核电厂电力系统第二章 开关电器与导体

利用金属灭弧栅灭弧(将长电弧分成多个短电弧 利用金属灭弧栅灭弧 将长电弧分成多个短电弧); 将长电弧分成多个短电弧 利用与固定绝缘介质接触灭弧;利用窄缝灭弧 利用与固定绝缘介质接触灭弧 利用窄缝灭弧
2.2 熔断器 熔断器（fuse）
1、作用 、
熔断器是最简单的保护电器。串联接入被保护电路， 熔断器是最简单的保护电器。串联接入被保护电路， 发生短路、过负荷时，熔断器熔体熔断， 发生短路、过负荷时，熔断器熔体熔断，保护电路中其他 设备的安全。 设备的安全。 2、符号 FU， 、 ， RD
几种低压开关作用的比较
隔离 通断正常工 过负荷 短路保 欠电压 作电流 电压 保护 护 保护 无灭弧罩× × × × 无灭弧罩× √ 有灭弧罩 √ × × × 交流 √ √ 直流× 直流× × × √ √ √ × √ √ √ √
刀开关 接触器 磁力启动器 低压断路器 (自动空气开关 自动空气开关) 自动空气开关
（2）高压熔断器 ）
户内（ 型 户内（RN型）
1-熔管 熔管 2-端盖 端盖 3-顶盖 顶盖 4-瓷心 瓷心 5-熔体 熔体 6-小锡球 小锡球
1-熔体，2-静触头座 熔体， 静触头座 熔体 3-绝缘子，4-底座 绝缘子， 底座 绝缘子 5-接线端 接线端
7-石英砂 石英砂 8-指示熔体 指示熔体 9-熔断指示器 熔断指示器
1 2 3 4 5 6 7 额定开断电流 额定电流 改进型： ， 改进型：G， 手车式： 手车式：C 额定电压 设计序号 户内： ， 户内：N， 户外： 户外：W 断路器类型
（2）技术参数 ）
（1）额定电压 ） （2）最高工作电压 ） （3）额定电流 ） （4）额定开断电流 ） （5）动稳定电流 ） （6）热稳定电流 ） （7）关合电流 ） （8）分、合闸时间 ） （9）自动重合闸性能 ）
2、电弧的形成 、
触头接触电阻增大 热电子发射 → 开关触头打开 → 强电场（ 5 ~ 106V / cm） 强电场发射 10 →
电子加速到足够大 → 从阴极表面发射电子 → 电子积累能量足够大
→ 碰撞游离，产生新的正离子和自由电子
继续碰撞 → → 形成电流（电弧） 游离
发热使温度足够高 → → 热游离，维持电弧燃烧 中性质点无规则运动
支柱式
220KV断路器结构
灭弧室 接线板
接线板 支柱
传动箱
控制箱
落地式
变开距灭弧室
电晕环
柱型绝缘子
底座
定开距灭弧室
（5）真空断路器 ）
真空断路器灭弧室
真空度：出厂 真空度：出厂——133*10-7Pa；运行中 ；运行中——133*10-4Pa 电弧的产生——金属蒸汽 电弧的产生 金属蒸汽 电弧的熄灭 （１）真空作为绝缘和灭弧介质——介质击穿电压高 真空作为绝缘和灭弧介质 介质击穿电压高 （２）开距小——均匀电场 开距小 均匀电场 （３）触头：材料、形状（磁吹）、截面（均匀电场） 触头：材料、形状（磁吹）、截面（均匀电场） ）、截面 改善电场、 （４）屏蔽罩——改善电场、吸附带电质点、保护绝缘外壳 屏蔽罩 改善电场 吸附带电质点、
户外高压——有填料 有填料 户外高压
户外型（跌落保险） 户外型（跌落保险）——喷溅式 喷溅式
