技能培训专题 发电厂变电站的主设备（一）.doc

1、 第44章 发电厂 变电站的主设备44.1 高压断路器44.1.1 高压断路器中电弧的产生与熄灭用开关电器切断通有电流的电路时，只要电源电压大于1020V，电流大于80100mA，在开关电器的动、静触头分离瞬间，触头间就会出现电弧。此时，触头虽已分开，但电路中的电流还在继续流通。只有电弧熄灭，电路才被真正断开。1. 电弧的产生、维持与熄灭d(-)动触头(+)静触头电弧的产生阴极发射电子热电子发射强电场电子发射碰撞游离电弧的维持热游离去游离电弧的熄灭若游离过程大于去游离过程，则电弧继续燃烧；若去游离过程大于游离过程，则电弧逐渐熄灭。2. 交流电弧的熄灭(0) 交流电弧的特性电弧温度随时间变化电弧

2、电流数值随时间变动，电弧的功率也随电弧电流变动。电弧功率增大时，电弧的温度增加；反过来，当电弧功率减小时，电弧的温度降低。电弧有热惯性电弧的温度跟不上电流的变化，存在一个滞后过程。交流电弧每半周自动熄灭一次随着交流电流的周期性变化，电弧电流每隔半周过零一次。在电弧电流自然过零前后，电源向弧隙输送的能量较少，电弧温度和热游离下降，而去游离作用继续进行，电弧将自然熄灭。(1) 交流电弧的熄灭条件ud0t油空气SF6真空油空气SF6真空在交流电流过零时，电弧将自动熄灭，但不等于最终熄灭。在交流电弧自动熄灭后，弧隙中存在两个恢复过程：弧隙介质强度恢复过程弧隙电压恢复过程1) 弧隙介质强度恢复过程含义：

3、弧隙中介质强度恢复到绝缘的正常状态的过程。以能耐受的电压ud(t)表示。ur0tusrutrutrusr瞬态恢复电压工频恢复电压影响因素：主要是断路器灭弧装置的结构和灭弧介质的性质。真空断路器和 SF6 断路器灭弧性能较好。2) 弧隙电压恢复过程含义：弧隙电压由熄弧电压逐渐恢复到电源电压的过程。以ur(t)表示。影响因素：线路参数、负荷性质等。对不同的线路参数，弧隙电压恢复过程可能是周期性的变化过程或非周期性的变化过程。ur0tusrutr综上所述，在电弧自然熄灭后，弧隙中同时存在着两个恢复过程，即弧隙电压恢复过程 ur(t) 和介质强度恢复过程 ud(t) 。 如果弧隙电压高于介质强度耐受电

4、压，则弧隙就被击穿，电弧重燃。如果弧隙电压低于介质强度耐受电压，则电弧不再重燃，即最终熄灭。可见，断路器开断交流电路时，电弧熄灭的条件应为(2) 高压断路器熄灭交流电弧的基本方法1) 利用灭弧介质a) 不同灭弧介质具有不同的传热能力、介电能力、热游离温度和热容量。b) 这些参数数值越大，去游离作用就越强，电弧就越容易熄灭。2) 采用特殊金属材料作灭弧触头a) 采用熔点高、导热系数和热容量大的耐高温金属作触头材料。b) 如采用铜、钨合金和银、钨合金等。3) 利用气体或油吹动电弧a) 吹弧利于冷却而使复合加强、带电离子的扩散。4) 采用多断口熄弧a) 电弧被拉长，触头分离速度加快，断口电压降低。5

5、) 拉长电弧并增大断路器触头的分离速度GTQFkkRLrQFGCU044.1.2 弧隙电压恢复过程分析微分方程微分方程的通解： 弧隙电压恢复过程是非周期性的。恢复电压最大值不会超过U0。弧隙电压恢复过程是周期性振荡过程。恢复电压最大值可达2U0。弧隙电压恢复过程仍是非周期性的。恢复电压最大值不会超过U0。临界并联电阻为当r < rcr时，电压恢复过程为非周期性；当r > rcr时，电压恢复过程为周期性。44.1.3 不同短路形式对断路器开断能力的影响 开断单相短路电路aQFAbXLAXLBXLOCkQFBQFCO'当电流过零时，工频恢复电压的瞬时值U0 = Umsinj通常短路时，j角接近90º，所以 U0 = Umsinj = Um 开断中性点不直接接地系统中的三相短路电路首先开断相：电弧电流先过零，电弧先熄灭。O在A相熄弧后，经过0.005s( 90º)，B、C两相电流同时过零，电弧同时熄灭。每个断口电压为0.5UBC=0.866UB(UC)。结论：首先开断相的恢复电压最大，为1.