电气设备培训课件.ppt

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1、第二章 电气设备,第一节 电弧的形成及灭弧措施 第二节 高压电气设备 第三节 低压电气设备 思考题,第一节 电弧的形成及灭弧措施,开关电器切除有电流通过的电路时，动、静触头之间会产生电弧。电弧的影响： （1）延长了短路电流的作用时间。 （2）产生高温： 可能烧损触头 烧毁电气设备及导线电缆 可能引起电路的弧光短路 可能引起火灾和爆炸事故 （3）损害人的视力。 研究电弧的产生与熄灭过程，对制造厂家和运行部门都是非常重要的。,一、电弧的形成,（1）强电场发射 触头刚分离的瞬间，触头间具有很高的电场强度E(V/m)，当E大于一定值时，金属触头表面的电子被将从阳极拉出，成为自由电子，在电场力的作用下，

2、自由电子向阳极加速运动。这种现象称强电场发射。 （2）热电发射 触头即将分开的瞬间，由于触头间压力和接触面积减小，接触电阻R增大，从而电能损耗I2R增大，在阳极表面出现炽热点。金属触头在高温作用下，亦将发射电子，这种现象称热电发射。,一、电弧的形成,（3）碰撞游离 向阳极运动的自由电子，在运动过程中，碰撞到中性介原子，使其外围电子被撞出，分离成为自由电子和正离子的现象称为碰撞游离。 当触头间的自由电子、正离子达到一定浓度时，中性介质被击穿变成了导电体，在外加电压作用下，大量的电子连续流向阳极，形成电流，开始了弧光放电。这是电弧产生的最初阶段，随着触头距离增大，E减小，强电场发射与碰撞游离作用减

3、弱。 (4)热游离 当电弧产生以后，介质分子在高温作用下，产生迅速且不规则的运动，并有很大的动能，它们相互碰撞时，同样可游离出自由电子和正离子，这种靠高温产生游离的方式，称为热游离。 热游离是维持电弧燃烧的主要原因。,二、熄灭电弧的常用方法,（1）冷却灭弧法： 降低电弧的温度，使离子运动速度减慢，这样不但使热游离作用减弱，同时离子的复合作用也增强，有利于电弧的熄灭。在交流电弧中，当触头间电压过零时，复合现象特别强烈。复合的速度也与电弧的温度有关，温度愈低，复合作用就愈强烈，因此电弧就愈易熄灭。 （2）速拉灭弧法： 电弧的燃烧必须有一定的电弧电压来维持。如在开关触头断开时，加速触头分离，将电弧迅

4、速拉长，从而降低了开关触头之间的电场强度，或者说电弧电压不足以维持电弧的燃烧，而使电弧熄灭。,二、熄灭电弧的常用方法,（3）短弧灭弧法： 将长电弧切成几个短电弧是有利于灭弧的。一般均采用绝缘夹板夹着许多金属栅片组成灭弧栅，罩住开关触头的全行程。当开关触头分离时，长电弧在电动力和磁场力的作用下迅速移入灭弧栅，结果长电弧被灭弧片切割成一连串的短电弧，使触头间的电压不足以再击穿所有栅片间的气隙，而使这些短电弧同时熄灭，并且不再复燃。图21为钢灭弧栅(又称去离子栅)将长弧切成若干短弧的情形。电弧进入钢片，一是利用了图22所示的电动力吹弧，另一是利用了图23所示的铁磁吸弧。钢片对电弧还有冷却降温的作用。

5、,图21钢灭弧栅对电弧的作用 1一钢栅片2一电弧3一触头,二、熄灭电弧的常用方法,电弧进入钢灭弧栅钢片后，除短弧灭弧外，还有以下三种灭弧作用： 电动力吹弧，图22所示 铁磁吸弧，图23所示 钢片对电弧还有冷却降温的作用,图22电动力吹弧(分闸时),图23铁磁吸弧 1-电弧；2-钢片,二、熄灭电弧的常用方法,（4）狭缝灭弧法： 利用狭缝窄沟灭弧是使电弧与固体介质接触，将电弧冷却，加强去游离。同时电弧在狭缝窄沟中燃烧，压力增大，特别是有产气材料时使去游离作用更加强烈，有利于电弧的熄灭。有的熔断器在熔管中充填石英砂，就是利用狭沟灭弧原理。有一种用耐弧的绝缘材料(如陶瓷)制成的灭弧栅，也同样利用了这种

