少油断路器灭弧室的灭弧过程
电气工程概论5
单柱双断口的结构 检修周期长，无火灾的危险 在110kV及以上系统取代油断路器
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（四） 真空断路器
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1、真空电弧的形成
1)扩散型真空电弧
阳极
阴极
单阴极斑点的真空电弧
扩散真空电弧外形示意图
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2)集聚型真空电弧
大量电子撞击阳极
阳极斑点 电弧电流磁场 磁压力 集聚型电弧 阳极表面温度
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2.隔离开关的典型结构
操作绝缘子 转 轴
静触头 支柱绝缘子 GN19-12(C)系列高压隔离开关
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户外型剪刀型
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户外型双柱式
GW4-220型隔离开关
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户外型三柱式
GW7-500型隔离开 关（开断状态）
GW7A—220型三柱式 隔离开关（关合状态）
石 英 砂
限流式熔断器外形
熔 丝
限流式熔断器剖面图
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五、高压负荷开关
1.负荷开关的类型
油浸式负荷开关 固体式负荷开关 压气式负荷开关 SF6负荷开关 真空负荷开关
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2.负荷开关举例
高 压 真 30 空 12 负户 荷外 开交 关流
-
FZW
FKRN12-12D压气式负荷开关
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FN5-10系列户内高压真空负荷开 关及熔断器组合电器
1）外能式灭弧装置
单压式灭弧装置
动触 头
静触头
30
2）自能式灭弧装置
气吹灭弧装置
静触头
喷口
气孔 止逆阀 气缸
动触 头 主气 室
辅助 气室 止逆阀
31
旋弧式灭弧装置工作原理
低压电工证考试题(附答案)
温馨提示：本套试卷为电工精选题库，总共300道题！题目覆盖电工常考的知识点。
题库说明：本套题库包含（选择题100道，多选题100道，判断题100道）一、单选题(共计100题,每题1分)1.低压配电线路中交流接触器可以起到( )保护。
A.过载B.短路C.失压答案:C2. 电气火灾的引发是由于危险温度的存在，危险温度的引发主要是由于( )。
A.电压波动B.设备负载轻C.电流过大答案:C3. ( )是指继电器不动作时处于断开状态的接点。
A.动断接点B.动合接点C.延时动断接点答案:B4. 直流电机主磁极上两个励磁绕组，一个与电枢绕组串联，一个与电枢绕组并联，称为( )电机。
A.他励B.串励C.并励D.复励答案:D5. 某中性点直接接地的低压220V/380V系统，发现一台电气设备发生一相碰壳，此时如人体接触电气设备，流过人体的电流为( )。
(假设人体电阻Rr为1000Ω)A.30mAB.220mAC.380mAD.1000mA答案:B6. 接在线路中尚未使用的电流互感器的二次线圈应当( )。
A.两端短接并接地B.保持开路C.两端短接D.一端接地答案:A7. 中性点直接接地系统，如电气设备发生一相碰壳，人体接触电气设备相当于发生( )。
A.单相触电B.灼伤C.两相触电答案:A8. 一般电路由( ).负载和中间环节三个基本部分组成。
