发电厂电气全书课件完整版ppt全套教学教程最全电子教案电子讲义(最新).ppt

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1、发电厂电气部分第第1章章绪论绪论教 学 要 求n了解我国电力工业发展概况n掌握电力系统的基本概念n了解发电厂、变电站的常见类型n了解常用电气设备n了解电气主接线和配电装置的概念电力工业发展概况电力工业发展概况易于转化易于转化便于远距离输送（输电线路、电缆）便于远距离输送（输电线路、电缆）电能集中，分配自由电能集中，分配自由速度快（速度快（30万万km/s），能量大，能做），能量大，能做到约时停送电到约时停送电n19721972年建成第一条年建成第一条330kV330kV输电线路（刘家峡陕西输电线路（刘家峡陕西关中，全长关中，全长534km534km）。n19811981年建成第一条年建成第一条

2、500kV500kV输电线路（河南平顶山输电线路（河南平顶山武汉，全长武汉，全长595km595km）。n19891989年建成第一条年建成第一条500kV500kV直流输电线路（葛洲坝直流输电线路（葛洲坝上海，全长上海，全长1046km1046km）n20052005年建成第一条年建成第一条750kV750kV输电线路（青海官亭甘输电线路（青海官亭甘肃兰州，全长肃兰州，全长140km140km）n20072007年开工建设第一条年开工建设第一条1000kV1000kV输电线路（晋东南输电线路（晋东南南阳南阳荆门，全长荆门，全长645km645km）n电网电压等级一、电力系统及电力网一、电力系

3、统及电力网1.1 发电厂和变电所的类型发电厂和变电所的类型 GMM发电厂升压变电所降压变电所输电线路用户电力网电力系统电力网及电力系统图示n电力系统电力系统=发电厂+升、降压变电所+输电线路+用户n电力网电力网=升、降压变电所+输电线路2.电力系统应满足的基本要求n（1）保证可靠地持续供电，完成年发电量计划。n供电的中断将使生产停顿，生活混乱，甚至威胁人身和设备安全，形成十分严重的后果。停电给国民经济造成的损失远远超过电力系统本身的损失。因此电力系统运行要满足可靠持续的供电。（2）保证良好的电能质量 n电压：允许偏移范围：35kV及以上：5；10kV及以下：7；低压照明及农业用电：105。n频

4、率：大容量系统：0.2Hz；小容量系统：0.5Hz。n波形：以畸变率是否超过给定的值来衡量。所谓畸变率是指各次谐波有效值的平方和的方根值与基波有效值的百分比。给定的畸变率常因供电的电压等级而异。如：380/220V电压等级为5，10kV为4。1 1、火电厂、火电厂（总装机：（总装机：60132万千瓦，约占万千瓦，约占75.87）（煤、石油、天然气）燃烧使汽轮机转动，带动发电机旋转煤、石油、天然气）燃烧使汽轮机转动，带动发电机旋转n化学能 热能机械能电能n分为：分为：凝汽式发电厂凝汽式发电厂（专供发电）（专供发电）热电厂热电厂（发电兼供热）（发电兼供热）凝汽式火电厂工作原理图凝汽式火电厂工作原理

5、图（1）凝汽式火电厂 n生产过程：煤粉在锅炉中燃烧，使锅炉中的水加热变成过热蒸汽，经管道送往气轮机。气轮机带动发电机旋转，再将机械能变为电能。在气轮机做过功的蒸汽排入凝汽器，循环水将排汽迅速冷却凝结，由凝结水泵将凝结水送入除氧器，除去水中的气体，而后由给水泵重新送回锅炉。由于在凝汽器中大量的热量被循环水带走，因此，凝汽式电厂的效率低，只有3040。（2）热电厂n热电厂与凝汽式电厂不同之处是：气轮机中部分做过功的蒸汽从中段抽出来直接给用户供热，或经过热交换器将水加热后，把热水供给给用户。这样便可减少被循环水带走的热量，提高效率。现代热电厂的效率达6070。但是运行方式不如凝汽式电厂灵活。2、水、

6、水电电厂厂（总装机（总装机17152万千瓦，约占万千瓦，约占21.64）（利用水的落差、流量）（利用水的落差、流量）n水能水能机械能机械能电能电能n优点：其生产过程简单、污染小、发优点：其生产过程简单、污染小、发电成本低电成本低n缺点：建设投资大、工期长、受气候、缺点：建设投资大、工期长、受气候、水文条件影响大，分丰水期和枯水期。水文条件影响大，分丰水期和枯水期。水电厂工作原理图水电厂工作原理图（1）坝式水电厂 n在河上游选择地质条件较好的适当位置，修建拦河坝，形成水库，抬高上游水位，使坝的上下游水位形成较大的落差，引水发电。坝后式水电厂坝后式水电厂河床式水电厂河床式水电厂（2）径流式水电厂n

