供配电系统电气设备的选择（精品）

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1、第4章供配电系统电气设备的选择1第4章供配电系统电气设备的选择本章学习内容：☞电气设备的基本概念；☞电弧的产生及熄灭☞各种开关设备的作用及选择；☞熔断器、限流电抗器、互感器、母线装置及成套设备的选择等。2第4章供配电系统电气设备的选择6kV出线35kV进线3校验项目电压电流断流容量短路电流校验动稳定热稳定断路器负荷开关隔离开关熔断器电抗器母线支柱绝缘子套管绝缘子电流互感器电压互感器电缆++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++第4章供配电系统电气设备的选择4第4章供配电系统电气设备的选择供配电系统的主要电气设备：断路器、负荷

2、开关、隔离开关、熔断器、电抗器、互感器、母线装置及成套配电设备等。高低压设备：根据设备的额定电压不同，电气设备又分为高压电器设备和低压电器设备。54.1高压电气设备的选择4.1.1开关电弧的产生与熄灭当断路器断开电路时，如果电路电压在10V～20V，电流在80mA～100mA以上时，在触头间隙中会产生一团温度极高、发出强光和能导电的近似于圆柱形的气体，这就是电弧。熟悉开关电弧产生与熄灭的基本规律，对研究各种开关的结构和工作原理，正确地选用与维护，是十分必要的。电弧是开关设备在开断过程中的必然现象。61.电弧的产生当断路器切断电路瞬间，其动、静触头间形成间隙；在电

3、源电压作用下，间隙中的介质被击穿，形成弧光放电，产生电弧。在高热和强电场作用下，金属内部的自由电子从阴极表面逸出，奔向阳极；这些自由电子在电场中运动时，要撞击中性气体分子，使之激励或游离，产生正负离子或电子，而后者在强电场作用下继续向阳极移动时，还要撞击其他中性分子。如此反复，在触头间隙中雪崩式地产生了大量的带电离子—正负离子和电子，终于使气体导电形成了炽热的电子流即电弧。7触头间电弧燃烧的区域称为弧隙。弧隙中带电质点不断增多的游离过程可以分以下途径：（1）强电场发射；（2）碰撞游离；（3）热游离；（4）热电子发射8开关电弧的产生——强电场发射（1）强电场发射在

4、断路器触头分开的最初瞬间，触头电极的表面受到外加电压所形成的强电场的作用，金属电极表面的电子就会在电场力的作用下被拉出，即发生了所谓强电场发射。金属表面发射电子的数量决定于极间电场强度的高低。当电场强度超过107V/cm时，即使金属表面温度不高，其电子发射量也会显著增加。名义平面的相互接触在显微镜下观察都是凹凸不平的9开关电弧的产生——碰撞游离（2）碰撞游离当有一定强动能的电子撞击到某种气体的中性质点时，可使其间电子被释放出来，游离成正离子和新的自由电子。被撞击的电子和原来的电子又会在电场作用下向阳极作加速运动，获得足够动能后，又将撞击其它中性质点，产生更多的自

5、由电子和正离子，使带电质点浓度迅速增加。这一游离过程即称为碰撞游离。10开关电弧的产生——热游离（3）热游离在高温下，气体分子和原子热运动加快，它们互相碰撞，在温度足够高时会撞击产生离子和自由电子，这种现象称为热游离。11开关电弧的产生——热电子发射（4）热电子发射在弧光放电过程中，电极表面少数点上有局部较集中的电流，同时因开关触头分离后，触头间接触压力及接触面积逐渐减小，接触电阻也随之增加，会使电极表面有相应高温，从而造成其中的电子获得很大的动能后逸出到周围空间。这种现象称为热电子发射，其强弱程度与触头的材料及表面温度有关，是气体介质中带电质点产生的主要原因之

6、一。12开关电弧的产生因此，弧隙自由电子由强电场产生，热电发射维持；电弧由碰撞游离产生，热游离维持。132.电弧的熄灭电弧间隙的去游离在电弧放电发生后，介质中同时不但存在着中性质点的游离过程，同时还存在着去游离过程。游离与去游离是二个相反的过程。在电弧中当游离大于去游离时，电子与离子浓度增加，电弧加强；相等时，电弧稳定燃烧；当游离小于去游离时，电弧减小以至熄灭。所以要促使电弧熄灭，就必须削弱电弧的游离作用，加强其去游离作用。去游离的方式主要有两种：1复合2扩散142.电弧的熄灭——电弧间隙的去游离复合——复合就是异号带电质点彼此的中和。是指带异性电荷的质点相互接

7、触，交换多余电荷而形成中性质点的现象。☞带电质点浓度越大，复合率越高。故断路器采用小直径的灭弧室，提高弧隙带电质点的浓度，增强其灭弧性能。☞电弧温度越低，复合就越容易。故加强电弧冷却，能促进复合。在交流电弧中，当电流接近零时，弧隙温度骤降，此时复合特别强烈。☞弧隙电场强度小，复合的可能性增大。故提高断路器的开断速度，对复合有利。152.电弧的熄灭——电弧间隙的去游离扩散——扩散是指带电质点逸出弧道的现象。电弧中扩散主要原因是：☞弧区与周围介质的温差越大，扩散越强烈。用冷却介质吹弧，或电弧在周围介质中运动，都可增大弧区与周围介质的温差，加强扩散作用。☞弧区与周围介

8、质粒子的浓度相差越大，扩