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1、项目一 常用高低压电器,任务一 灭弧方式的选择任务二 高压电气的设备的检调任务三 低压电器设备的检调,相关知识一、开关的类型及电弧的产生与熄灭1.开关的类型 工厂常用的高压电器有高压开关、电压互感器、电流互感器、高压熔断器和避雷器等。高压开关有高压隔离开关、高压断路器、高压负荷开关。高压开关用于控制高压供配电，工作电压有6kV,10kV, 35kV,110kV和220kV。低压开关有闸刀开关、断路器等。高低压开关断开负荷时会在触头间产生电弧，特别是高压开关在拉闸时出现的强烈电弧，将引起相间短路，所以为了熄灭电弧，有些开关在结构上专门设计厂灭弧装置，这使得开关在结构上比较复杂，价格较贵。,任务一
2、 灭弧方式的选择,下一页,2.电弧的产生与熄灭当开关分断电路时，如果触头间电压为10 V20 V,电流为80mA 100mA时，触头间就会产生电弧，电弧的产生是一个必然现象。电弧燃烧时，其温度高达10 000，如不能及时熄灭，会使开关触头烧损，导致触头熔焊，还可能造成弧光短路形成更严重的事故。所以，研究电弧的产生和熄灭规律，采取有效的灭弧措施，避免电弧的危害是非常必要的。 不带电的中性质点分离为带电的电子和正离子的现象称为游离。在开关切断电路时，触头间绝缘介质的中性质点被游离，被游离的带电质点即自由电子和正离子，在电场力作用下定向运动，形成一条,任务一 灭弧方式的选择,下一页,上一页,任务一
3、灭弧方式的选择,导电通道，从而产生厂电弧。电弧在断开的触头之间燃烧，使电路仍处于接通状态，延迟厂电路的开断，只有当电弧熄灭后电路才算被断开。 1)电孤的产生与发展 在开关触头分开的过程中，动静触头间的接触压力与接触面积不断减少，使接触电阻迅速增大，导至接触处温度升高，使一部分自由电子由于热运动而逸出金属表面，形成厂热电子发射。 在开关触头分断瞬间，由于触头间距很小，其间电压虽然仅有儿百至儿千伏，但电场强度却很大，在电场力作用下自由电子高速奔向阳极，便形成厂强电场发射。 高速运动的自由电子与触头间的中性质点发生碰撞，当自由电子的,下一页,上一页,任务一 灭弧方式的选择,动能足够大时，可使中性质点
4、分离为自由电子和正离子，这种现象称为碰撞游离。新产生的自由电子又会碰撞其他中性质点，产生更多的自由电子和正离子。由于连续不断地碰撞游离，使触头间带电质点大量增加，结果使绝缘介质变成厂导体，形成弧光放电。电场强度越大，气体压力越小，越容易发生碰撞游离。 随着触头开距的加大，失去厂强电场发射电子的条件，但由于弧隙温度很高，使中性质点由于热运动而相互碰撞，产生新的带电粒子，发生热游离现象，从而使电弧继续燃烧。因此，电弧的产生过程是一个连续的过程。最初由热电子发射和强电场发射提供起始自由电子，然后由碰撞游离导致介质击穿产生电弧，最后靠热游离来维持。,下一页,上一页,可见，强电场是产生电弧的必要条件，碰
5、撞游离是产生电弧的主要原因，热游离是维持电弧的必要因素。 2)电孤的熄灭 在电弧中不但存在着中性质点的游离过程，而且还存在着带电质点不断消失的去游离过程。当游离速度大于去游离速度时，电弧加强;当游离速度与去游离速度相等时，电弧稳定燃烧;当游离速度小于去游离速度时，电弧减弱以致熄灭。因此，要促使电弧熄灭，就必须削弱电弧的游离作用，加强其去游离作用。去游离主要表现在复合与扩散两个方面。 复合是异号带电质点彼此中和为中性质点的现象，复合率与下列,下一页,上一页,任务一 灭弧方式的选择,因素有关:带电质点浓度越大，复合儿率越高;电弧温度越低，弧隙电场强度越小，带电质点运动速度就越慢，复合就越容易。 扩