1-熔管， 熔管， 熔管 2-熔体， 熔体， 熔体 3-上触头， 上触头， 上触头 4-绝缘瓷套管， 绝缘瓷套管， 绝缘瓷套管 5-下触头， 下触头， 下触头 6-端部螺栓 端部螺栓 7-紧固板 紧固板
2.3 低压开关
（2）符号 ）
K
（3）技术参数 ）
额定电压，额定电流，动稳定电流， 额定电压，额定电流，动稳定电流，热稳定电流
CJ10型交流接触器 型交流接触器
典型电路
2、磁力起动器 、 （1）作用 ）
专门用于控制电动机启动、停止、正反转， 专门用于控制电动机启动、停止、正反转，具有过负荷 保护、欠电压保护能力，但不具有短路保护能力，又称低 保护、欠电压保护能力，但不具有短路保护能力， 压电磁开关。 压电磁开关。
户内（ 型 户内（RN型）： 通用型——RN1型 型 通用型 用于电动机、变压器、线路、配电盘、电容器等 用于电动机、变压器、线路、配电盘、 实现短路保护、 实现短路保护、过负荷保护 根据保护特性选择 专用型——RN2型 型 专用型 用于电压互感器 实现短路保护 根据机械强度选择， 根据机械强度选择，材料电阻率大
优点： 优点：1）绝缘性能好；2）灭弧性能好；3）热、化学稳定 绝缘性能好； 灭弧性能好； 性好； 无爆炸危险。 性好；4）无爆炸危险。 缺点： 缺点：1）需要SF6气体压力监视装置；2）对SF6气体纯度和 需要SF6气体压力监视装置； SF6气体压力监视装置 SF6气体纯度和 含水量要求高； 需要SF6气体回收装置 SF6气体回收装置。 含水量要求高；3）需要SF6气体回收装置。 SF6断路器 断路器 优点：开断能力强，断口开距小，开断时间短，体积小， 优点：开断能力强，断口开距小，开断时间短，体积小， 重量轻，维护工作量小，噪音低，寿命长等， 重量轻，维护工作量小，噪音低，寿命长等， 缺点：但结构复杂，金属消耗量大，制造工艺、 缺点：但结构复杂，金属消耗量大，制造工艺、材料和密 封要求高，价格高等。 封要求高，价格高等。
（2）保护特性 ）
I
极限开断电流
短路——瞬时熔断 瞬时熔断 短路
短路电流
I1 I2
过负荷——反时限熔断 过负荷 反时限熔断
熔体的额定电流
t1 t2
正常——不熔断 不熔断 正常
t
（3）保护的选择性 ）
FU0
上一级——熔体额定电流大 熔体额定电流大 上一级 下一级——熔体额定电流小 熔体额定电流小 下一级 既保证可靠性又保证选择性 配合方式： 配合方式： 在熔断时间相同的情况下， 在熔断时间相同的情况下，约3 倍
第2章 开关电器与导体 章
2-1 开关电器中的电弧
1、电弧的定义及特点 、
定义： 定义：电弧是一种介质放电现象 特点： 特点： （1）电弧具有较高的电导（弧柱区电场强度低）。触头间 ）电弧具有较高的电导（弧柱区电场强度低）。触头间 ）。 只要有电弧，就仍有电流，电路就没有断开。 只要有电弧，就仍有电流，电路就没有断开。 （2）电弧的温度极高。外层达3000ºC~4000ºC，弧心达 ）电弧的温度极高。外层达 ， 6000ºC ~7000ºC，乃至上万度，会烧损触头及设备，甚至 ，乃至上万度，会烧损触头及设备， 引起爆炸。 引起爆炸。 （3）电弧电流密度大（10000A/cm2）。 ）电弧电流密度大（
（2）符号 ）
K
