第六章_导体和电气设备的原理与选择(一).ppt

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1、26.1 6.1 电气设备选择的一般条件电气设备选择的一般条件6.2 6.2 高压断路器和隔离开关的原理与选择高压断路器和隔离开关的原理与选择6.3 6.3 互感器的原理与选择互感器的原理与选择6.4 6.4 限流电抗器的选择限流电抗器的选择6.5 6.5 高压熔断器的选择高压熔断器的选择6.6 6.6 裸导体的选择裸导体的选择6.7 6.7 电缆、电缆、绝缘子和套管的选择绝缘子和套管的选择第六章第六章 导体和电气设备的导体和电气设备的原理与选择原理与选择2021/9/15236.1 6.1 电气设备选择的一般条件电气设备选择的一般条件2021/9/1534作者：李长松 版权所有电气设备选择的

2、一般条件电气设备选择的一般条件电力系统中的各种电气设备，它们的工作条件并电力系统中的各种电气设备，它们的工作条件并电力系统中的各种电气设备，它们的工作条件并电力系统中的各种电气设备，它们的工作条件并不完全一致，它们的具体选择方法也不完全相同，但不完全一致，它们的具体选择方法也不完全相同，但不完全一致，它们的具体选择方法也不完全相同，但不完全一致，它们的具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求却是相同的。即：对它们的基本要求却是相同的。即：对它们的基本要求却是相同的。即：对它们的基本要求却是相同的。即：电气设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件电气设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件电气设

3、备要能可靠地工作，必须按正常工作条件电气设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并且按短路情况进行各种校验（如热稳定进行选择，并且按短路情况进行各种校验（如热稳定进行选择，并且按短路情况进行各种校验（如热稳定进行选择，并且按短路情况进行各种校验（如热稳定校验和动稳定校验）。校验和动稳定校验）。校验和动稳定校验）。校验和动稳定校验）。2021/9/1545作者：李长松 版权所有一、按正常工作条件选择电气设备一、按正常工作条件选择电气设备v电气设备的电气设备的电气设备的电气设备的额定电压额定电压额定电压额定电压U U U UN N N N就是铭牌上标出的就是铭牌上标出的就是铭牌上标出的就是

4、铭牌上标出的线电压。线电压。线电压。线电压。v另外，电气设备还有一个另外，电气设备还有一个另外，电气设备还有一个另外，电气设备还有一个最高工作电压最高工作电压最高工作电压最高工作电压U U U Ualmalmalmalm，即电气即电气即电气即电气设备长期运行所允许的最大电压。设备长期运行所允许的最大电压。设备长期运行所允许的最大电压。设备长期运行所允许的最大电压。1 1 1 1额定电压额定电压额定电压额定电压选择电气设备时，应使所选电气设备最高工作电压选择电气设备时，应使所选电气设备最高工作电压选择电气设备时，应使所选电气设备最高工作电压选择电气设备时，应使所选电气设备最高工作电压U U U

5、Ualmalmalmalm不低于电气设备装置点的电网最高运行电压不低于电气设备装置点的电网最高运行电压不低于电气设备装置点的电网最高运行电压不低于电气设备装置点的电网最高运行电压U U U Usmsmsmsm ，即，即，即，即U U U Ualmalmalmalm U U U Usmsmsmsm 。2021/9/1556作者：李长松 版权所有一、按正常工作条件选择电气设备一、按正常工作条件选择电气设备1 1 1 1额定电压额定电压额定电压额定电压通常，电气设备最高工作电压通常，电气设备最高工作电压通常，电气设备最高工作电压通常，电气设备最高工作电压U U U Ualmalmalmalm(110

6、%(110%(110%(110%115%)115%)115%)115%)U U U UN N N N而电网最高运行电压而电网最高运行电压而电网最高运行电压而电网最高运行电压U U U Usmsmsmsm(115%)(115%)(115%)(115%)U U U UNSNSNSNS所以，一般按照电气设备的额定电压所以，一般按照电气设备的额定电压所以，一般按照电气设备的额定电压所以，一般按照电气设备的额定电压U U U UN N N N不低于装置不低于装置不低于装置不低于装置地点电网额定电压地点电网额定电压地点电网额定电压地点电网额定电压U U U UNSNSNSNS的条件选择即可。的条件选择即可

7、。的条件选择即可。的条件选择即可。2021/9/1567作者：李长松 版权所有一、按正常工作条件选择电气设备一、按正常工作条件选择电气设备v电气设备的电气设备的电气设备的电气设备的额定电流额定电流额定电流额定电流I I I IN N N N是指在一定周围环境温度下，是指在一定周围环境温度下，是指在一定周围环境温度下，是指在一定周围环境温度下，长时间内电气设备所能允许通过的电流。长时间内电气设备所能允许通过的电流。长时间内电气设备所能允许通过的电流。长时间内电气设备所能允许通过的电流。2 2 2 2额定电流额定电流额定电流额定电流选择电气设备时，应使所选电气设备选择电气设备时，应使所选电气设备选