6、狭沟灭弧原理，如图24所示。,图24绝缘灭弧栅对电弧的作用 1一绝缘栅片2一电弧3一触头,二、熄灭电弧的常用方法,（5）吹弧灭弧法 按吹弧的方向分，有横吹和纵吹两种，如图25所示 按外力的性质分，有气吹、油吹、电动力吹和磁力吹等方式。 低压刀开关迅速拉开刀闸时，不仅迅速拉长了电弧，而且其本身回路电流产生的电动力作用于电弧，也吹动电弧使之加速拉长，如图22所示。 有的开关采用专门的磁吹线圈来吹动电弧，如图26所示。 也有的开关利用铁磁物质如钢片来吸动电弧，如图23所示，这相当于反向吹弧。,图25 吹弧方式 a)横吹 b)纵吹 1-电弧；2-触头,图26 磁力吹弧 1-磁吹线圈；2-灭弧触头；3-

7、电弧,二、熄灭电弧的常用方法,（6）真空灭弧法： 真空具有较高的绝缘强度，如将开关触头置于真空容器中，则当电流过零时即能熄灭电弧。为防止产生过电压，应当不使触头分开时电流突变为零。为此，宜在触头间产生少量金属蒸汽，以便形成电弧通道。当交流电流自然下降过零前后，这些等离子态的金属蒸汽便在真空中迅速飞散而熄灭电弧。 上述灭弧方法中，通常以冷却灭弧为基础，再配合其他灭弧方法，构成各种开关电器的灭弧装置。如高压隔离开关采用冷却灭弧加速拉灭弧；在充填石英砂的管形熔断器中，利用狭缝灭弧加冷却灭弧；在低压自动空气开关、接触器和带灭弧罩的刀开关中，采用短弧灭弧加冷却灭弧的方法；在压缩气断路器及负荷开关中，广泛

8、利用气吹灭弧的方法。近年来，采用SF6作为高压断路器、高压负荷开关的灭弧介质，以及真空灭弧法应用于真空断路器中，都得到了广泛的应用，取得了良好的效果。,三、电气触头,电气触头是开关电器的重要部件。开关电器工作的可靠程度，与触头的结构和状况有着密切的关系。高低压开关电器的电气触头必须满足以下几项基本要求: (1)具有足够的断流能力。在开断所规定的最大负荷电流或短路电流时，触头不应被电弧过度烧损，更不应发生熔焊现象。为了保证触头在闭合时尽量减少触头电阻，而在通断时又使触头能经受电弧高温的作用，因此有些开关的触头分为工作触头和灭弧触头两部分。工作触头采用导电性好的铜(或镀银)触头，灭弧触头则采用耐高

9、温的铜钨等合金触头。通路时，电流主要由工作触头通过。通断电流时，电弧基本上在灭弧触头间产生，不致使工作触头烧损。 (2)具有足够的动稳定度和热稳定度。在可能发生的最大短路冲击电流通过时，触头不致因电动力作用而损坏；并在可能最长的短路时间内通过短路电流时所产生的热量，不致使触头过度烧损或熔焊。 (3)满足正常负荷的发热要求。正常负荷电流长期通过触头时，触头的发热温度不应超过允许值。为此，触头必须接触紧密良好，尽量减小或消除触头表面的氧化层，尽量降低接触电阻。 (4)具有足够的机械强度。能经受规定的通断次数而不致发生机械故障或损坏。,第二节 供配电系统中常用的高压电气设备,一、电力变压器 二、高压

10、断路器 三、隔离开关 四、负荷开关 五、高压熔断器 六、互感器 七、高压开关柜,一、电力变压器,1.变压器的作用 电力变压器（文字符号为T或TM)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，以满足输电或用电的需要 2.变压器的分类 按功能可分为：降压变压器、升压变压器、联络变压器； 按相数可分为：单相变压器、三相变压器； 按绕组形式可分为：双绕组变压器、三绕组变压器、自耦变压器； 按调压方式可分为：无载调压变压器及有载调压变压器； 按绕组绝缘类型可分为：油浸式变压器、干式变压器、充气式变压器； 按用途可分为：普通变压器、全封闭变压器、防雷变压器等。 3.变压器的结

11、构,3.变压器的结构,图27油浸自冷式三相电力变压器 1防暴管 2油枕 3高压端子 4低压端子 5散热管 6线圈 7变压器油 8铁芯 9轮子 10铭牌 11瓦斯继电器 12油箱,功能：不仅能通断正常负荷电流，而且能接通和承受一定时间的 短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除故障。,二、高压断路器,结构：触头装置、灭弧室、基座框架、传动机构（配操动机构）,以油作为灭弧介质 已逐步淘汰,以SF6气体作绝缘介质和灭弧介质，可频繁操作,利用“真空”作绝缘和灭弧介质，可频繁操作,交流或直流操作电源，合闸所需能量小,直流操作电源，合闸所需能量大,直流操作电源，合闸所需能量小,高压油断路器,少油断路器

