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1、发电厂和变电站设备及主接线,May 22，2009,电气&电器,电气是以电能、电气设备和电气技术为手段来创造、维持与改善限定空间和环境的一门科学 电器是实物词,指有型器物 按工作电压高低分高压电器和低压电器；按动作方式分自动切换电器和非自动切换电器；按执行功能分触点电器和无触点电器。,电的产生,电的产生,火电厂生产过程,坝式水力发电厂生产过程,电的产生,电的产生,电力系统的组成,动力系统 电力系统 电力网,电气设备,一次设备：直接参与电能的生产及输送生产及转换电能的设备 发电机、电动机、变压器接通、开断电路的开关设备 断路器、隔离开关、熔断器 二次设备：对一次设备的运行状况进行检测、保护及控制
2、,电弧现象,电弧是一种自持气体放电现象 高压电路触头分断后，往往会产生电弧 能量最终以热量的形式散发出去 弧隙温度可高达上万摄氏度 电力开关必须具有熄灭电弧的装置,电弧现象,电弧是一种等离子体，质量极小 很小的力就会使电弧的形状发生改变 可利用电弧的这个特点快速熄弧，预防电弧的不利影响及破坏 灭弧室内气体或液体的自然或强制流动 电弧本身产生的电磁力都极易使电弧改变形状,电弧的产生与熄灭,自由电子的产生 自由电子的消失交流电弧及其熄灭增强交流电弧熄灭常用的方法,自由电子的产生,自由电子从触头金属表面逸出 表面游离 热发射 触头中间的气体分离出自由电子 碰撞游离 热游离,自由电子的消失,去游离过程
3、带电粒子的扩散 带电粒子由浓度高的区域向浓度低的区域移动 带电粒子的复合 正离子和负离子或电子相遇，发生电荷的传递而互相中和，还原为分子,电弧的稳定燃烧,当游离与去游离达到平衡时，电弧即进入稳定燃烧状态。电弧可看成是由阴极区、弧柱区及阳极区三部分组成，各部分的电位有很大的差别。,电弧形成后的主要特征,电弧温度高。弧柱中心区温度可达10000左右，电弧表面温度也会达到30004000。电弧弧柱区电场强度低。一般仅为10200V/cm。电弧电流密度大，电流密度可达10000A/m2。,交流电弧的熄灭,在交流电路中，当开断短路故障电流或正常负荷电流时，都会产生电弧。交流电弧电流的波形基本是正弦波，弧
4、隙电压为电弧电流与弧隙电阻的乘积，呈马鞍形。,交流电弧的熄灭,交流电弧电流每半周期会自然过零一次。在电弧电流过零瞬间，弧隙立即呈现约为150 250V的起始介质强度，这种现象称为近阴极效应。,交流电弧的熄灭,强迫熄弧 截流开断 过零熄弧,增强交流电弧熄灭常用的方法,用液体或气体吹弧 采用多断口灭弧 快速拉长电弧 将长电弧分成几段短电弧 用特殊金属材料作触头,高压断路器,高压断路器的作用,控制作用 根据电网运行需要，用高压断路器把一部分电力设备或线路投入或退出运行。保护作用 高压断路器还可以在电力线路或设备发生故障时将故障部分从电网快速切除，保证电网中的无故障部分正常运行。,对高压断路器的要求,
5、具有完善的灭弧装置（足够的开断能力）具有快速的传动机构（尽可能短的动作时间）一般都设有专门的灭弧室,高度的工作可靠性,高压断路器的种类,按电流性质可分为交流、直流两大类 按安装地点可分为户内、户外两大类 按安装方式可分为落地式、支持式及悬臂式 较常用的按灭弧介质来划分 油断路器、压缩空气断路器、真空断路器、六氟化硫断路器,油断路器,多油断路器 油既作灭弧介质和动、静触头的绝缘介质，又作带电导体对地(外壳)的绝缘介质 用油量很多，钢材耗量大，体积庞大 少油断路器 油只用来作为熄灭电弧和触头断口间的绝缘介质，不用做对地绝缘。,压缩空气断路器,以压缩空气作为灭弧介质和触头断开后弧隙绝缘介质，并兼作操