8、择电气设备时，应使所选电气设备选择电气设备时，应使所选电气设备额定电流额定电流额定电流额定电流I I I IN N N N不不不不低于所工作回路在各种可能运行方式下的低于所工作回路在各种可能运行方式下的低于所工作回路在各种可能运行方式下的低于所工作回路在各种可能运行方式下的最大持续工作最大持续工作最大持续工作最大持续工作电流电流电流电流I I I Imaxmaxmaxmax。即。即。即。即电气设备工作的回路不同，其电气设备工作的回路不同，其电气设备工作的回路不同，其电气设备工作的回路不同，其最大持续工作电流最大持续工作电流最大持续工作电流最大持续工作电流I I I Imaxmaxmaxmax不

9、同。不同。不同。不同。2021/9/1578作者：李长松 版权所有一、按正常工作条件选择电气设备一、按正常工作条件选择电气设备2 2 2 2额定电流额定电流额定电流额定电流最大长期持续工作电流最大长期持续工作电流最大长期持续工作电流最大长期持续工作电流I I I Imaxmaxmaxmax的计算的计算的计算的计算回路名称回路名称回路名称回路名称最大长期持续工作电流最大长期持续工作电流最大长期持续工作电流最大长期持续工作电流备注备注备注备注发电机发电机发电机发电机变压器变压器变压器变压器母联断路器母联断路器母联断路器母联断路器母线分段电抗器母线分段电抗器母线分段电抗器母线分段电抗器出线出线出线出

10、线一般可取为等于该段母线上最大一般可取为等于该段母线上最大一般可取为等于该段母线上最大一般可取为等于该段母线上最大一台发电机或变压器的一台发电机或变压器的一台发电机或变压器的一台发电机或变压器的I I I Imaxmaxmaxmax一般可取为等于该段母线上最大一般可取为等于该段母线上最大一般可取为等于该段母线上最大一般可取为等于该段母线上最大一台发电机额定电流的一台发电机额定电流的一台发电机额定电流的一台发电机额定电流的50%-80%50%-80%50%-80%50%-80%2021/9/1589A.A.A.A.海拔修正海拔修正海拔修正海拔修正 电气设备的电气设备的电气设备的电气设备的最高工作

11、电压最高工作电压最高工作电压最高工作电压是按一定的海拔高度设计的。如果电气设备是按一定的海拔高度设计的。如果电气设备是按一定的海拔高度设计的。如果电气设备是按一定的海拔高度设计的。如果电气设备布置在规定的海拔高度以上，电气设备的布置在规定的海拔高度以上，电气设备的布置在规定的海拔高度以上，电气设备的布置在规定的海拔高度以上，电气设备的最大工作电压最大工作电压最大工作电压最大工作电压就要降低。就要降低。就要降低。就要降低。空气隙的击穿电压（包括沿面闪络）随着空气密度的增大而升高的原空气隙的击穿电压（包括沿面闪络）随着空气密度的增大而升高的原空气隙的击穿电压（包括沿面闪络）随着空气密度的增大而升高

12、的原空气隙的击穿电压（包括沿面闪络）随着空气密度的增大而升高的原因是，随着空气密度的增大，空气中自由电子平均自由程缩短了，不易造因是，随着空气密度的增大，空气中自由电子平均自由程缩短了，不易造因是，随着空气密度的增大，空气中自由电子平均自由程缩短了，不易造因是，随着空气密度的增大，空气中自由电子平均自由程缩短了，不易造成撞击电离。成撞击电离。成撞击电离。成撞击电离。空气隙的击穿电压随着空气湿度的增大而增大的原因是：水蒸汽是电空气隙的击穿电压随着空气湿度的增大而增大的原因是：水蒸汽是电空气隙的击穿电压随着空气湿度的增大而增大的原因是：水蒸汽是电空气隙的击穿电压随着空气湿度的增大而增大的原因是：水

13、蒸汽是电负性气体，易俘获自由电子形成负离子，使最活跃的电离因素负性气体，易俘获自由电子形成负离子，使最活跃的电离因素负性气体，易俘获自由电子形成负离子，使最活跃的电离因素负性气体，易俘获自由电子形成负离子，使最活跃的电离因素自由电自由电自由电自由电子的数量减小，阻碍电离的发展子的数量减小，阻碍电离的发展子的数量减小，阻碍电离的发展子的数量减小，阻碍电离的发展 作者：李长松 版权所有一、按正常工作条件选择电气设备一、按正常工作条件选择电气设备vv在选择电气设备时，还应考虑电气设备安装地点的环境条件，如温度、在选择电气设备时，还应考虑电气设备安装地点的环境条件，如温度、在选择电气设备时，还应考虑电