12、结构 SN1010少油断路器外形和剖视图 （a）外形图 (b)剖视图 1-放油塞；2-油缓冲器；3-动触头； 4-下引线座；5-滚动触头；6-绝缘筒； 7-铝压圈；8-密封垫；9-隔弧片； 10-螺纹套；11-油标； 12-静触头； 13-绝缘套；14-顶罩;15-油气分离器； 16-空心螺栓；17-盖子；18-小轴； 19-上引线座；20-支座； 21-支持资套；22-绝缘连杆； 23-油箱；24-机构室；25-基座； 26-塞杆；27-导轨,1.多有断路器（略） 2.少油断路器,少油断路器工作原理,工作原理： 跳闸时导电杆向下运动。当导电杆离开静触头座时，便产生电弧，使绝缘油分解，形成封闭

13、气泡，使静触头周围的油压剧增，迫使静触头座内的钢球（逆止阀）上升，堵住中孔。这时电弧在近乎封闭的空间燃烧，使灭弧室内的压力迅速提高。当导电杆继续向下运动，相继打开一、二、三道横吹口及下面纵吹口时，油气混合体强烈地横吹和纵吹电弧，同时导电杆向下运动，在灭弧室内形成附加油流射向电弧。由于这种机械油吹和上述纵横吹的综合使用，使电弧在很短时间内迅速熄灭。 适用场所 在不经常操作的变配电装置中，应用广泛。,SN1010型少油断路器外形图,SW6-110型少油断路器外形图,2.高压真空断路器,（1）高压真空断路器的结构 ZN510型高压真空断路器 1软连接；2上导电夹； 3绝缘支架；4上接线板； 5真空灭

14、弧室；6下接线板； 7下导电夹；8联接头； 9绝缘子；10跳闸线圈； 11跳闸按钮；12主轴； 13支座；14合闸铁芯； 15合闸线圈；16分闸弹簧； 17底座,图210 真空灭弧室的结构,1一静触头； 2一动触头； 3一屏蔽罩； 4一波纹管； 5一与外壳封接的金属法兰盘； 6一波纹管屏蔽罩； 7一玻壳,真空断路器,VS1-12真空断路器,续上页,VSm12真空断路器（配永磁操动机构）,ZW7系列断路器适用于三相交流50Hz，40.5kV电力系统中，作为分，合负荷电流，过载电流及短路电流之用。它既可用于发电厂，变电所（站）对电力设备和电力线路的控制和保护，也可用于频繁操作的场所。是40.5kV

15、老变电所无油化改造的更新换代的理想产品。,高压真空断路器的适用场所与特点,（2）.特点 体积小、重量轻、寿命长 开断能力强、性能稳定、动作快(燃弧时间一般不大于半个周期0.01s) 安全可靠、维护简单 （3）.适用场所 适用于频繁操作 广泛应用于10kV以下配电系统中,3.高压六氟化硫断路器,六氟化硫断路器的结构 LN210型SF6断路器 1吹弧线圈；2弧触指； 3环形电极；4导电杆； 5助吹装置；6分闸弹簧； 7自封阀盖；8推杆； 9上接线座；10静触指； 11下接线座；12吸附器； 13主轴；14分闸缓冲； 15主拐臂；16合闸缓冲,LW-252/3150-50型六氟化硫罐式断路器,额定电

16、压 252 kV,LW-252/3150-50型六氟化硫罐式断路器,绝缘支柱式SF6断路器,落地罐式SF6断路器,LN2-10户内手车式SF6断路器,高压六氟化硫断路器的特点与适用场所,特点 优点：断流能力强、灭弧速度快、电绝缘性能好、适于频繁操作、可靠性高且无燃烧爆炸的危险。 缺点：要求制造断路器的加工精度很高，密封性能要好，对SF6气体的检测控制更严，因而造价较其它断路器要高。 适用场所 应用在需频繁操作及有易燃易爆危险的场所以及超高压电力系统中，用以通断主电路。,三、隔离开关,功能：主要用来隔离高压电源以保证其他设备的安全检修。 它没有专门的灭弧装置，因此不允许带负荷操作。 但它可以用来通断一定的小电流电路等。即 隔离电源； 倒闸操作； 通断小电流。,结构：触头装置、绝缘瓷瓶、底座及传动机构等。 高压隔离开关一般采用手力操动机构。,隔离开关的结构,高压隔离开关,GN19-10型 实物图片,GN19-10C型 实物图片,GW5-110D户外隔离开关,隔离开