A.电线B.电压C.电流D.电源答案:D9. 变压器的额定电流是指变压器绕组出线端的( )。
A.额定最大电流B.额定相电流C.额定线电流答案:C10. ( )数据选择器在信号的控制下，从多路数据中选择一路数据作为输出信号。
A.脉冲B.地址C.程序D.时钟答案:B11. 测量1Ω以下小电阻，如果要求精度高，应选用( )。
A.双臂电桥B.毫伏表及电流表C.单臂电桥D.可用表X1Ω档答案:A12. 熔断器的额定电流( )电动机的起动电流。
A.大于B.等于C.小于答案:C13. 根据安全色的含义及规定，电动机的停止按钮的颜色应采用( )。
简述开关电器中常用的灭弧方法
简述开关电器中常用的灭弧方法三相电路中，由于各种用电器的不同，产生的最大不平衡电流可能是额定电流的几倍，而过电流又是引起火灾的主要原因之一。
在发生过电流时，由于开关触头的作用，电流便以较小的电流I(相量和为对于每个发生过电流的回路来说，只要在灭弧罩上有足够的动触头，而静触头的作用只是防止过大的电流直接通过触头，并保证其他灭弧介质(如间隙)在允许的时间内放电，或者将已经产生的电弧熄灭即可。
常用的灭弧方法有：间隙灭弧、水灭弧和气体灭弧等三种。
(1)间隙灭弧利用空间场所使正常工作时不带电的金属材料(一般采用空气)，按电弧的走向形成一个气体间隙的灭弧方法称为间隙灭弧。
①自间隙法；②外间隙法；③自持放电法。
(2)水灭弧用水来熄灭电弧的灭弧方法叫做水灭弧。
在交流电弧的弧柱长度与弧柱截面积之比小于1.2的情况下，可以将电弧稳定地停留在空气间隙内，在长间隙的底部造成很高的气压，促使弧柱中的电子作快速运动，再从阴极表面逸出时与氧分子发生碰撞而发热。
在这种发热和发光的反复作用下，空气被电离成正离子和电子，弧柱被冷却，可防止电弧重燃。
因此，这种灭弧方法适用于短路电流的断路器以及高压电器的电弧熄灭。
对于中小容量电动机的过负荷电流或短路电流，可采用间隙水灭弧。
(3)气体灭弧在空气不足的条件下，靠气体本身的压力形成电弧的熄灭过程。
此方法可分为两种类型，即机械吹扫和电磁吹扫。
气体吹扫适用于电动机的启动和运行过程中的电弧灭弧，在断路器灭弧室或操作机构中采用压缩空气或二氧化碳进行吹扫。
电磁吹扫用于三相弧垂的控制，也可用于真空断路器和少油断路器的电弧熄灭。
实践表明，由于电弧与绝缘的直接作用而产生的热损耗是发生电弧熄灭时的主要热损耗。
所以提高电弧的热损耗速率，对防止电弧重燃是十分重要的。
下面是某些常用的灭弧装置的特点：①电弧熄灭电压高，是用于空载电动机转子灭弧时的灭弧装置。
②电弧熄灭后，能迅速恢复操作电压，防止因电弧再次引燃而引起电气火灾。
断路器灭弧
断路器灭弧原理和灭弧室一．电弧：电弧或弧光放电是一种物理现象，也是气体放电的一种形式。
开关设备在分断时，会在触头间产生电弧，此时电路中的电流继续流通，直到电弧熄灭，触头间隙成为绝缘介质后，电流才被断开。
发生在开关设备中的电弧简称为开关电弧。
所谓开关作用，就是在具有一定电位的导体电路的一部分上进行导体与绝缘体的相互迅速变化。
1．电弧的组成除正负两极外，整个电弧可以分成三个区域：阴极位降区域、弧柱和阳极位降区域。
2．电弧柱的游离过程在外界能量的作用下，使大量的电子从围绕原子核的轨道上脱离出来，并成为自由电子。
这种从气体中性粒子（原子或分子）中分离出自由电子和正离子的现象称为游离。
游离的结果就变成一个带负电荷的电子和一个带正电荷的离子。
由于自由电子不断碰撞形成游离，碰撞游离不断进行，使得介质中带电质点大量增加，呈现很高的导电，于是在在外加电压作用下，触头间介质被击穿开始导电，形成电流，同时也因发热而发光，这就产生了电弧；由于电弧弧柱温度很高可达5000～13000℃，就产生了热游离和光游离。
游离方式有碰撞游离；热游离；光游离。
影响游离的因素主要有温度；介质的游离电位——游离所需的能量；气体压力。
3、电弧的的去游离（消游离）使弧柱中的游离程度减小，直至电弧熄灭、间隙恢复成绝缘介质的过程，称为去游离（消游离）。
