风电场电气工程风电场主要一次设备开关设备学习教案.pptx
上传人:王子****青蛙 上传时间:2024-09-13 格式:PPTX 页数:40 大小:3MB 金币:10 举报 版权申诉
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会计学§3.3开关设备§3.3.1电弧的基本知识§3.3.1.1电弧的本质和特性开关电器开断电流的时候(shíhou),只要电路中的电流达到几百毫安,电压有几十伏,开关的触头间就会出现电弧电弧是导电体,只有电弧熄灭才能实现电路的开断。§3.3.1.1电弧的本质和特性开关分合过程中所产生的电弧,对于开关电器以及整个系统的安全运行都具有重要影响。这主要是因为:1、电弧是强功率放电,在电弧区的任何固体、液体(yètǐ)或气体在电弧作用下都会产生强烈的物理及化学变化。2、电弧是一种自持放电,很低的电压就能维持相当长的电弧稳定燃烧。3、电弧是等离子体,质量很轻,极容易变形。§3.3.1.2电弧的物理过程在电弧的形成与维持过程中,游离起了很重要的作用。所谓游离,即中性质点到带电质点的转化。电弧通常可以(kěyǐ)分为三个区域:阴极区、弧柱区和阳极区§3.3.1.2电弧的物理过程电弧中的电流从微观上看是电子及正离子在电场下移动的结果,其中电子的移动构成电流的主要部分。从电弧半径方向看,电弧中心温度(wēndù)最高,弧柱周围发光较暗的区域称为弧焰,其中电流密度很小。§3.3.1.2电弧的物理过程(2)弧柱区:弧柱部分导电需要在弧柱区域也能出现大量自由电子,这就要(jiùyào)使弧柱区的气体原子游离。气体原子游离的方式通常有电场游离和热游离两种。弧柱中的电子在电场作用下运动,不断与气体原子等粒子碰撞。当电子的动能超过原子的游离能,则可以使束缚在原子周围的电子释放出来,形成自由电子和正离子。这种现象称为电场游离。在弧柱中温度很高,粒子动能很大,其互相之间不断碰撞即可使原子游离,从而产生大量的自由电子。电弧导电的主要原因就在于热游离。去游离包括复合和扩散两种方式。§3.3.1.2电弧的物理过程(3)阳极区:阳极的作用通常不像阴极那样重要。根据阳极作用的不同,可把阳极分为被动型和主动型两种。在被动型中,阳极只起收集电子的作用。在主动型中,阳极不但收集电子而且产生金属蒸汽,因而也可以向弧柱提供带电粒子。对于长度只有几个(jǐɡè)毫米的电弧,电弧电压主要由阴极区压降和阳极区压降组成,其中的物理过程对电弧起主要作用,这种电弧称为短弧。真空电弧一般属于短弧。而对于长度较大的电弧,弧柱则起主要作用,这种电弧称为长弧。§3.3.1.3交流电弧的熄灭交流电弧的熄灭主要有以下三种情况:强迫熄弧因电弧电压很高,电源电压不能维持,电弧电流很快被减小到零而熄灭。截流开断在此情况下,电弧因不稳定而熄灭。过零熄弧在这种情况下,电弧是在电流零点(línɡdiǎn)时熄灭的。这种熄弧过程称为过零熄弧。§3.3.1.3交流电弧的熄灭如电流过零后,弧隙未复燃,电弧就最后熄灭;反之,如发生复燃,则电弧在电流此次(cǐcì)过零时不能熄灭,至少需燃烧至电弧电流下次过零时再熄灭。弧隙是否复燃决定于两方面:一是弧隙的介质强度,另一是加在弧隙上的电压,通常称为恢复电压。介质强度和恢复电压都是时间t的函数,通常称为介质强度恢复过程和电压恢复过程。介质恢复过程取决于电流及断路性能,电压恢复过程主要决定于电网的结构和参数§3.3.1.3交流电弧的熄灭显然,在电弧电流过零后电弧是最终熄灭还是复燃决定于介质强度ud和恢复电压(diànyā)utr交流电弧过零熄灭的条件如下:§3.3.1.3交流电弧的熄灭一般把介质恢复过程分为热击穿阶段和电击穿阶段热击穿阶段在开断大电流时,电弧电流过零后,弧隙的介质温度仍很高,弧隙仍有一定的电导率。当恢复电压加在弧隙上时,弧隙中即有一小电流流过。此时在弧隙中同时进行着两个过程:一方面电源供给弧隙以能量;另一方面弧隙又将能量传给周围介质。如果电源供给弧隙的能量超出(chāochū)传出的能量,弧隙温度将不断上升,最后导致击穿,这称为热击穿电击穿阶段当弧隙温度降低热游离基本停止时,弧隙转变为介质。在此阶段中,如发生复燃,则与气体介质击穿过程相似。§3.3.2断路器断路器是电力系统不可缺少的主要控制、保护设备,是电力系统中最重要的开关电器,其作用为切断电路。为了(wèile)可以熄灭电路分合时所产生的电弧,断路器都装设有灭弧装置常用的断路器类型有:油断路器、真空断路器和SF6断路器等§3.3.2.1油断路器油断路器的触头浸在油中,触头分合时电弧能量中除一小部分通过传导、辐射等方式向四周散出外,大部分能量使四周的油蒸发和分解,在电弧周围形成气泡。气泡体积受到周围油的惯性力和油箱壁的限制,气泡压力是比较高的,因此电弧是处在压力较高、导热性很好的气体包围之中,使电流过零后弧隙介质强度恢复很快,电弧容易熄灭。利用电弧自身能量熄灭电弧的方法称为自能式灭弧。利用其它能量熄灭