7、由引水系统将天然河道的落差集中进行发电的水电站。适宜建在河道多弯曲或河道坡降较陡的河段。避免建造过高的拦水建筑物。径流式水电厂径流式水电厂（3）抽水蓄能电厂）抽水蓄能电厂 n一种特殊的水电厂，一种特殊的水电厂，当电力系统低谷负当电力系统低谷负荷时，发电机变电荷时，发电机变电动机运行，将下游动机运行，将下游水库的水抽到上游，水库的水抽到上游，当电力系统高峰负当电力系统高峰负荷时，上游水库放荷时，上游水库放水，电动机变发电水，电动机变发电机运行发电机运行发电。3 3、核、核 电电 厂厂（总装机（总装机885885万千瓦，约占万千瓦，约占1.241.24）利用铀利用铀(或钚）在反应堆核裂变或钚）在反

8、应堆核裂变n热能热能（汽轮机）机械能（汽轮机）机械能电能电能如：浙江秦山核电站（2X60万kw）大亚湾核电站 （2X90万kw）阳江核电站 （2X90万kw）n特点：na.消耗燃烧少-如容量为50万kw的大电厂，需燃烧150万吨/年;而容量为50万kw的大电厂，需铀燃料20吨/年。b.燃烧时不需要空气助燃 c.容量越大越经济 d.有放射性污染变变 电电 所所一、作用：一、作用：变换电能电压、接受和分配电能。变换电能电压、接受和分配电能。二、分类：二、分类：根据其在系统中的地位和作用分为以下几类：根据其在系统中的地位和作用分为以下几类：（1）枢纽变电所：一般为）枢纽变电所：一般为500kV或或2

9、20330kV，变电所容量特别大，出线数目多，全所停电将变电所容量特别大，出线数目多，全所停电将引起系统解列，造成大面积停电。引起系统解列，造成大面积停电。（2）中间变电所：一般为）中间变电所：一般为220kV，起连接作用，一，起连接作用，一般出线数目不多。般出线数目不多。（3）地区变电所：主要给所属地区供电，一般为）地区变电所：主要给所属地区供电，一般为220kV。（4）终端变电所：接线简单，位于负荷点附近，电）终端变电所：接线简单，位于负荷点附近，电压一般为压一般为35kV及以下。及以下。1.2 发电厂变电所电气设备概述发电厂变电所电气设备概述n名词解释：名词解释：1一次设备：一次设备：直

10、接生产、转换和输配电能的设备。直接生产、转换和输配电能的设备。2二次设备：二次设备：对一次设备的工作进行监察测量、操作控制对一次设备的工作进行监察测量、操作控制和保护等的辅助设备。和保护等的辅助设备。3电气接线：电气接线：各种电气设备根据工作要求和他们的作用，各种电气设备根据工作要求和他们的作用，依一定的顺序用导线连接成的电路。依一定的顺序用导线连接成的电路。4额定电压：额定电压：电气设备长期工作时，其技术性能和经济性电气设备长期工作时，其技术性能和经济性能最佳时的电压。能最佳时的电压。5额定电流：额定电流：在一定的基准环境温度下，允许长期通过设在一定的基准环境温度下，允许长期通过设备的最大电

11、流，并且此时设备的绝缘和载流部分被长期加备的最大电流，并且此时设备的绝缘和载流部分被长期加热的最高温度不超过所规定的允许值。热的最高温度不超过所规定的允许值。一、一次设备一、一次设备返返回回二、二次设备二、二次设备三、电气接线和装置三、电气接线和装置1 1电力工程技术中表示电气接线的方法：电力工程技术中表示电气接线的方法：（1 1）电路图：用图形符号按工作顺序排列，详细表示电路、设备等）电路图：用图形符号按工作顺序排列，详细表示电路、设备等的全部基本组成和连接关系。不考虑实际位置。的全部基本组成和连接关系。不考虑实际位置。目的：理解原理，分析和计算电路特性。表示一次电路的图叫一次目的：理解原理

12、，分析和计算电路特性。表示一次电路的图叫一次电路图，表示二次电路的图叫二次电路图。电路图，表示二次电路的图叫二次电路图。（2 2）接线图：所表示的设备与实际布置一致。）接线图：所表示的设备与实际布置一致。目的：进行接线和检查，其图形符号如书图所示。目的：进行接线和检查，其图形符号如书图所示。2 2画法：画法：（1 1）单线图：用一相图表示三相交流电路。）单线图：用一相图表示三相交流电路。应用：设计、运行、应用：设计、运行、安装工作中。安装工作中。（2 2）多线图：详细的表明每一相接线的图。）多线图：详细的表明每一相接线的图。应用：表示局部电路应用：表示局部电路的具体情况。的具体情况。电气工作人

13、员对所有电气设备的监视和操作控制在专门的控制室内电气工作人员对所有电气设备的监视和操作控制在专门的控制室内进行。在控制室装有测量、监察、保护、操作、信号等必要的二次设进行。在控制室装有测量、监察、保护、操作、信号等必要的二次设备。备。返返回回1.3电气设备的额定电压和额定电流电气设备的额定电压和额定电流1 1、额定电压、额定电压电力网的额定标准电压电力网的额定标准电压(kV)(kV)：0.220.22、0.380.38（低压）（低压）3 3、6 6、1010、3535、6060、110110、220220（高压）（高压）330330、500 500、750750（超高压）（超高压）1000 1

