高压电器及成套装置

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1、第五章电压电器及成套装置第一节概述高压电器是电力系统的重要设备，它量多、面广，置于电力网络的各级电压系统和工业、农业以及高层建筑的照明用电户中。在电能生产、传输和分配过程中，高压电器在电力系统中起着控制、保护和测量作用，它的性能直接影响到电力系统的稳定和安全运行。因此高压电器的正确使用和运行维护，在经济效益和社会效益上有着重大的意义。高压电器的种类很多，按照它在电力系统中的作用可以分为：1、开关电器。如断路器、隔离开关、负荷开关、接地开关等。2、保护电器。如熔断器、避雷器。3、测量电器。如电压、电流互感器。4、限流电器。如电抗器、电阻器。5、成套电器与阻合电器6、其它，如电力电容器等。由于高压

2、电器的重要作用，高压电器应满足下列要求：1、绝缘安全可靠。2、在额定电流下长期运行时，其温升合乎国家标准，且有一定的短时过载能力。3、能承受短路电流的热效应和电动力效应而不致损坏。4、开关电器应能安全可靠地关合和开断规定的电流。提供继电保护和测量用信号的电器应具有符合规定的测量精度5、高压电器，特别是户外工作的高压电器应能承受一定自然条件的作用。选用的高压电器性能应满足使用场所的要求：1、额定电压。应符合工作的线电压，单位为KV。2、最高工作电压。应满足使用可能出现的最高工作线电压，单位为KV。3、额定电流。应能满足工作场合长期通过的最大工作电流，单位为A。4、额定短路开断电流。在规定条件下能

3、开断运行出现的最大短路电流，单位为A。5、短时耐受电流。在规定条件下能承受工作场合出现的时间为t(s)的短路电流值，单位为KA。6、峰值耐受电流。能耐受工作场合出现短路的最大峰值电流，单位KA。7、关合电流。即在规定条件下能关合而不造成触头熔焊的电流，应满足工作场合关合时电流最大峰值要求，单位为KA。第二节高压电器基本理论一、电弧理论及灭弧电弧是一个客观存在的物理现象。工程上的电弧焊接和电弧冶炼技术是直接利用电弧为生产服务。而开关电器中，当接通和断开电路时，触头间产生的电弧却是有害的，要求它尽快熄灭。1、气体放电现象气体中流通电流的各种形式统称为气体的放电现象。在常温下，气体是不导电的，因为一

4、般气体气子不像金属那样容易释放自由电子，也不像酸、碱、盐溶液那样容易分解为正、负离子。但在某种条件下，气体分子也可分离为电子和正离子，这种现象称为游离。气体放电就是游离气体的导电质点即为自由电子和正离子在电场力的作用下定向运动的结果。最常见的气体放电现象有电晕放电、火花放电、电弧放电三种形式。2、电弧的形成过程电弧的产生和维持是触头间隙的绝缘介质的中性质点(分子和原子)被游离的结果，游离是指中性质点转化为带电质点。电弧的形成过程就是气态介质或液态介质高温气化后的气态介质向等离子体态的转化过程。因此，电弧是一种游离气体的放电现象。强电场发射是触头间隙最初产生电子的主要原因。在触头刚分开的瞬间，间

5、隙很小，间隙的电场强度很大，阴极表面的电子被电场力拉出而进入触头间隙成为自由电子。电弧的产生是碰撞游离所致。阴极表面发射的电子和触头间隙原有的少数电子在强电场作用下，加速向阳极移动，并积累动能，当具有足够大动能的电子与介质的中性质点相碰撞时，产生正离子与新的自由电子，这种现象不断发生的结果，使触头间隙中的电子与正离子大量增加，它们定向移动形成电流，介质强度急剧下降，间隙被击穿，电流急剧增大，出现光效应和热效应而形成电弧。热游离维持电弧的燃烧。电弧形成后，弧隙温度剧增，可达6000℃～10000℃以上。在高温作用下，弧隙中性质点获得大量的动能，且热运动加剧，当其相互碰撞时，产生正离子与自由电子。

6、这种由热运动而产生的游离叫热游离。一般气体游离温度为9000℃～10000℃，金属蒸气热游离温度约为4000～5000℃。因此热游离足以维持电弧的燃烧。3、交流电弧的特性交流电弧的特点是，电弧电压和电弧电流的大小及相位都是随时间作周期性变化的，每一周期内有两次过零值。电流过零时，电弧自动熄灭，而后随着电流的增大，电弧又重新点燃，故交流电弧的伏安特性为动特性。发弧后电弧电流增大，电弧温度升高，热游离加强，弧内电导增大，电弧电压开始下降。以后，电流电弧由最大值减小至零，电弧电压随电弧电流的减小反而逐渐上升，这是因为供给电弧的能量减小了，去游离的作用增强的结果。最后，直至电弧熄灭。负半周具有相同的变

7、化规律。交流电弧每半个周期自然过零一次。从熄弧角度来看，电流过零时，电弧自动熄灭，只要使过零后的电弧不再重燃，则交流电弧就熄灭了。因此，对交流电弧来说，不是电弧能否熄灭，而是电流过零后，弧隙是否会再击穿而重新燃弧的问题。二、高压电器中熄灭电弧的基本方法根据上述讨论的电弧现象和过程，在现代高压开关电器中，广泛采用的基本灭弧方法有列几种。1、利用气体或油熄灭电弧。在开关电器中利用各种形式的灭弧室使气体