14、气设备安装地点的环境条件，如温度、在选择电气设备时，还应考虑电气设备安装地点的环境条件，如温度、海拔高度等。当环境条件超过电气设备的正常使用条件时，应采取相应海拔高度等。当环境条件超过电气设备的正常使用条件时，应采取相应海拔高度等。当环境条件超过电气设备的正常使用条件时，应采取相应海拔高度等。当环境条件超过电气设备的正常使用条件时，应采取相应措施。措施。措施。措施。3 3 3 3按当地环境进行修正按当地环境进行修正按当地环境进行修正按当地环境进行修正 海拔高度每增加海拔高度每增加海拔高度每增加海拔高度每增加100m100m100m100m，最大工作电压应降低，最大工作电压应降低，最大工作电压应

15、降低，最大工作电压应降低1 1 1 1。2021/9/15910B.B.B.B.温度修正温度修正温度修正温度修正电器设备的电器设备的电器设备的电器设备的额定环境温度为额定环境温度为额定环境温度为额定环境温度为0 0 0 0+40+40+40+40。如果周围环境温度高于如果周围环境温度高于如果周围环境温度高于如果周围环境温度高于+40+40+40+40，则设备，则设备，则设备，则设备额定电流要减小额定电流要减小额定电流要减小额定电流要减小。如果周围环境温度低于如果周围环境温度低于如果周围环境温度低于如果周围环境温度低于+40+40+40+40，则设备，则设备，则设备，则设备额定电流可增大额定电流

16、可增大额定电流可增大额定电流可增大。作者：李长松 版权所有一、按正常工作条件选择电器一、按正常工作条件选择电器K K K K温度修正系数温度修正系数温度修正系数温度修正系数即：即：即：即：v在选择电气设备时，还应考虑电气设备安装地点的在选择电气设备时，还应考虑电气设备安装地点的在选择电气设备时，还应考虑电气设备安装地点的在选择电气设备时，还应考虑电气设备安装地点的环境条件，如温度、海拔高度等。当环境条件超过环境条件，如温度、海拔高度等。当环境条件超过环境条件，如温度、海拔高度等。当环境条件超过环境条件，如温度、海拔高度等。当环境条件超过电气设备的正常使用条件时，应采取相应措施。电气设备的正常使

17、用条件时，应采取相应措施。电气设备的正常使用条件时，应采取相应措施。电气设备的正常使用条件时，应采取相应措施。3 3 3 3按当地环境进行修正按当地环境进行修正按当地环境进行修正按当地环境进行修正2021/9/151011作者：李长松 版权所有二、按短路条件校验电气设备二、按短路条件校验电气设备v短路电流通过电气设备时，电气设备各部分温度短路电流通过电气设备时，电气设备各部分温度短路电流通过电气设备时，电气设备各部分温度短路电流通过电气设备时，电气设备各部分温度(或或或或发热效应发热效应发热效应发热效应)应不超过允许值。应不超过允许值。应不超过允许值。应不超过允许值。1 1 1 1短路热稳定校

18、验短路热稳定校验短路热稳定校验短路热稳定校验电气设备满足短路热稳定的条件是：电气设备满足短路热稳定的条件是：电气设备满足短路热稳定的条件是：电气设备满足短路热稳定的条件是：式中：式中：式中：式中：Q Q Q Qk k k k短路电流产生的热效应短路电流产生的热效应短路电流产生的热效应短路电流产生的热效应I I I It t t t电气设备允许通过的热稳定电流电气设备允许通过的热稳定电流电气设备允许通过的热稳定电流电气设备允许通过的热稳定电流t t t t 电气设备允许通过的热稳定电流的持续电气设备允许通过的热稳定电流的持续电气设备允许通过的热稳定电流的持续电气设备允许通过的热稳定电流的持续时间

19、时间时间时间2021/9/151112作者：李长松 版权所有二、按短路条件校验电气设备二、按短路条件校验电气设备v电动力稳定是指电气设备承受短路电流机械效应的能电动力稳定是指电气设备承受短路电流机械效应的能电动力稳定是指电气设备承受短路电流机械效应的能电动力稳定是指电气设备承受短路电流机械效应的能力，也称力，也称力，也称力，也称动稳定动稳定动稳定动稳定。2 2 2 2短路电动力稳定校验短路电动力稳定校验短路电动力稳定校验短路电动力稳定校验电气设备满足短路动稳定的条件是：电气设备满足短路动稳定的条件是：电气设备满足短路动稳定的条件是：电气设备满足短路动稳定的条件是：式中：式中：式中：式中：i i