14、000（特高压）（特高压）额定电压的确定方法额定电压的确定方法n用电设备的额定电压用电设备的额定电压=电力网的额定电压电力网的额定电压n发电机的额定电压发电机的额定电压=1.05=1.05电力网额定电压电力网额定电压n变压器的额定电压变压器的额定电压：一次侧相当于用户，其额定电压一次侧相当于用户，其额定电压=电力网的电力网的额定电压，但与发电机直接相连的额定电压，但与发电机直接相连的=1.05=1.05电力网电力网的额定电压的额定电压 二二次次侧侧相相当当于于电电源源，其其额额定定电电压压=1.1=1.1电电力力网网的的额额定定电电压压，但但35kV35kV及及以以下下阻阻抗抗电电压压小小于于

15、7.5%7.5%）=1.05=1.05电力网的额定电压电力网的额定电压我国交流电力网和电气设备的额定电压（我国交流电力网和电气设备的额定电压（kV）用电设备额定电压与用电设备额定电压与电力网额定电压电力网额定电压发电机额定电压发电机额定电压变压器额定电压变压器额定电压原边绕组 副边绕组 接电力网 接发电机 0.220.230.220.230.23 0.380.400.380.400.40 33.1533.153.15及3.3 66.366.36.3及6.6 1010.51010.510.5及11 353538.5 606066 110110121 220220242 330330363 500

16、500550 750750825返返回回2、额定电流、额定电流 我国的基准环境温度如下：我国的基准环境温度如下：电力变压器和电器（周围空气温度）电力变压器和电器（周围空气温度）40发电机（冷却空气温度）发电机（冷却空气温度）3540裸导线、绝缘导线、裸母线裸导线、绝缘导线、裸母线（周围空气温度）（周围空气温度）25电力电缆：电力电缆：空气中敷设空气中敷设30直埋敷设直埋敷设253额定容量额定容量变压器变压器的额定容量用视在功率（的额定容量用视在功率（VA）表示，）表示，发电机发电机一般用有功功率（一般用有功功率（W）表示，电动机）表示，电动机也多用有功功率表示，也多用有功功率表示，电力电容器电

17、力电容器的容量的容量多用无功功率表示（多用无功功率表示（var）。作业：作业：n1.2发电厂和变电所的类型有哪些？发电厂和变电所的类型有哪些？分别说明发电厂的生产过程和变电所分别说明发电厂的生产过程和变电所的作用。的作用。n1.4电气一次设备和二次设备的作用电气一次设备和二次设备的作用及范围是什么？及范围是什么？第第2章章开关电器中的电弧及灭弧原理开关电器中的电弧及灭弧原理一、电弧现象一、电弧现象1电弧是一种能量集中、温度很高、亮度很强的放电电弧是一种能量集中、温度很高、亮度很强的放电现象。如现象。如10kV少油断路器开断少油断路器开断20kA的电流时，电弧的电流时，电弧功率高达功率高达100

18、00kW以上，造成电弧及其附近区域的介以上，造成电弧及其附近区域的介质及其强烈的物理化学变化，可能烧坏触头及触头附质及其强烈的物理化学变化，可能烧坏触头及触头附近的其他部件。如果电弧长期不灭，将会引起电器被近的其他部件。如果电弧长期不灭，将会引起电器被烧毁甚至爆炸，危机电力系统的安全运行，造成重大烧毁甚至爆炸，危机电力系统的安全运行，造成重大损失。所以，切断电路时，必须尽快熄灭电弧。损失。所以，切断电路时，必须尽快熄灭电弧。2电弧是导体。开关电器的触头虽然已经分开，但是电弧是导体。开关电器的触头虽然已经分开，但是触头间如有电弧存在，电路就还没有断开，电流仍然触头间如有电弧存在，电路就还没有断开

19、，电流仍然存在。存在。3电弧是一种自持放电现象，即电弧一旦形成，维电弧是一种自持放电现象，即电弧一旦形成，维持电弧稳定燃烧所需的电压很低。如，大气中持电弧稳定燃烧所需的电压很低。如，大气中1cm长的直流电弧的弧柱电压只有长的直流电弧的弧柱电压只有1530V，在变压器，在变压器油中也不过油中也不过100200V。4电弧是一束游离气体，质量很轻，容易变形，在电弧是一束游离气体，质量很轻，容易变形，在外力作用下（如气体、液体的流动或电动力作用）外力作用下（如气体、液体的流动或电动力作用）会迅速移动、伸长或弯曲，对敞露在大气中的电弧会迅速移动、伸长或弯曲，对敞露在大气中的电弧尤为明显。如，在大气中开断

20、交流尤为明显。如，在大气中开断交流110kV、5A的电的电流时，电弧长度超过流时，电弧长度超过7m。电弧移动速度可达每秒几。电弧移动速度可达每秒几十米至几百米。十米至几百米。一、电弧的产生与维持一、电弧的产生与维持1 1强电场发射强电场发射 开关电器的触头分离时，动静触头间开关电器的触头分离时，动静触头间的压力不断下降，接触面积减小，因而接的压力不断下降，接触面积减小，因而接触电阻增大，温度剧升。另一方面，触头触电阻增大，温度剧升。另一方面，触头开始分离时，触头间距很小，即使电压很开始分离时，触头间距很小，即使电压很低，只有几百伏甚至几十伏，但是电场强低，只有几百伏甚至几十伏，但是电场强度却很