消游离的方式主要有：复合和扩散。
两种带异性电荷的质点互相接触而形成中心质点，称为复合（正负电荷中和）。
在电极表面发生的称表面复合，在间隙空间中发生的称空间复合，空间复合一般在离子间进行称间接空间复合。
复合最主要因素为温度，温度下降时，复合速度就迅速增快。
带电粒子从电弧间隙中散出到周围介质中去，称为扩散，扩散是双极性的，弧柱的直径对扩散影响最大，弧柱直径越小，扩散越强烈。
4、开关电弧的产生强电场发射——热电子发射——碰撞游离——热游离——形成电弧电流。
最终靠热游离维持电弧。
5、交流电弧电弧电流有过零现象，有电压恢复过程和介质强度恢复过程。
油断路器
结构和特点
三、油断路器的操作机构来自 CY型液压操动机构l、4、6、8、9、11、2l、25、26－管道；2－过滤油；3－油泵；5、17－逆止阀； 7机构主要由机构箱、储压筒、阀系统、工作缸、油泵、控制板等组成 －储压筒；l0－管接头；12－一级控制阀；l3－工作缸；14－活塞；15－一级启 动阀；16－泄油孔；18－二级启动阀；19－二级阀钢球；20、24－排油孔； 22－分闸阀钢球；23－保持阀；27－合闸电磁铁；28－分闸电磁铁； 29－电触点压力表；30－微动开关；31－辅助开关；32－高压放油阀
二、油断路器的结构
中间机构
1－导电杆铜钨触头；2－导电杆； 3－法兰；4－手孔盖； 5、7、10、14－联板； 6－轴销孔；8－导电杆背帽； 9－连接轴销；11、29－垫圈； 12－绝缘拉杆；13－轴销： 15－滑动轴销；16－滚轮； 17、18－滑道；19－连接轴； 20－法兰螺栓；2l－密封垫； 22－法兰：23－卡固弹簧； 24－支持瓷瓶；25、26－轴套； 27－滚轮；28－开口销
1－阀杆；2、5－密封圈； 3－钢球；4－弹簧；6－平垫圈；7 1－压盖螺栓； 2－黄铜垫圈； －管接头； 8－球托 3－密封圈；4、9－缸帽； l、 11 2－帽；3－上磁轭；4，7－铁心；5－线圈； 5、 7－垫圈； －“O”型密封圈； －下磁轭； 82 －阀杆； 93 、 12 －弹簧垫圈；4 l0 －圆头螺栓 6 －缸体； 8－活塞； 10 －螺孔 l6 、 l0－接头； －阀杆； 、 7－复归弹簧； －阀座；
一、油断路器的灭弧原理
以开断电路为例，过程可分为： 过程可概括为：
（ ）动、静触头分离的瞬间在触头之间产生电弧。 1 （ 1）产生电弧。
（ ）绝缘油在电弧的高温作用下，被迅速蒸发和分 2 （ 2）在电弧周围形成混合气泡。 解成油蒸汽和其他气体，在电弧周围形成混合气泡。 （约有 3）增强了复合，加强了去游离作用；加强了对 70%～80%是具有强烈冷却作用和扩散作用的氢气。 （3）气体被密封在灭弧室内，使灭弧室内压力不断 弧柱的冷却作用。 增高，电弧中游离质点的浓度增加，增强了复合， 加强了去游离作用。由于温度和压力差，气泡内产 （4）电弧熄灭。 生剧烈的扰动，加强了对弧柱的冷却作用。 结论：油断路器是一种自能式断路器，即是利用电弧 （4）随着触头间距的增大，电弧被拉长，在电弧电 本身的能量来熄灭电弧。 流过零时，断口间的介质强度很快恢复，使电弧熄 采用各种类型的灭弧装置，可提高介质强度的恢复速 灭。 度，缩短燃弧时间。如横吹灭弧室、纵吹灭弧室以及纵横 吹灭弧室等。
SF6_断路器基本结构
3、定开距灭弧室的灭弧过程
(1) (2) (3) (4) 断路器合闸状态 断路器压气过程 断路器开断短路电流过程 断路器熄灭电弧后的分闸状态
(1) 断路器合闸状态
如图 -3(a) 所示 , 动触 头 2 跨接于两个静触头 3 和 5 之间 ,构成电流的 通路。
(2) 断路器压气过程
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(3) 吹弧过程