20、 i ishshshsh、I I I Ish sh sh sh 短路冲击电流的幅值及有效值短路冲击电流的幅值及有效值短路冲击电流的幅值及有效值短路冲击电流的幅值及有效值i i i ieseseses、I I I Ies es es es 电气设备允许通过的动稳定电流的幅值和电气设备允许通过的动稳定电流的幅值和电气设备允许通过的动稳定电流的幅值和电气设备允许通过的动稳定电流的幅值和有效值有效值有效值有效值或或或或2021/9/151213不需要校验热稳定或动稳定的情况不需要校验热稳定或动稳定的情况1)1)1)1)用熔断器保护的电气设备，其热稳定由熔断用熔断器保护的电气设备，其热稳定由熔断用熔断器

21、保护的电气设备，其热稳定由熔断用熔断器保护的电气设备，其热稳定由熔断时间保证，可不校验热稳定。时间保证，可不校验热稳定。时间保证，可不校验热稳定。时间保证，可不校验热稳定。2)2)2)2)采用有限流电阻的熔断器保护的设备可不校采用有限流电阻的熔断器保护的设备可不校采用有限流电阻的熔断器保护的设备可不校采用有限流电阻的熔断器保护的设备可不校验动稳定。验动稳定。验动稳定。验动稳定。3)3)3)3)装设在电压互感器回路中的裸导体和电气设装设在电压互感器回路中的裸导体和电气设装设在电压互感器回路中的裸导体和电气设装设在电压互感器回路中的裸导体和电气设备可不校验热、动稳定。备可不校验热、动稳定。备可不校

22、验热、动稳定。备可不校验热、动稳定。二、按短路条件校验电气设备二、按短路条件校验电气设备2021/9/151314作者：李长松 版权所有二、按短路条件校验电气设备二、按短路条件校验电气设备为使所选电气设备具有足够的可靠性、经济性和为使所选电气设备具有足够的可靠性、经济性和为使所选电气设备具有足够的可靠性、经济性和为使所选电气设备具有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时期内适应电力系统发展的需要，合理性，并在一定时期内适应电力系统发展的需要，合理性，并在一定时期内适应电力系统发展的需要，合理性，并在一定时期内适应电力系统发展的需要，作校验用的短路电流应按下列条件计算。作校验用的短路电流应按下

23、列条件计算。作校验用的短路电流应按下列条件计算。作校验用的短路电流应按下列条件计算。3 3 3 3短路电流计算条件短路电流计算条件短路电流计算条件短路电流计算条件(1)(1)(1)(1)容量和接线容量和接线容量和接线容量和接线按最终设计容量计算，并考虑远景发展规划按最终设计容量计算，并考虑远景发展规划按最终设计容量计算，并考虑远景发展规划按最终设计容量计算，并考虑远景发展规划接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式(2)(2)(2)(2)短路种类短路种类短路种

24、类短路种类一般按三相短路计算一般按三相短路计算一般按三相短路计算一般按三相短路计算若其它种类短路比三相短路严重，则按该情况计算若其它种类短路比三相短路严重，则按该情况计算若其它种类短路比三相短路严重，则按该情况计算若其它种类短路比三相短路严重，则按该情况计算2021/9/151415作者：李长松 版权所有二、按短路条件校验电气设备二、按短路条件校验电气设备3 3 3 3短路电流计算条件短路电流计算条件短路电流计算条件短路电流计算条件(3)(3)(3)(3)短路计算点的选择短路计算点的选择短路计算点的选择短路计算点的选择选择通过电气设备的短选择通过电气设备的短选择通过电气设备的短选择通过电气设备

25、的短路电流为最大的点为短路电流为最大的点为短路电流为最大的点为短路电流为最大的点为短路计算点路计算点路计算点路计算点v发电机变压器回路：发电机变压器回路：发电机变压器回路：发电机变压器回路：应比较断路器前后应比较断路器前后应比较断路器前后应比较断路器前后短路时通过断路器的短路时通过断路器的短路时通过断路器的短路时通过断路器的电流值，择其大者为电流值，择其大者为电流值，择其大者为电流值，择其大者为短路计算点。短路计算点。短路计算点。短路计算点。QF1QF1QF2QF2QF3QF3QF4QF4QF5QF5I Ig1g1I Ig2g2I It tk1k1k1k1k2k2k2k2k3k3k3k3k5k

26、5k5k5k4k4k4k4k6k6k6k6k7k7k7k7k8k8k8k82021/9/151516作者：李长松 版权所有二、按短路条件校验电气设备二、按短路条件校验电气设备3 3 3 3短路电流计算条件短路电流计算条件短路电流计算条件短路电流计算条件(3)(3)(3)(3)短路计算点的选择短路计算点的选择短路计算点的选择短路计算点的选择v母联断路器回路：母联断路器回路：母联断路器回路：母联断路器回路：选择通过电气设备的短选择通过电气设备的短选择通过电气设备的短选择通过电气设备的短路电流为最大的点为短路电流为最大的点为短路电流为最大的点为短路电流为最大的点为短路计算点路计算点路计算点路计算点Q