21、大。由于上述原因，阴极表面可能度却很大。由于上述原因，阴极表面可能向外发射电子，这种现象称为强电场发射。向外发射电子，这种现象称为强电场发射。2.1电弧的产生和物理特性电弧的产生和物理特性2 2热电子发射热电子发射 触头是由金属材料制成的，在常温下，触头是由金属材料制成的，在常温下，金属内部就存在大量的自由电子，当开关开金属内部就存在大量的自由电子，当开关开断电路时，在触头分离的瞬间，由于大电流断电路时，在触头分离的瞬间，由于大电流被切断，在阴极上出现强烈的炽热点，从而被切断，在阴极上出现强烈的炽热点，从而有电子从阴极表面向四周发射，这种现象称有电子从阴极表面向四周发射，这种现象称为热电子发射

22、。发射电子的多少与阴极材料为热电子发射。发射电子的多少与阴极材料及表面温度有关。及表面温度有关。3 3碰撞游离碰撞游离 从阴极表面发射出来的电子，在电场力的作用从阴极表面发射出来的电子，在电场力的作用下向阳极作加速运动。并不断与中性质点碰撞，如下向阳极作加速运动。并不断与中性质点碰撞，如果电场足够强，电子所受的力足够大，且两次碰撞果电场足够强，电子所受的力足够大，且两次碰撞间的自由行程足够大，电子积累的能量足够多，则间的自由行程足够大，电子积累的能量足够多，则发生碰撞时就可能使中性质点发生游离，产生新的发生碰撞时就可能使中性质点发生游离，产生新的自由电子和正离子，这种现象称为碰撞游离。新产自由

23、电子和正离子，这种现象称为碰撞游离。新产生的自由电子在电场中作加速运动又可能与中性质生的自由电子在电场中作加速运动又可能与中性质点发生碰撞而产生碰撞游离。结果使触头间充满大点发生碰撞而产生碰撞游离。结果使触头间充满大量自由电子和正离子。使触头间电阻很小，在外加量自由电子和正离子。使触头间电阻很小，在外加电压作用下，带电粒子作定向运动形成电流，使介电压作用下，带电粒子作定向运动形成电流，使介质击穿而形成电弧。质击穿而形成电弧。4 4热游离热游离 处于高温下的中性质点由于高温而产生强处于高温下的中性质点由于高温而产生强烈的热运动。相互碰撞的结果而发生的游离烈的热运动。相互碰撞的结果而发生的游离称为

24、热游离。作用：维持电弧的燃烧。一般称为热游离。作用：维持电弧的燃烧。一般气体发生热游离的温度为气体发生热游离的温度为900090001000010000，而，而金属蒸汽约为金属蒸汽约为4000400050005000。因为电弧中总。因为电弧中总有一些金属蒸汽，而弧柱温度在有一些金属蒸汽，而弧柱温度在50005000以上，以上，所以，热游离足以维持电弧的燃烧。所以，热游离足以维持电弧的燃烧。二、电弧的去游离去游离：在电弧中，介质因游离而产生大量带电粒子的同时，还会发去游离：在电弧中，介质因游离而产生大量带电粒子的同时，还会发生带电粒子消失的相反过程，称为去游离。生带电粒子消失的相反过程，称为去游

25、离。1.复合复合：异号带电粒子相互吸引而中和成中性质点的现象。：异号带电粒子相互吸引而中和成中性质点的现象。在电弧中，电子的运动速度远大于正离子，所以电子与正离子直在电弧中，电子的运动速度远大于正离子，所以电子与正离子直接复合的可能性很小，复合是借助于中性质点进行的，即电子在运动接复合的可能性很小，复合是借助于中性质点进行的，即电子在运动过程中，先附着在中性质点上，形成负离子，然后质量和运动速度大过程中，先附着在中性质点上，形成负离子，然后质量和运动速度大致相等的正、负离子复合成中性质点。致相等的正、负离子复合成中性质点。既然复合过程只有在离子运动的相对速度不大时才有可能，若利既然复合过程只有

26、在离子运动的相对速度不大时才有可能，若利用液体或气体吹弧，或将电弧挤入绝缘冷壁做成的狭缝中，都能迅速用液体或气体吹弧，或将电弧挤入绝缘冷壁做成的狭缝中，都能迅速冷却电弧，减小离子的运动速度，加强复合过程，此外增加气体压力，冷却电弧，减小离子的运动速度，加强复合过程，此外增加气体压力，使气体密度增加，也是加强复合过程的措施。使气体密度增加，也是加强复合过程的措施。2扩散：扩散：弧柱内带电粒子逸出弧柱以外进入周围介质的一弧柱内带电粒子逸出弧柱以外进入周围介质的一种现象。种现象。扩散是由于带电粒子不规则的运行，以及电弧内带电扩散是由于带电粒子不规则的运行，以及电弧内带电粒子的密度大于电弧外，电弧中的