6、散是指带电质点逸出弧道的现象，扩散速度受下列因素影响:弧区与周围介质的温差越大，扩散越强烈;弧区与周围介质离子的浓度差越大，扩散就越强烈;电弧的表面积越大，扩散就越快。 上述带电质点的复合和扩散，都使电弧中的带电粒子减少，即去游离作用增强，最后导致电弧熄灭。二、常用的灭弧方式及开关的触头 一切灭弧方法，都是人为地创造有助于去游离而不利于游离的条件，使电弧尽快熄灭。,下一页,上一页,任务一 灭弧方式的选择,1.开关电器常用的灭弧方法 1)速拉灭弧法 加快触头的分离速度，可迅速拉长电弧，使电弧中的电场强度骤降，从而削弱厂碰撞游离、增强厂带电质点的复合作用，加速电弧的熄灭。这种灭弧方法是开关电器中普
7、遍采用的最基本的一种灭弧法，通常利用强力储能弹簧迅速释放能量，可使触头的分离速度达到4m/s 5m/s。 2)冷却灭弧法 降低电弧的温度，可削弱热游离，并增强带电质点的复合作用，有助于电弧的熄灭。这种灭弧方法在开关电器中应用也比较普遍。,下一页,上一页,任务一 灭弧方式的选择,下一页,上一页,任务一 灭弧方式的选择,3)吹弧灭弧法 利用外力(如气流、油流或电磁力)来吹动电弧，使电弧加速冷却，同时拉长电弧，迅速降低电弧中的电场强度，使带电质点的复合和扩散增强，从而加速电弧的熄灭。按吹弧方式来分，有横吹和纵吹两种，如图1-1所示。横吹较纵吹效果好，因为横吹能使电弧长度和表面积增大，更有利于电弧的冷
8、却和使带电质点的扩散。按外力的性质来分，有气吹、油吹、电动力吹和磁吹等方式，如图1-2所示。 图1-2(a)是利用电弧各部分电流之间相互作用的电动力使电弧移动;图1-2(b)是利用导磁物体影响电弧电流的磁场分布，使电弧在电磁力作用下向磁性材料一边移动;图1-2(c)是利用电弧电流在磁吹,线圈中产生的磁场与电弧电流之间产生的电磁力，使电弧沿熄弧角展开方向移动，产生吹弧效果。 4)狭缝(狭沟)灭弧法 使电弧在固体介质的狭缝中运动，电弧与固体介质紧密接触，一方面加强厂冷却与复合作用;另一方面电弧被拉长，弧径被压小，弧电阻增大，促使电弧迅速熄灭。如狭缝灭弧栅和填料式熔断器等，都属于这种灭弧结构。 5)
9、长弧切短灭弧法 这种方法常用于低压交流开关中。如图1-3所示，触头间的电弧在电磁力作用下，进入与电弧垂直放置的、彼此绝缘的金属栅片内,任务一 灭弧方式的选择,下一页,上一页,(由A处移向B处)，将一个长弧切割成若干个短弧。在交流电路中，利用近阴极效应:当电流过零时所有短弧同时熄灭，在每一短弧的阴极附近立即出现150V250V的绝缘强度。由于各段短弧是串联的，所以短弧的数日越多，总的绝缘强度就越高，当总绝缘强度大于外加电压时，电弧就不再重燃。此外，金属栅片也有冷却电弧的作用。 6)多断口灭弧法 在开关的同一相内制成两个或多个断口，如图1-4所示。当断口增加时，相当于电弧长度与触头分离速度成倍提高
10、，因而提高厂开关的灭弧能力。这种方法多用在高压开关中。除上述灭弧方法外，开关电器在设计制造时，还采取厂限制电弧产生的措施。,任务一 灭弧方式的选择,下一页,上一页,如:开关触头采用不易发射电子的金属材料制成;触头间采用绝缘油、六氟化硫气体、真空等绝缘和灭弧性能好的绝缘介质等。 7)利用真空灭弧 电弧是气体放电现象，如将触头置于绝对真空中，自然不会产生电弧。 实际上不可能得到绝对真空，在相对的真空中仍然有稀少的气体，所以还存在着电弧的条件，但是电弧不容易产生和持续。真空灭弧应用于高电压、大电流、操作频率高的交流接触器和断路器上。2.开关的触头开关是接通和切断电力回路的电器。,下一页,上一页,任务
11、一 灭弧方式的选择,开关中的触头是直接执行接通和切断的元件，为了保证开关工作的可靠，开关的触头必须满足下列要求: (1)热稳定。触头在工作中因电流通过而发热，电流一定时触头的发热情况主要决定于触头的接触电阻。 在长时间工作中，接触电阻过大会造成触头过热，当电流一定时触头的发热情况主要决定于触头的接触电阻。 接触电阻过大会造成触头过热，使触头迅速氧化。铜触头的温度超过75后会迅速氧化，氧化铜是不良导体，它会使接触电阻显著增高，从而使触头的温度更高，这种恶性循环会导致触头接而不通。因此要求触头在长时间工作中，温度不超过长时最大容许值，,下一页,上一页,任务一 灭弧方式的选择,即所谓正常状态的热稳定