27、F1QF1QF2QF2QF3QF3QF4QF4QF5QF5I Ig1g1I Ig2g2I It tk1k1k1k1k2k2k2k2k3k3k3k3k5k5k5k5k4k4k4k4k6k6k6k6k7k7k7k7k8k8k8k8应考虑当由母联断应考虑当由母联断应考虑当由母联断应考虑当由母联断路器向备用母线充路器向备用母线充路器向备用母线充路器向备用母线充电时，电时，电时，电时，备用母线备用母线备用母线备用母线k4k4k4k4点点点点短路，则全部短路，则全部短路，则全部短路，则全部短路电流流过母联断路器的短路电流流过母联断路器的短路电流流过母联断路器的短路电流流过母联断路器的情况。情况。情况。情况

28、。2021/9/151617作者：李长松 版权所有二、按短路条件校验电气设备二、按短路条件校验电气设备3 3 3 3短路电流计算条件短路电流计算条件短路电流计算条件短路电流计算条件(3)(3)(3)(3)短路计算点的选择短路计算点的选择短路计算点的选择短路计算点的选择v出线电抗器回路：出线电抗器回路：出线电抗器回路：出线电抗器回路：一般选电抗器后一般选电抗器后一般选电抗器后一般选电抗器后k8k8k8k8点点点点为短路计算点。为短路计算点。为短路计算点。为短路计算点。选择通过电气设备的短选择通过电气设备的短选择通过电气设备的短选择通过电气设备的短路电流为最大的点为短路电流为最大的点为短路电流为最

29、大的点为短路电流为最大的点为短路计算点路计算点路计算点路计算点QF1QF1QF2QF2QF3QF3QF4QF4QF5QF5I Ig1g1I Ig2g2I It tk1k1k1k1k2k2k2k2k3k3k3k3k5k5k5k5k4k4k4k4k6k6k6k6k7k7k7k7k8k8k8k82021/9/151718作者：李长松 版权所有二、按短路条件校验电气设备二、按短路条件校验电气设备3 3 3 3短路电流计算条件短路电流计算条件短路电流计算条件短路电流计算条件(4)(4)(4)(4)短路计算时间短路计算时间短路计算时间短路计算时间v校验热稳定校验热稳定校验热稳定校验热稳定短路计算时间短路计

30、算时间短路计算时间短路计算时间t t t tk k k k为继电保护动作时间为继电保护动作时间为继电保护动作时间为继电保护动作时间t t t tprprprpr和相应断路和相应断路和相应断路和相应断路器的全开断时间器的全开断时间器的全开断时间器的全开断时间t t t tabababab之和。之和。之和。之和。而而而而即即即即式中：式中：式中：式中：t t t tabababab断路器全开断时间断路器全开断时间断路器全开断时间断路器全开断时间t t t tprprprpr后备继电保护后备继电保护后备继电保护后备继电保护动作时间动作时间动作时间动作时间t t t tinininin断路器固有分闸时

31、间断路器固有分闸时间断路器固有分闸时间断路器固有分闸时间(查产品参数表查产品参数表查产品参数表查产品参数表)t t t ta a a a断路器燃弧时间断路器燃弧时间断路器燃弧时间断路器燃弧时间2021/9/151819作者：李长松 版权所有二、按短路条件校验电气设备二、按短路条件校验电气设备3 3 3 3短路电流计算条件短路电流计算条件短路电流计算条件短路电流计算条件(4)(4)(4)(4)短路计算时间短路计算时间短路计算时间短路计算时间v校验电气设备开断能力校验电气设备开断能力校验电气设备开断能力校验电气设备开断能力开断电气设备应能在最严重的情况下开断短路电流，开断电气设备应能在最严重的情况

32、下开断短路电流，开断电气设备应能在最严重的情况下开断短路电流，开断电气设备应能在最严重的情况下开断短路电流，因此短路开断计算时间因此短路开断计算时间因此短路开断计算时间因此短路开断计算时间t t t tbrbrbrbr为主保护动作时间为主保护动作时间为主保护动作时间为主保护动作时间t t t tpr1pr1pr1pr1和断和断和断和断路器固有分闸时间路器固有分闸时间路器固有分闸时间路器固有分闸时间t t t tinininin之和。之和。之和。之和。即即即即式中：式中：式中：式中：t t t tpr1pr1pr1pr1主继电保护主继电保护主继电保护主继电保护动作时间动作时间动作时间动作时间t