27、温度远高于周围介质的粒子的密度大于电弧外，电弧中的温度远高于周围介质的温度造成的。电弧和周围介质温差愈大，以及带电粒子密温度造成的。电弧和周围介质温差愈大，以及带电粒子密度差越大，扩散作用愈强。在高压断路器中，常采用气体度差越大，扩散作用愈强。在高压断路器中，常采用气体吹弧，带走大量带电粒子，以加强扩散作用，扩散出来的吹弧，带走大量带电粒子，以加强扩散作用，扩散出来的正负离子，因冷却而加强复合，成为中性质点。正负离子，因冷却而加强复合，成为中性质点。若游离作用大于去游离作用，则电弧电流增大，电弧若游离作用大于去游离作用，则电弧电流增大，电弧愈加强烈燃烧；若游离作用等于去游离作用，则电弧电流愈加

28、强烈燃烧；若游离作用等于去游离作用，则电弧电流不变，电弧稳定燃烧；若游离作用小于去游离作用，则电不变，电弧稳定燃烧；若游离作用小于去游离作用，则电弧电流减小，电弧最终熄灭。所以，要熄灭电弧，必须采弧电流减小，电弧最终熄灭。所以，要熄灭电弧，必须采取措施加强去游离作用而削弱游离作用。取措施加强去游离作用而削弱游离作用。三、电弧特性三、电弧特性1电弧电压沿弧长的分布电弧电压沿弧长的分布 电弧形成后，电弧电压沿弧长的分布可分为三个部分。如图电弧形成后，电弧电压沿弧长的分布可分为三个部分。如图41所所示，电弧电压降由阴极电压降示，电弧电压降由阴极电压降U1、弧柱电压降、弧柱电压降U2、阳极电压降、阳极

29、电压降U3三部三部分组成，即电弧电压分组成，即电弧电压UhU1U2U3。阴极区+弧柱区阳极区LUUh0U1U2U3 图41 电弧电压沿弧长分布2电弧按照电压分布的分类电弧按照电压分布的分类 （1 1）长弧：电极间距离长，阴极和阳极电压降可以忽略不计。）长弧：电极间距离长，阴极和阳极电压降可以忽略不计。（2 2）短弧：电极间距离短，弧柱电压忽略不计。）短弧：电极间距离短，弧柱电压忽略不计。3电弧的伏安特性电弧的伏安特性（1 1）直流电弧的伏安特性）直流电弧的伏安特性 曲线曲线1 1是在电流变化很慢，曲线上每一点的游离与去游离都达到平是在电流变化很慢，曲线上每一点的游离与去游离都达到平衡，电弧处于

30、稳定燃烧的状态，故称为静态特性。衡，电弧处于稳定燃烧的状态，故称为静态特性。曲线曲线2 2为电流很快从为电流很快从a a点增加的曲线。点增加的曲线。曲线曲线3 3为电流很快从为电流很快从b b点减小的曲线。点减小的曲线。iua a2130b直流电弧的伏安特性（2 2）交流电弧的伏安特性）交流电弧的伏安特性在交流电路中，电流的瞬时值不断地随时间变化，因此电弧的特性在交流电路中，电流的瞬时值不断地随时间变化，因此电弧的特性应是动态特性，并且交流电流每半个周期经过一次零值。电流过零值应是动态特性，并且交流电流每半个周期经过一次零值。电流过零值时，电弧自动熄灭。如果电弧是稳定燃烧的，则电弧电流过零熄灭

31、时，电弧自动熄灭。如果电弧是稳定燃烧的，则电弧电流过零熄灭后，在另半周又会重新燃烧。后，在另半周又会重新燃烧。ui0ABC交流电弧的伏安特性2.2直流电弧的熄灭直流电弧的熄灭 n1.增大回路电阻n2.将长电弧分割为多个短电弧n3.增大电弧长度n4.使电弧与耐弧度绝缘材料紧密接触2.3交流电弧的熄灭交流电弧的熄灭1弧隙介质强度的恢复过程2弧隙电压的恢复过程3交流电弧的熄灭条件 ud(t)ur(t)（一）弧隙介质强度的恢复（一）弧隙介质强度的恢复1 1弧隙介质强度的恢复过程弧隙介质强度的恢复过程 在电弧电流过零之前，弧隙中的空间充满了电子和正离子。当电在电弧电流过零之前，弧隙中的空间充满了电子和正

32、离子。当电弧电流流过零熄灭后，电极极性发生改变，弧隙中的电子迅速奔向新弧电流流过零熄灭后，电极极性发生改变，弧隙中的电子迅速奔向新阳极，比电子质量大一千多倍的正离子，相对电子而言则基本未动，阳极，比电子质量大一千多倍的正离子，相对电子而言则基本未动，所以在新阴极附近形成正空间电荷。所以在新阴极附近形成正空间电荷。2 2电流过零后电荷和电压沿短弧隙的分布情况。如图所示，电压主要电流过零后电荷和电压沿短弧隙的分布情况。如图所示，电压主要降落在阴极附近的薄层空间。此薄层空间的耐压约为降落在阴极附近的薄层空间。此薄层空间的耐压约为150150250V250V的介质的介质强度。强度。近阴极效应：阴极附近