（3）技术参数 ）
额定电压，额定电流，额定开断电流，动稳定电流，热稳定 额定电压，额定电流，额定开断电流，动稳定电流， 电流
（4）分类 框架式（万能式） 一般型 直流 ）
装置式（塑壳式） 快速型 交流
（5）工作原理 ）
1-主触头， 主触头， 主触头 2-辅助触点， 辅助触点， 辅助触点 3-钩杆， 钩杆， 钩杆 4-搭钩， 搭钩， 搭钩 5-过电流脱扣器线圈， 过电流脱扣器线圈， 过电流脱扣器线圈 6-过电流脱扣器衔铁， 过电流脱扣器衔铁， 过电流脱扣器衔铁 7、10-弹簧， 弹簧， 、 弹簧 8-欠电压脱扣器线圈， 欠电压脱扣器线圈， 欠电压脱扣器线圈 9-欠电压脱扣器衔铁， 欠电压脱扣器衔铁， 欠电压脱扣器衔铁 11-分闸按钮， 分闸按钮， 分闸按钮 12-分闸弹簧 分闸弹簧
扩散——弧柱内带电粒子逸出弧柱，进入周围介 弧柱内带电粒子逸出弧柱， 扩散 弧柱内带电粒子逸出弧柱 质。
措施：吹弧，弧柱内外温差大形成热传递。 措施：吹弧，弧柱内外温差大形成热传递。
灭弧条件1 灭弧条件1：去游离 >Байду номын сангаас游离
Uh
（2）交流电弧的熄灭 ） • 弧隙介质击穿电压 j 弧隙介质击穿电压U
弧隙电压分布 近阴极效应
3、电弧的熄灭 、 （1）电弧中的去游离 ） 复合——异号带电粒子彼此靠近聚合在一起，互 复合 异号带电粒子彼此靠近聚合在一起， 异号带电粒子彼此靠近聚合在一起 相中和，形成中性质点。 相中和，形成中性质点。
措施：吹弧，将电弧挤入绝缘窄缝，增加压力，加大密度。 措施：吹弧，将电弧挤入绝缘窄缝，增加压力，加大密度。
1、接触器 、 （1）作用 ）
用来远距离接通或断开低压电路中负荷电流。 用来远距离接通或断开低压电路中负荷电流。广泛使 用在频繁起动及控制电动机的回路中， 用在频繁起动及控制电动机的回路中，但不宜用于具有导 电性灰尘多，腐蚀性强或有爆炸性气体的环境中。 电性灰尘多，腐蚀性强或有爆炸性气体的环境中。 不具有过负荷保护、短路保护能力，但三极交流 不具有过负荷保护、短路保护能力， 接触器具有欠电压保护能力。 接触器具有欠电压保护能力。
3、构成 、
（1）熔管：绝缘纤维，电工瓷 ）熔管：绝缘纤维， （2）熔体：铅、锡，锌，合金 ）熔体： （2）支持固定熔管的载流部分：铜， ）支持固定熔管的载流部分： 铝 （3）绝缘底座：电工瓷，环氧树脂 ）绝缘底座：电工瓷，
4、技术特点 、 （1）参数 ）
额定电压，额定电流， 体的额定电流，极限开断 额定电压，额定电流，熔体的额定电流，极限开断电流
（2）组成 ）
由三极交流接触器、 由三极交流接触器、热继电器和按钮开关等组合而成
（3） 技术参数 ）
额定电压 ，额定电流 ，动稳定电流 ，热稳定电流
典型电路
3、自动空气开关 、
（1）作用 ）
低压开关中性能最完善的，不仅可以切断电路的负荷 低压开关中性能最完善的， 电流，而且可以作为短路、过负荷、欠电压保护， 电流，而且可以作为短路、过负荷、欠电压保护，不宜频 繁操作。 繁操作。
（7）构成 ）
触头系统 灭弧装置 脱扣器 自由脱扣装置
触头系 统
灭弧罩
自由脱扣 在合闸过程中或合闸于短路点时，能可靠实现跳 在合闸过程中或合闸于短路点时， 闸