路器開斷高壓有載電路時之所以產(chǎn)生電弧，原因在于觸頭本身及其周圍的介質(zhì)中含有大量可被游離的電子。當分斷的觸頭間存在足夠大的外施電壓條件下，電路電流也達到最小生弧電流時，會因強烈的游離而產(chǎn)生電弧。   工業(yè)配電系統(tǒng)主要是交流系統(tǒng)，所以電弧也主要是交流電弧，其性質(zhì)是半個周期要經(jīng)過零值一次，而電流過零時，電弧要暫時熄滅。因此，大多數(shù)交流開關(guān)電器的滅弧方法中，都利用了交流電流過零時電弧暫時熄滅這一特性。   1．速拉滅弧   當交流電流經(jīng)過零值的瞬間，拉大觸頭間距離，當觸頭間所加電壓不足以擊穿其間距時，電弧就不會重新點燃。觸頭的分離速度越快，電弧熄滅就越快，通常在高壓斷路器中裝設(shè)強力的跳脫彈簧來加快觸頭分開的速度。  2．吹弧滅弧法   利用外力（如氣流、油流或電磁力）來吹動電弧，使電弧加速冷卻，同時拉長電弧，降低電弧中的電場強度，加速電弧的熄滅，按吹弧的方向來分，有橫吹和縱吹兩種。   a）橫吹  b）縱吹   當?shù)蛪旱堕_關(guān)迅速拉開刀闡時，不僅迅速拉長了電弧，同時使本身回路電流產(chǎn)生的電動力作用于電弧，吹動電弧，使其拉長電弧直到電弧熄滅。   如果開關(guān)利用專門吹弧線圈來吹動電弧，使電弧移動，電弧移動的力實際上是電弧電流在線圈磁場中產(chǎn)生的電動力。   也有的開關(guān)利用鐵磁物質(zhì)（鋼片等），來吸動電弧。   3．冷卻滅弧法   降低電弧的溫度，使正負離子的復(fù)合增強，有助于電弧迅速熄滅，這是一種基本的滅弧方法。   4．短弧滅弧法   利用金屬片將長弧切成若干短弧，則電弧上的壓降將近似地增大若干倍。當外施電壓小于電弧上的壓降時，則電弧就不能維持而迅速熄滅。通常采用鋼滅弧柵，讓電弧進入鋼片，一是利用了電動力吹弧，二是利用了鐵磁吸弧，同時鋼片對電弧還有冷卻作用。   5．狹縫滅弧法   電弧在固體介質(zhì)所形成的窄溝內(nèi)燃燒，將電弧冷卻，同時電弧在狹縫窄溝中燃燒，壓力增大，有利于電弧的熄滅。有的熔絲在熔管內(nèi)充填石英砂，就是利用這種狹溝滅弧原理，還有一種用耐弧的絕緣材料（陶瓷類）制成滅弧柵，也是利用了這種滅弧原理。   6．真空滅弧法   真空具有較高的絕緣強度，如果將開關(guān)觸頭裝置置于真空容器，則在電流過零時，即能熄滅電弧。為防止產(chǎn)生過電壓，應(yīng)當不使觸頭分開時，電流突變?yōu)榱�。一般�?yīng)在觸頭間產(chǎn)生少量金屬蒸汽，形成電弧通道。當交流電流自然下降過零前后，這些等離子態(tài)的金屬蒸汽便在真空中迅速飛散而熄滅電弧。 6月6號   高壓斷路器的操作要求   1．正常操作的要求 （1）新裝或大修后的斷路器，投運前必須驗收合格才能施加運行電壓。 （2）斷法器的分、合閘指示器應(yīng)指示正確，且與當時實際運行相符。 （3）斷路器接線板的連接處或其它必要的地方應(yīng)有監(jiān)視運行溫度的措施，如示溫蠟片等。 （4）斷路器金屬外殼接地良好且有明顯的接地標志，接地體的截面積符合規(guī)程要求。 （5）油斷路器的油色應(yīng)正常，油位應(yīng)在油位指示的上、下限油位監(jiān)視線中，絕緣油牌號和性能應(yīng)滿足當?shù)刈畹蜌鉁氐囊獊恚�油質(zhì)合格。 （6）六氟化硫斷路器，為監(jiān)視其氣體壓力，應(yīng)裝有密度繼電器或壓力表，并附有壓力表和壓力溫度關(guān)系曲線，其有SF6氣體補氣接口。 （7）真空斷路器應(yīng)配有限制操作過電壓的保護裝置。   2. 斷路器操作機構(gòu)的要求   （1）操作機構(gòu)動作電壓應(yīng)滿足：低于額定電壓的30％時不動作；高于額定電壓的65％時可靠動作。   （2）機構(gòu)箱應(yīng)具有防塵、防潮、防小動物進入及通風(fēng)措施，液壓與氣動機構(gòu)應(yīng)有加熱裝置和恒溫控制措施。   （3）電磁操作機構(gòu)的合閘電源應(yīng)保持穩(wěn)定。運行中電源電壓如有變化，其電壓不低于額定電壓的80％，最高不得高于額定電壓的110％。   （4）液壓操作機構(gòu)應(yīng)具有防“失壓慢分”裝置，并用有防“失壓慢分”的機構(gòu)卡具。所謂“失壓慢分”是指液壓操作機因某種原因壓力降到零，然后重新啟動油泵打壓時，造成斷路器緩慢分閘、采用液壓或氣動機構(gòu)時，其工作壓力大于1MPa（表壓）時，應(yīng)有壓力釋放裝置。   （5）彈簧操作機構(gòu)在斷路器合閘釋放能量后，

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