33、电介质强度出现突然升高的现象。近阴极效应：阴极附近电介质强度出现突然升高的现象。（二）、弧隙电压的恢复（二）、弧隙电压的恢复 弧隙电压的恢复过程，即恢复电压的变化过程，与电路参数、负荷性质有关。0（b）（a）ux2.4熄灭交流电弧的基本方法熄灭交流电弧的基本方法n1采用灭弧能力强的灭弧介质采用灭弧能力强的灭弧介质n2利用气体或油吹弧利用气体或油吹弧n3采用特殊的金属材料作灭弧介质采用特殊的金属材料作灭弧介质n4采用多断口熄弧采用多断口熄弧n5提高断路器触头的分离速度提高断路器触头的分离速度n6低压开关的灭弧方法低压开关的灭弧方法（1）利用金属灭弧栅灭弧）利用金属灭弧栅灭弧（2）利用固体介质狭缝

34、灭弧）利用固体介质狭缝灭弧（1 1）变压器油）变压器油:变压器油在电弧高温的作用下，分解出大量氢气变压器油在电弧高温的作用下，分解出大量氢气和油蒸汽，氢气的绝缘和灭弧能力是空气的和油蒸汽，氢气的绝缘和灭弧能力是空气的7.57.5倍。倍。（2 2）压缩空气：）压缩空气：压力：压力：2MPa2MPa，分子密度大，质点的自由行程小，分子密度大，质点的自由行程小，不易发生游离。不易发生游离。（3 3）SFSF6 6气体：气体：良好的负电性气体，氟原子吸附电子能力很强，能良好的负电性气体，氟原子吸附电子能力很强，能迅速捕捉自由电子形成负离子，对复合有利。迅速捕捉自由电子形成负离子，对复合有利。（4 4）

35、真空：）真空：真空气体压力低于真空气体压力低于133.3133.310104 4PaPa，气体稀薄，弧隙中，气体稀薄，弧隙中的自由电子和中性质点都很少，碰撞游离的可能性大大减少，而且弧的自由电子和中性质点都很少，碰撞游离的可能性大大减少，而且弧柱内与弧柱外带电粒子的浓度差和温差都很大，有利于扩散。其绝缘柱内与弧柱外带电粒子的浓度差和温差都很大，有利于扩散。其绝缘能力比变压器油、能力比变压器油、1 1个大气压下的个大气压下的SFSF6 6 、空气都大。、空气都大。返返 回回高压断路器中利用各种预先设计好高压断路器中利用各种预先设计好的灭弧室，使气体或油在电弧高温下的灭弧室，使气体或油在电弧高温下

36、产生巨大压力，并利用喷口形成强烈产生巨大压力，并利用喷口形成强烈吹弧。即起到对流换热、强烈冷却弧隙吹弧。即起到对流换热、强烈冷却弧隙的作用，又起到部分取代原弧隙中游离的作用，又起到部分取代原弧隙中游离气体或高温气体的作用。电弧被拉长、气体或高温气体的作用。电弧被拉长、冷却变细，复合加强，同时吹弧也冷却变细，复合加强，同时吹弧也有利于扩散，最终使电弧熄灭。有利于扩散，最终使电弧熄灭。返返 回回 常有的触头材料有铜、钨合金和银、钨合常有的触头材料有铜、钨合金和银、钨合金等，在电弧高温作用下不易熔化和蒸发，金等，在电弧高温作用下不易熔化和蒸发，有较高的抗电弧、抗熔焊能力，可以减少有较高的抗电弧、抗熔

37、焊能力，可以减少热电子发射和金属蒸汽，抑制游离的作用。热电子发射和金属蒸汽，抑制游离的作用。返返 回回采用多断口串联，可把电弧分割成多段，在相同的触头采用多断口串联，可把电弧分割成多段，在相同的触头行程下电弧拉长速度和长度比单断口大，从而弧隙电阻行程下电弧拉长速度和长度比单断口大，从而弧隙电阻增大，同时加在每个断口上的电压降低，使弧隙恢复电增大，同时加在每个断口上的电压降低，使弧隙恢复电压降低，因而有利于灭弧。压降低，因而有利于灭弧。返返 回回加快断路器的触头分离速度可以迅速拉长加快断路器的触头分离速度可以迅速拉长电弧，使弧隙的电场强度骤降，同时使电电弧，使弧隙的电场强度骤降，同时使电弧的表面

38、积突然增大，有利于电弧的冷却弧的表面积突然增大，有利于电弧的冷却及带电质点的扩散和复合，从而加速电弧及带电质点的扩散和复合，从而加速电弧的熄灭。的熄灭。返返 回回灭弧栅由许多带缺口的灭弧栅由许多带缺口的钢片制成，当断开电路时，钢片制成，当断开电路时，动、静触头间产生电弧，动、静触头间产生电弧，磁通对电弧产生一个向上磁通对电弧产生一个向上的电磁力，将电弧拉入灭的电磁力，将电弧拉入灭弧栅片，从而将电弧分割弧栅片，从而将电弧分割成一串短电弧。根据近阴成一串短电弧。根据近阴极效应，当电流过零时，极效应，当电流过零时，每个短电弧的阴极都会出每个短电弧的阴极都会出现现150250V的介质强度，的介质强度，