33、t t tinininin断路器固有分闸时间断路器固有分闸时间断路器固有分闸时间断路器固有分闸时间(查产品参数表查产品参数表查产品参数表查产品参数表)2021/9/151920作者：李长松 版权所有二、按短路条件校验电气设备二、按短路条件校验电气设备3 3 3 3短路电流计算条件短路电流计算条件短路电流计算条件短路电流计算条件(4)(4)(4)(4)短路计算时间短路计算时间短路计算时间短路计算时间t t t tpr1pr1pr1pr1t t t tbrbrbrbrt t t tk k k kt t t tinininint t t ta a a at t t tabababab动静触头分开动静

34、触头分开动静触头分开动静触头分开短路开始短路开始短路开始短路开始电弧熄灭电弧熄灭电弧熄灭电弧熄灭发出跳闸命令发出跳闸命令发出跳闸命令发出跳闸命令2021/9/1520216.2 6.2 高压断路器和隔离开关的高压断路器和隔离开关的原理与选择原理与选择2021/9/152122作者：李长松 版权所有高压断路器高压断路器开关电器是电力系统的重要设备之一，其中，又开关电器是电力系统的重要设备之一，其中，又开关电器是电力系统的重要设备之一，其中，又开关电器是电力系统的重要设备之一，其中，又以断路器的地位最重要，结构也最复杂。以断路器的地位最重要，结构也最复杂。以断路器的地位最重要，结构也最复杂。以断路

35、器的地位最重要，结构也最复杂。高压断路器是用来在正常情况下接通和断开电路、高压断路器是用来在正常情况下接通和断开电路、高压断路器是用来在正常情况下接通和断开电路、高压断路器是用来在正常情况下接通和断开电路、且在故障情况下能自动迅速开断故障电流的开关设备。且在故障情况下能自动迅速开断故障电流的开关设备。且在故障情况下能自动迅速开断故障电流的开关设备。且在故障情况下能自动迅速开断故障电流的开关设备。对断路器的基本要求是：在各种情况下应具有足够对断路器的基本要求是：在各种情况下应具有足够对断路器的基本要求是：在各种情况下应具有足够对断路器的基本要求是：在各种情况下应具有足够的开断能力，尽可能短的动作

36、时间和高度的工作可靠性。的开断能力，尽可能短的动作时间和高度的工作可靠性。的开断能力，尽可能短的动作时间和高度的工作可靠性。的开断能力，尽可能短的动作时间和高度的工作可靠性。断路器最重要的任务就是熄灭电弧断路器最重要的任务就是熄灭电弧断路器最重要的任务就是熄灭电弧断路器最重要的任务就是熄灭电弧，所以，各种断，所以，各种断，所以，各种断，所以，各种断路器都有不同结构的灭弧装置。路器都有不同结构的灭弧装置。路器都有不同结构的灭弧装置。路器都有不同结构的灭弧装置。2021/9/152223作者：李长松 版权所有一、电弧的基本理论一、电弧的基本理论电弧是一种气体游离放电现象。电弧是一种气体游离放电现象

37、。电弧是一种气体游离放电现象。电弧是一种气体游离放电现象。v能量集中，温度很高，亮度很强能量集中，温度很高，亮度很强能量集中，温度很高，亮度很强能量集中，温度很高，亮度很强v三部分组成：三部分组成：三部分组成：三部分组成：阴极区、阳极区和弧柱区阴极区、阳极区和弧柱区阴极区、阳极区和弧柱区阴极区、阳极区和弧柱区静触头静触头静触头静触头阳极区阳极区阳极区阳极区弧柱区弧柱区弧柱区弧柱区阴极区阴极区阴极区阴极区动触头动触头动触头动触头v电弧的气体放电是自持放电弧的气体放电是自持放电弧的气体放电是自持放电弧的气体放电是自持放电，维持电弧稳定燃烧的电，维持电弧稳定燃烧的电，维持电弧稳定燃烧的电，维持电弧稳

38、定燃烧的电压很低电压很低电压很低电压很低v电弧是一束游离的气体，质电弧是一束游离的气体，质电弧是一束游离的气体，质电弧是一束游离的气体，质量极轻，容易变形。在气体量极轻，容易变形。在气体量极轻，容易变形。在气体量极轻，容易变形。在气体或液体的流动作用下，或在或液体的流动作用下，或在或液体的流动作用下，或在或液体的流动作用下，或在电动力的作用下，电弧能电动力的作用下，电弧能电动力的作用下，电弧能电动力的作用下，电弧能迅速移动、伸长或弯曲迅速移动、伸长或弯曲迅速移动、伸长或弯曲迅速移动、伸长或弯曲2021/9/152324作者：李长松 版权所有一、电弧的基本理论一、电弧的基本理论(一一一一)电弧的