6、动机构的能源。性能稳定、开断能力大、动作迅速、燃弧时间短、几乎不受开断电流的影响、触头燃损轻、检修周期长、无火灾危险、体积和重量较小。结构比较复杂，工艺要求高，有色金属消耗量较大，需要一套压缩空气装置(包括空气压缩机、贮气简、管道等)作为气源，增加了投资、运行和维护工作量。,SF6断路器,SF6断路器应用SF6气体作为绝缘介质和灭弧介质。使用低压力的SF6气体作为绝缘介质，在进行分闸操作时，利用高压力的SF6气体吹拂电弧使之熄灭。,SF6气体的性能,具有优良的绝缘性能 无色、无味、无毒、非燃烧性、亦不助燃的非金属化合物 极易与电子结合形成负离子 分子中不含碳 化学性质非常稳定 具有非常优良的灭
7、弧特性,SF6气体具有以下优点,使用安全可靠，无火灾危险，不必担心绝缘材料的老化和击穿性损坏；便于在工厂中装配、运输和安装方便；设备的操作、维护和检修方便，只需监视SF6气体的压力或密度，检修周期长，载流部分及绝缘不受大气条件的影响，减少了维护的工作量；适用的温度和压力范围大；无噪声和无线电干扰；绝缘、灭弧及冷却特性好；有利于减小电气设备的体积和重量。,SF6气体具有以下缺点,SF6气体在电弧作用下的分解物是有害的；SF6气体的纯度和杂质是影响气体绝缘和灭弧性能的重要指标；SF6气体的绝缘性能受电场强度均匀程度的影响较大；SF6气体属于温室气体；某些杂质对设备有不良影响。,SF6气体的管理,气
8、体的电气绝缘特性取决于气体的纯净程度含水量压力密度等 SF6气体本身是无毒的，但在电晕、火花、电弧的作用下，会产生有毒、腐蚀性气体及固体分解物,单压式灭弧,只有一个气压系统 依靠分闸时气缸与活塞的相对运动 结构简单，造价低，性能亦能满足要求，故获得迅速发展,真空断路器,真空断路器,以真空作为灭弧和绝缘介质 真空的绝缘强度比变压器油及三大气压下的SF6或空气等绝缘强度高得多。真空灭弧室的绝缘性能好，触头开距小，要求操动机构提供的能量也小；电弧电压低，电弧能量小，开断时触头表面烧损轻微 真空断路器的机械寿命和电气寿命都很高,真空灭弧室,真空断路器的特点,开断能力强，开断后断口间介质恢复速度快，介质
9、不需要更换。触头开距小，所需的操作功率小，动作快，操作机构可以简化，寿命延长，一般可达20年左右不需检修。熄弧时间短，弧压低，电弧能量小，触头损耗小，开断次数多。动导杆的惯性小，适用于频繁操作场合。开关操作时动作噪音小，适用于城区使用。,真空断路器的特点,触头部分为完全密封结构，不会因潮气、灰尘、有害气体等影响而降低其性能，工作可靠，通断性能稳定。灭弧室作为独立的元件，安装调试简单方便。在真空断路器的使用年限内，触头部分不需要维修、检查。即使维修检查，所需时间也很短。在密封的容器中熄弧，电弧和炽热气体不外露。具有多次重合闸功能，适合配电网中应用要求。,隔离开关,隔离开关的主要作用,在无电流电路
10、上分断电路，形成明显的断口用以分、合小电流线路用以转换线路，改变电气系统的接线方式隔离开关的接地开关刀闸可代替接地线，保证抢修工作安全某些场合下，快速分断的快分隔离开关与接地器配合，可作为断路器使用,隔离开关的种类及结构,按产品组装极数 单根式和三极式按每极绝缘支柱数目 单柱式、双柱式、三柱式按装设地点 户内式和户外式。,隔离开关的典型结构,绝缘部分导电部分支持底座或框架 操动机构和传动机构,高压熔断器,它串联在电路中，当电路中通过过负荷电流或短路电流时，利用其在熔体中产生的热量使熔体熔断，切断电路，以达到保护电气设备和电网的重要任务，同时，还可以限制事故的进一步发展，确保用户安全供电。熔体熔断时会出现电弧必须采取一定的措施进行熄弧，直到电弧熄灭后，电路才算完全开断。,高压熔断器基本结构,熔体绝缘外壳触头帽撞击器,熔断器的工作性能,时间电流特性表示熔丝熔断时间与通过电流间关系的曲线 流过熔体的电流越大，熔化时间越短；当电流减小时，熔化时间增大熔丝的最小熔化电流i0,