39、如果其总和超过触头间的如果其总和超过触头间的电压，则电弧熄灭。电压，则电弧熄灭。返返 回回灭弧栅由耐高温的绝缘材料制成，灭弧栅由耐高温的绝缘材料制成，有多种形式，图中为最简单的直有多种形式，图中为最简单的直缝式，磁吹线圈与电路串联或并缝式，磁吹线圈与电路串联或并联。当触头断开而产生电弧后，联。当触头断开而产生电弧后，在磁吹线圈磁场的作用下，对电在磁吹线圈磁场的作用下，对电弧产生电动力，将电弧拉入灭弧弧产生电动力，将电弧拉入灭弧片的狭缝中。狭缝限制了电弧直片的狭缝中。狭缝限制了电弧直径，增加了弧隙压力，同时电弧径，增加了弧隙压力，同时电弧被拉长，并与灭弧片冷壁紧密接被拉长，并与灭弧片冷壁紧密接触

40、，加强冷却作用，加强电弧内触，加强冷却作用，加强电弧内的复合过程，最终使电弧熄灭。的复合过程，最终使电弧熄灭。返返 回回第第3章章低压开关电器低压开关电器低压开关电器是用来接通或断开交流低压开关电器是用来接通或断开交流1000V以下和直以下和直流流1500V以下交流和直流电路的开关电器。常用的低压开以下交流和直流电路的开关电器。常用的低压开关有刀开关、接触器、磁力启动器和自动空气开关等。关有刀开关、接触器、磁力启动器和自动空气开关等。3.1刀开关刀开关1作用：作用：用于不频繁地手动接通和分断低压电路的正常工作电流或用于不频繁地手动接通和分断低压电路的正常工作电流或作隔离开关的作用。一般用于额定

41、电流作隔离开关的作用。一般用于额定电流1500A，只能手动，只能手动操作，为了能在短路或过负荷时自动切断电路，操作，为了能在短路或过负荷时自动切断电路，闸刀开关闸刀开关必须与熔断器配合使用必须与熔断器配合使用。2分类分类按极数分：单极、双极、三极。按极数分：单极、双极、三极。按灭弧结构分：带灭弧罩和不带灭弧罩。按灭弧结构分：带灭弧罩和不带灭弧罩。按操作方式分：中央手柄式、侧面手柄式和杠杆式。按操作方式分：中央手柄式、侧面手柄式和杠杆式。按转换方向分：单投和双投。按转换方向分：单投和双投。3.2接触器接触器1.作用作用用于远距离接通和断开用于远距离接通和断开负荷电流的低压开关，负荷电流的低压开关

42、，但但不能切断短路电流和不能切断短路电流和过负荷电流过负荷电流，必须与熔，必须与熔断器配合使用。断器配合使用。2.2.基本结构基本结构3.3磁力启动器磁力启动器磁力启动器由三极交流接触器、串磁力启动器由三极交流接触器、串接在两相中的两个热继电器、以及接在两相中的两个热继电器、以及按钮组成。用来远距离控制三相异按钮组成。用来远距离控制三相异步电动机（在发电厂和变电所，一步电动机（在发电厂和变电所，一般用于般用于40KW40KW及以下的异步电动机）及以下的异步电动机）的起动、停止和正反运转，并可兼的起动、停止和正反运转，并可兼作电动机的低压和过负荷保护；但作电动机的低压和过负荷保护；但是是不能断开

43、短路电流不能断开短路电流，必须与熔断，必须与熔断器配合使用器配合使用。3.4自动空气开关自动空气开关简称自动开关，是低压开简称自动开关，是低压开关中性能最完善的开关，关中性能最完善的开关，它它不仅可以切断电路的不仅可以切断电路的负荷电流，而且可以断开负荷电流，而且可以断开短路电流短路电流，常用在低压大，常用在低压大功率电路中作主要控制电功率电路中作主要控制电器，如低压配电中变电所器，如低压配电中变电所的总开关，大负荷电路和的总开关，大负荷电路和大功率电动机的控制等。大功率电动机的控制等。当电路发生过负荷、短当电路发生过负荷、短路、电压降低或失压时，路、电压降低或失压时，自动开关都能自动切断电自

44、动开关都能自动切断电路。但不适用于频繁操作路。但不适用于频繁操作的电路。的电路。4结构和工作原理结构和工作原理 （1）结构：由熔管、金属熔体、支持熔体的触刀及绝缘）结构：由熔管、金属熔体、支持熔体的触刀及绝缘支持件组成。支持件组成。（2）工作原理：熔断器串联接入被保护电路中，在正常）工作原理：熔断器串联接入被保护电路中，在正常工作情况下，由于电流较小，通过熔体时熔体温度虽然上工作情况下，由于电流较小，通过熔体时熔体温度虽然上升，但不致熔化，电路可靠接通；一旦电路发生过负荷或升，但不致熔化，电路可靠接通；一旦电路发生过负荷或短路，电流增大，熔体由于自身温度超过熔点而熔化，将短路，电流增大，熔体由