39、产生、维持及物理过程电弧的产生、维持及物理过程电弧的产生、维持及物理过程电弧的产生、维持及物理过程v触头的周围原本是空气或其触头的周围原本是空气或其触头的周围原本是空气或其触头的周围原本是空气或其它绝缘介质。它绝缘介质。它绝缘介质。它绝缘介质。为什么在动静触头分离为什么在动静触头分离为什么在动静触头分离为什么在动静触头分离瞬间会变成导电的电弧呢？瞬间会变成导电的电弧呢？瞬间会变成导电的电弧呢？瞬间会变成导电的电弧呢？v原因就在于原因就在于原因就在于原因就在于在绝缘介质中出在绝缘介质中出在绝缘介质中出在绝缘介质中出现了大量的自由电子。现了大量的自由电子。现了大量的自由电子。现了大量的自由电子。静

40、触头静触头静触头静触头阳极区阳极区阳极区阳极区弧柱区弧柱区弧柱区弧柱区阴极区阴极区阴极区阴极区动触头动触头动触头动触头大量自由电子由阴极向阳极的定向运动就形成了电弧。大量自由电子由阴极向阳极的定向运动就形成了电弧。大量自由电子由阴极向阳极的定向运动就形成了电弧。大量自由电子由阴极向阳极的定向运动就形成了电弧。2021/9/152425作者：李长松 版权所有一、电弧的基本理论一、电弧的基本理论(一一一一)电弧的产生、维持及物理过程电弧的产生、维持及物理过程电弧的产生、维持及物理过程电弧的产生、维持及物理过程1.1.1.1.弧柱中自由电子的来源弧柱中自由电子的来源弧柱中自由电子的来源弧柱中自由电子

41、的来源A.A.A.A.电极发射大量自由电子，对电弧的产生起决定作用电极发射大量自由电子，对电弧的产生起决定作用电极发射大量自由电子，对电弧的产生起决定作用电极发射大量自由电子，对电弧的产生起决定作用q热电子发射热电子发射热电子发射热电子发射：动静触头分离时，触头间接触电阻增：动静触头分离时，触头间接触电阻增：动静触头分离时，触头间接触电阻增：动静触头分离时，触头间接触电阻增大，接触处大量发热，使阴极表面温度升高而发射大，接触处大量发热，使阴极表面温度升高而发射大，接触处大量发热，使阴极表面温度升高而发射大，接触处大量发热，使阴极表面温度升高而发射电子。电子。电子。电子。其数量取决于触头材料和表

42、面温度。其数量取决于触头材料和表面温度。其数量取决于触头材料和表面温度。其数量取决于触头材料和表面温度。q冷电子发射冷电子发射冷电子发射冷电子发射(强电场发射强电场发射强电场发射强电场发射)：动静触头分离时，触头动静触头分离时，触头动静触头分离时，触头动静触头分离时，触头间的间隙很小，触头间会形成很高的电场强度，将间的间隙很小，触头间会形成很高的电场强度，将间的间隙很小，触头间会形成很高的电场强度，将间的间隙很小，触头间会形成很高的电场强度，将阴极触头金属表面中的自由电子从中拉出来。阴极触头金属表面中的自由电子从中拉出来。阴极触头金属表面中的自由电子从中拉出来。阴极触头金属表面中的自由电子从中

43、拉出来。其数其数其数其数量取决于电场强度的大小。量取决于电场强度的大小。量取决于电场强度的大小。量取决于电场强度的大小。2021/9/152526作者：李长松 版权所有一、电弧的基本理论一、电弧的基本理论(一一一一)电弧的产生、维持及物理过程电弧的产生、维持及物理过程电弧的产生、维持及物理过程电弧的产生、维持及物理过程1.1.1.1.弧柱中自由电子的来源弧柱中自由电子的来源弧柱中自由电子的来源弧柱中自由电子的来源B.B.B.B.弧柱区的气体游离，产生大量的自由电子和离子，弧柱区的气体游离，产生大量的自由电子和离子，弧柱区的气体游离，产生大量的自由电子和离子，弧柱区的气体游离，产生大量的自由电子

44、和离子，对电弧的形成和维持起决定作用对电弧的形成和维持起决定作用对电弧的形成和维持起决定作用对电弧的形成和维持起决定作用v游离是指中性质点变成自由电子和正离子的过程。游离是指中性质点变成自由电子和正离子的过程。游离是指中性质点变成自由电子和正离子的过程。游离是指中性质点变成自由电子和正离子的过程。q电场游离电场游离电场游离电场游离(碰撞游离碰撞游离碰撞游离碰撞游离)：在电场作用下，电子加速向：在电场作用下，电子加速向：在电场作用下，电子加速向：在电场作用下，电子加速向阳极运动，途中与介质中的中性质点发生碰撞。若阳极运动，途中与介质中的中性质点发生碰撞。若阳极运动，途中与介质中的中性质点发生碰撞

