1、高壓斷路器原理與選擇第1頁，共11頁，2022年，5月20日，20點6分，星期四（2）熱電子發射 由于觸頭和弧隙的高溫，使陰極表面不斷發射出電子的現象。（3）碰撞游離 熱電子發射和高電場發射的電子，在電場強度的作用下，向陽極方向作加速運動，其動能增加，當電子的動能大于原子或分子的游離能，并發生碰撞時，使原子或分子形成自由電子和正離子，這種現象，稱為碰撞游離。 連續碰撞有的結果，使間隙存在大量自由的點子，在電場作用下，定向移動，形成電流，即為電弧。+E+E+（大）（由大到小趨于零）第2頁，共11頁，2022年，5月20日，20點6分，星期四 當電弧形成后，觸頭間隙由絕緣體轉為導電的游離體，觸頭間

2、隙的電場強度急劇下降，電子與中性粒子不可能再發生碰撞游離，那么應有：觸頭間隙的電子應越來越少，電弧應越來越小，最后自動熄滅；事實上：電弧不僅沒有熄滅，反而越燒越旺，為什么？（4）熱游離-使電弧得到了維持燃燒 當電弧形成后，弧隙的電阻損耗，使弧隙的溫度升高，中性粒子相互碰撞產生出自由電子和正離子的現象，稱為熱游離。 去游離-電弧熄滅的過程弧隙帶電質點數減少的過程，稱為去游離。包括兩種方式：（1）復合去游離 正負電荷相互吸引，結合變成中性粒子的過程.（2）擴散去游離 帶電質點從弧隙逸出弧隙的現象。 游離和去游離是電弧燃燒中的兩個過程，電弧是燃燒還是熄滅，取決于這兩個過程競爭的結果。從熄弧角度，希望

3、加強去游離,電弧熄滅，開斷電路。如冷卻電弧、吹弧等方法。 第3頁，共11頁，2022年，5月20日，20點6分，星期四（二）交流電弧特性（1）電弧電壓波形是馬鞍形（2）交流電弧每半周過零一次 交流電弧的熄滅，就是在其過零時，加強去游離，實現滅弧，開斷電路。iuABABA(A)點燃弧電壓 B(B) 點熄弧電壓為什么燃弧電壓比熄弧電壓高？（三）交流電弧的熄滅條件 交流電弧過零時，電弧熄滅。此時，弧隙上存在兩個過程：弧隙絕緣介質的絕緣能力恢復過程和電源電壓加到弧隙上的過程。電弧是否熄滅，取決這兩個過程的競爭結果。第4頁，共11頁，2022年，5月20日，20點6分，星期四1。弧隙介質強度恢復過程 U

4、 d (t) 弧隙絕緣介質的絕緣能力從熄弧狀態恢復到正常狀態的過程，稱為弧隙介質強度恢復過程。主要由滅弧裝置的結構和滅弧介質的性質決定。高壓斷路器采用不同介質、冷卻和吹弧方法，提高弧隙絕緣介質強度的恢復過程。為什么真空斷路器、六氟化硫斷路器是推薦使用的斷路器？2。弧隙電壓恢復過程U r (t) 弧隙電壓從熄弧電壓恢復到電源電壓的過程-電源電壓加到弧隙上的過程，稱為弧隙電壓恢復過程。與電路參數、負荷性質有關。 電源電壓加到弧隙上的過程，既可能是周期性震蕩過程，也可能是非周期震蕩過程。RLCrQF第5頁，共11頁，2022年，5月20日，20點6分，星期四CRLrQU0恢復電壓的恢復過程由部分組成

5、：1）瞬態恢復電壓暫態分量電容、電感、充放電過程；因電容是分布參數，充放電頻率極高、時間極短，此期間的電源電壓可認為是常數。觸頭上電壓恢復過程，相當直流電源突然合閘于R、L、C組成的串聯回路在電容上的電壓變化過程。見圖5-102）工頻恢復電壓穩態分量 弧隙上的電壓就是電源電壓的過程。弧隙電壓恢復過程見圖5-7Urt圖 5-10圖 5-7第6頁，共11頁，2022年，5月20日，20點6分，星期四 *電源電壓加到弧隙上經歷暫態過程：因為電路里有電感和電容的存在及電容上的電壓不能突變造成的。由電路知識：此過程既可能是周期性震蕩過程，也可能是非周期震蕩過程。從熄弧角度，希望恢復電壓幅度低，恢復速度小

6、，即是非周期性振蕩過程。 *觸頭上并聯電阻的作用：電阻r的分流可減少電容瞬態恢復電壓的幅值和速度。并將恢復電壓從周期性震蕩過程轉為非周期震蕩過程。提高斷路器的開斷能力。Ud(t)Ur(t)tU3。交流電弧的熄滅條件 交流電弧過零后，如有： Ud(t) Ur (t) 交流電弧將永遠熄滅。 斷路器開斷電路。第7頁，共11頁，2022年，5月20日，20點6分，星期四 *斷路器開斷單相短路能力比三相短路能力強： 因三相短路時斷路器弧隙上恢復電壓的幅值（1.5Um)，比單相短路時恢復電壓幅值高(Um)，不易開斷。*減少弧隙恢復電壓的恢復速度和幅度，提高開斷能力的措施：1)斷路器動靜觸頭間并聯一個小電阻

7、-起分流作用。rQ1Q2rQ1Q2主輔觸頭接通或斷開次序2）多端口斷路器的端口上裝并聯一個大電容-起均壓作用110kV及以上的少油斷路器或220kV及以上的六氟化硫斷路器用之 少油斷路器的標準端口電壓是55kV;六氟化硫斷路器標準端口電壓110kV.第8頁，共11頁，2022年，5月20日，20點6分，星期四*提高弧隙絕緣介質恢復速度和幅度的方法：1）采用滅弧介質2）采用特殊金屬材料做滅弧觸頭銅鎢或銀鎢合金等3）吹動電弧-增加擴散和復合去游離4）采用多斷口熄弧相當于拉長電弧，增大了介質強度的恢復過程5）拉長電弧并增大斷路器觸頭的分離速度相當于增加了擴散速度，提高了介質強度恢復過程。第9頁，共1

8、1頁，2022年，5月20日，20點6分，星期四二、高壓斷路器選擇.斷路器種類與型式的選擇1）種類選擇的一般原則：635kV屋內：真空斷路器35500kV屋外：六氟化硫斷路器2）型式選擇的一般原則發電機回路：使用專用斷路器-額定電壓低，開斷電流大；配電裝置 ：635kV屋內-真空斷路器； 35500kV屋外：六氟化硫斷路器2.額定電壓 UNUNS第10頁，共11頁，2022年，5月20日，20點6分，星期四3.額定電流選擇 K IN I max （物理含義）4.額定開斷電流選擇 I Nbr I kt式中 I kt-動靜觸頭分開時，流過的最大短路電流; t-t br開斷計算時間。5.短路關合電流的選擇 i