45、于自身温度超过熔点而熔化，将电路切断。电路切断。一、高压断路器的用途及对它的基本要求一、高压断路器的用途及对它的基本要求 在发电厂和变电所中，高压断路器是在发电厂和变电所中，高压断路器是1000V以上电路中的重要控制设以上电路中的重要控制设备。备。1作用：作用：正常运行时，接通和断开负荷电流；故障时，用来迅速断开正常运行时，接通和断开负荷电流；故障时，用来迅速断开短路电流，切除故障电路。短路电流，切除故障电路。2基本要求基本要求（1）合闸状态为良好的导体，不但能通过正常的负荷电流，即使通）合闸状态为良好的导体，不但能通过正常的负荷电流，即使通过短路电流时，也不应因热和电动力的作用而损坏。过短路

46、电流时，也不应因热和电动力的作用而损坏。（2）分闸状态时应有良好的绝缘性。在规定的环境条件下，能承受）分闸状态时应有良好的绝缘性。在规定的环境条件下，能承受相对地电压以及一相内断口间的电压。相对地电压以及一相内断口间的电压。（3）开断规定的短路电流时，应有足够的开断能力和尽可能短的开）开断规定的短路电流时，应有足够的开断能力和尽可能短的开断时间。一般在开断临时性故障后，要求能进行重合闸。断时间。一般在开断临时性故障后，要求能进行重合闸。（4）在接通规定的短路电流时，短时间内断路器的触头不能产生熔）在接通规定的短路电流时，短时间内断路器的触头不能产生熔焊等情况。焊等情况。（5）在制造厂的技术条件

47、下，高压断路器要能长期可靠地工作，有）在制造厂的技术条件下，高压断路器要能长期可靠地工作，有一定的机械寿命和电气寿命。一定的机械寿命和电气寿命。此外，高压断路器还应有机构简单、安装、检修方便、体积小、重此外，高压断路器还应有机构简单、安装、检修方便、体积小、重量轻等优点。量轻等优点。二、高压断路器类型二、高压断路器类型1根据安装地点分类：户内和户外。根据安装地点分类：户内和户外。2按灭弧介质分类按灭弧介质分类（1）油断路器：）油断路器：（2）空气断路器）空气断路器空气断路器以压缩空气作为灭弧介质，空气断路器以压缩空气作为灭弧介质，具有灭弧能力强、动作迅速等优点。具有灭弧能力强、动作迅速等优点。

48、但结构复杂、工艺要求高、有色金属但结构复杂、工艺要求高、有色金属消耗多。因此，空气断路器用在消耗多。因此，空气断路器用在110kV及以上的电力系统中。及以上的电力系统中。压缩空气断路器的灭弧性能与空压缩空气断路器的灭弧性能与空气压力有关，空气压力愈高，绝缘强度气压力有关，空气压力愈高，绝缘强度愈高，灭弧性能也愈好，在愈高，灭弧性能也愈好，在0.7MPa压力压力下的绝缘强度与新鲜的绝缘油相当，我下的绝缘强度与新鲜的绝缘油相当，我国一般选用的压力为国一般选用的压力为2MPa。（3 3）SF6SF6断路器断路器 SF6 SF6断路器采用具有优良的灭弧能力和绝缘能力的断路器采用具有优良的灭弧能力和绝缘

49、能力的SF6SF6气体作为气体作为灭弧介质。具有开断能力强、动作快、体积小等优点。但金属消耗灭弧介质。具有开断能力强、动作快、体积小等优点。但金属消耗多，价格较贵。多，价格较贵。SF6SF6断路器也是近几年来发展起来的一种新型断路器。断路器也是近几年来发展起来的一种新型断路器。可是可是SF6SF6价格昂贵，结构复杂，还需要回收装置。同样价格昂贵，结构复杂，还需要回收装置。同样SF6SF6断路器存断路器存在一个泄漏问题，泄汛出的在一个泄漏问题，泄汛出的SF6SF6气体与空气作用的结果，生成的低氟气体与空气作用的结果，生成的低氟化硫有毒，会对人体带来危害。但是化硫有毒，会对人体带来危害。但是SF6

50、SF6断路器的缺点正在克服，今断路器的缺点正在克服，今后后110kV110kV以上的高压系统，以上的高压系统，SF6SF6断路器是主要发展方向。断路器是主要发展方向。（4）真空断路器）真空断路器 真空断路器是在高度真空中灭弧。它的优点是可以频繁操作，维护工作量小，体积真空断路器是在高度真空中灭弧。它的优点是可以频繁操作，维护工作量小，体积小等。真空断路器用于灭弧的动、静触头封在真空泡内，利用真空作为绝缘介质和灭小等。真空断路器用于灭弧的动、静触头封在真空泡内，利用真空作为绝缘介质和灭弧介质，因而带来了其它类型断路器无法比拟的优点。国际上一些工业发达的国家，弧介质，因而带来了其它类型断路器无法比