45、。若阳极运动，途中与介质中的中性质点发生碰撞。若自由电子具有足够动能，就能与中性质点产生碰撞自由电子具有足够动能，就能与中性质点产生碰撞自由电子具有足够动能，就能与中性质点产生碰撞自由电子具有足够动能，就能与中性质点产生碰撞游离，使其游离为正离子和自由电子。游离，使其游离为正离子和自由电子。游离，使其游离为正离子和自由电子。游离，使其游离为正离子和自由电子。这样的过程这样的过程这样的过程这样的过程连续进行导致雪崩式碰撞，使触头间充满了自由电连续进行导致雪崩式碰撞，使触头间充满了自由电连续进行导致雪崩式碰撞，使触头间充满了自由电连续进行导致雪崩式碰撞，使触头间充满了自由电子。子。子。子。在外加电

46、压作用下形成电子流，介质被击穿而在外加电压作用下形成电子流，介质被击穿而在外加电压作用下形成电子流，介质被击穿而在外加电压作用下形成电子流，介质被击穿而形成电弧。形成电弧。形成电弧。形成电弧。2021/9/152627作者：李长松 版权所有一、电弧的基本理论一、电弧的基本理论(一一一一)电弧的产生、维持及物理过程电弧的产生、维持及物理过程电弧的产生、维持及物理过程电弧的产生、维持及物理过程1.1.1.1.弧柱中自由电子的来源弧柱中自由电子的来源弧柱中自由电子的来源弧柱中自由电子的来源q热游离热游离热游离热游离：电弧形成后，触头间电压立刻降低，但弧：电弧形成后，触头间电压立刻降低，但弧：电弧形成

47、后，触头间电压立刻降低，但弧：电弧形成后，触头间电压立刻降低，但弧柱的温度很高。处于高温下的介质分子和原子产生柱的温度很高。处于高温下的介质分子和原子产生柱的温度很高。处于高温下的介质分子和原子产生柱的温度很高。处于高温下的介质分子和原子产生剧烈运动，不断发生碰撞，也会游离出自由电子和剧烈运动，不断发生碰撞，也会游离出自由电子和剧烈运动，不断发生碰撞，也会游离出自由电子和剧烈运动，不断发生碰撞，也会游离出自由电子和离子离子离子离子(这就是热游离过程这就是热游离过程这就是热游离过程这就是热游离过程)，可以维持电弧的燃烧。，可以维持电弧的燃烧。，可以维持电弧的燃烧。，可以维持电弧的燃烧。B.B.B

48、.B.弧柱区的气体游离，产生大量的自由电子和离子，弧柱区的气体游离，产生大量的自由电子和离子，弧柱区的气体游离，产生大量的自由电子和离子，弧柱区的气体游离，产生大量的自由电子和离子，对电弧的形成和维持起决定作用对电弧的形成和维持起决定作用对电弧的形成和维持起决定作用对电弧的形成和维持起决定作用v游离是指中性质点变成自由电子和正离子的过程。游离是指中性质点变成自由电子和正离子的过程。游离是指中性质点变成自由电子和正离子的过程。游离是指中性质点变成自由电子和正离子的过程。2021/9/152728作者：李长松 版权所有一、电弧的基本理论一、电弧的基本理论(一一一一)电弧的产生、维持及物理过程电弧的

49、产生、维持及物理过程电弧的产生、维持及物理过程电弧的产生、维持及物理过程2.2.2.2.电弧的形成过程电弧的形成过程电弧的形成过程电弧的形成过程由以上分析可以看出，阴极在强电场作用下发射由以上分析可以看出，阴极在强电场作用下发射由以上分析可以看出，阴极在强电场作用下发射由以上分析可以看出，阴极在强电场作用下发射电子。电子。电子。电子。发射的电子在触头电压作用下产生碰撞游离，就发射的电子在触头电压作用下产生碰撞游离，就发射的电子在触头电压作用下产生碰撞游离，就发射的电子在触头电压作用下产生碰撞游离，就形成了电弧。形成了电弧。形成了电弧。形成了电弧。在高温作用下，阴极产生热发射，并在介质中发在高温

50、作用下，阴极产生热发射，并在介质中发在高温作用下，阴极产生热发射，并在介质中发在高温作用下，阴极产生热发射，并在介质中发生热游离，使电弧维持和发展。这就是电弧形成的过生热游离，使电弧维持和发展。这就是电弧形成的过生热游离，使电弧维持和发展。这就是电弧形成的过生热游离，使电弧维持和发展。这就是电弧形成的过程。程。程。程。2021/9/152829作者：李长松 版权所有一、电弧的基本理论一、电弧的基本理论(一一一一)电弧的产生、维持及物理过程电弧的产生、维持及物理过程电弧的产生、维持及物理过程电弧的产生、维持及物理过程3.3.3.3.去游离过程去游离过程去游离过程去游离过程在电弧中，发生游离过程的