12、。 当电力回路中发生短路时，短路电流流经开关触头，由于短路电流很大，触头在短时间内温度迅速上升，如果接触电阻过大触头会超过材料的短时最大容许温度，造成退火而失去弹性以致不能继续使用。因此又要求触头在短路电流通过时，温度不得超过短时最大容许值，即故障状态下的热稳定。 (2)动稳定。开关在工作时，因电流的电动力作用各载流导体之间均受力。当短路电流通过时，载流体承受的电动力很大，可能使开关自动分断，或者使触头分离。在分离的触头间会产生强大的电弧，电弧的高热使触头表面熔化，当短路故障被排除或短路电流消失时不因,下一页,上一页,任务一 灭弧方式的选择,电动力而破坏。 (3)有足够的机械强度，能完成规定的
13、通断次数。 (4)有较好的耐弧性，不被电弧过度损坏。任务实施开关常用的灭弧方式选择及触头的检查1.说出开关常用的灭弧类型，将其填写在表1-1中。2.低压交流开关触头的检查，将其填写在表1-2中。,任务一 灭弧方式的选择,下一页,上一页,评价总结 根据“低压交流开关触头的检查”操作，结合所填写的“开关电常用的灭弧方式的选择”表和收获体会进行评议，并填写成绩评议表1-3。,返 回,上一页,任务一 灭弧方式的选择,变电所起着接受、变电、分配电能的作用;配电所起着接受、分配电能的作用。变配所常用到高低压电器。高压电气设备是配电变压器高压侧的控制和保护设备。工厂供配电系统由总降压变电所、高压配电线路、车
14、间变电所、低压配电线路及用电设备组成。工厂供电系统如图1-5。相关知识一、电力变压器电力变压器分类及结构 电力变压器是变电所的核心设备，通过它将一种电压的交流电能转换成另一种电压的交流电能，以满足输电、供电、配电或用电的,下一页,任务二 高压电气的设备的检调,需要。 1)常用电力变压器的种类 (1)按相数分类:有三相电力变压器和单相电力变压器。大多数场合使用三相电力变压器，在一些低压单相负载较多的场合，也使用单相变压器。 (2)按绕组导电材料分类:有铜绕组变压器和铝绕组变压器。目前一般均采用铜绕组变压器。 (3)按绝缘介质分类:有油浸式变压器和干式变压器。油浸式变压器由于价格低廉而得到了广泛应
15、用;干式变压器有不易燃烧、不易爆炸的特点，特别适合在防火、防爆要求高的场合使用，绝缘形式有环氧浇注,任务二 高压电气的设备的检调,下一页,上一页,式、开启式、六氟化硫(SF6)充气式和缠绕式等。干式变压器现已在中压等级的电网中逐步得到了广泛的应用，以油浸式三相的最为常用。 (4)常用变压器的容量系列。我国目前的变压器产品容量系列为R10系列，即变压器容量等级是按倍数确定的，如:100kVA,125 kVA,160kVA,200kVA,250kVA,315kVA,500kVA,630kVA、800kVA、1000kVA、1250kVA、1 600 kVA等。 2)变压器的结构 电力变压器不管是单
16、相的或三相的，它们的主体均由铁心和绕组两部分组成;其次就是由数量众多而又不可缺少的附件组合而成的,任务二 高压电气的设备的检调,下一页,上一页,箱体总体。主体部分置于箱壳内部，箱内通常还注满变压器绝缘油，外形及符号如图1-6所示。 (1)铁芯铁芯由铁芯柱和铁扼两部分构成，安装绕组的部分叫做铁芯柱，连接各铁芯柱使铁芯形成闭合磁路的部分叫做铁扼。电力变压器铁芯，单相由2个铁芯柱构成，三相由3个铁芯柱构成，铁芯柱和铁扼均用厚0.35mm的硅钢片组合而成。为了适应圆筒状绕组需要，通常铁芯柱也都制成圆柱形。铁芯柱的组合方式分交叠式(采用阶梯结构而制成圆柱状)和渐开线式两种，后者工艺比较先进、磁通量较高，能缩小整个变压器的体积和质量。 (2)绕组按结构分有高压绕组和低压绕组两种，三相变压器每相,