动、静弧触头刚刚分离并 已产生电弧 , 随着动触头 3 及运动系统继续向下运 动 , 压气缸 5 中的SF6 气体一方面继续被压缩 , 同时高压气体经被打开的 喷嘴 8 吹向被拉长的电 弧 , 当电流过零时就被熄 灭如图 -1(c) 所示。
(4) 分闸状态
当电孤熄灭之后 , 动触 头 3 及运动系统继续运 动到分闸位置 , 如图 － 1(d) 所示
2、定开距灭弧室的灭弧原理
断路器的触头由两个带喷嘴的空心静触头和动触头 组成。断路器的弧隙由两个静触头保持固定的开 距 , 故称为定开距灭弧室。 在合闸位置时 , 动触头跨接于两个静触头之间 , 构 成电流的通路。由绝缘材料制成的固定活塞 和与 动触头连成整体的压气缸围成压气室。当分闸操作 时 , 操动机构通过绝缘拉杆使压气 缸随同动触头 运动 , 使压气室内的 SF6 气体受到压缩 , 建立高 气压 , 当喷嘴被打开后 , 高压气体形成高速气流吹 向电弧 , 使电弧强烈冷却而熄灭。操动机构通过绝 缘拉杆 , 带动动触头和压气缸组成的可动部分继续 运动到分闸位置。
在开断电流时 , 由操动机构通过绝缘拉杆 7 使带 有动触头 3 和绝缘喷嘴 8 的压气缸 5 运动 , 使其 内部的 SF6 气体受到压缩 , 建立高气压 , 并使高 压气体形成高速气流经喷嘴 8 吹向电弧 , 使电弧 强烈冷却而熄灭。
高压设备介绍
图13 FN3-10RT户内压气式负荷开关外形
（1) 结构组成
1) 上绝缘子兼汽缸是一个简单的灭弧室，不仅起到支持绝缘子的作用， 而且其内部气缸，装有传动机构传动的活塞。
加电压虽然很快恢复，但触头间隙不会再被击穿，真空电弧在电流第 一次过零时就能完全熄灭
M-G VCB 規格表
額定電壓 絶緣等級 rms impulse KV 1.2 /50μs 12KV 28 75 24KV 50 125
12.5KA 630A,1250A,2500A 16KA 630A,1250A,2500A 遮斷容量 25KA 630A,1250A,2500A 630A,1250A,2500A 1sc 31.5KA 630A,1250A,2500A 40KA 630A,1250A,2500A
断路器的全型号和含义如下：
1.油断路器（OCB) 油断路器的静触头和动触头均浸泡在绝缘油里，通断电路时， 依靠电弧产生的热量使灭弧装置内的绝缘油压力升高，从而吹灭触 头之间产生的电弧。
（1）高压少油断路器(SW、SN型)
一般6kV～35kV户内配电装置中主要采用的高压少油断路器是
我国统一设计、推广应用的一种新型少油断路器。按其断流容量（Soc） 分有I、II、Ⅲ型。断流容量SN10-10I型Soc为300MVA；SN10-10Ⅱ型 Soc为500MVA；SN10-10Ⅲ型Soc为750MVA。
想设备。因此，虽然价格较贵，在要求频繁操作和高速开断的场合， 尤其是安全要求较高的工矿企业、住宅区、商业区等被广泛采用。 （2）分类： 根据其结构分有落地式、悬挂式、手车式三种形式；按使 用场合分有户内式和户外式。 （3）ZN3-10型真空断路器的外形结构如图4所示
图4 ZN3-10型真空断路器外形 1－上接线端子（后出线） 2－真空灭弧 室 3－下接线端子（后出线） 4－操动 机构箱 5－合闸电磁铁 6－分闸电磁铁 7－断路弹簧 8－底座
少油断路器的灭弧原理和主要结构
少油断路器的灭弧原理和主要结构少油断路器是一种常用的高压，大电流开关设备，用于断开和接通交流电路中的电流。
其具有灭弧性能好、操作可靠等优点，广泛应用于工业生产和电力系统中。
下面我们将详细介绍少油断路器的灭弧原理和主要结构。
1. 灭弧原理少油断路器的灭弧原理是通过使用特殊的介质，将电弧的能量迅速吸收和消耗，以从根本上灭弧，保护电气设备和人员的安全。
（1）介质选择：少油断路器采用的主要是高度纯净的轻质矿物油作为灭弧介质。
这种油具有很高的绝缘性能和灭弧性能，可以有效吸收和消耗电弧的能量。
（2）电弧吸收和消耗：当电路发生短路或过载时，电弧会在断开点之间产生。
在断开点之间的电弧会导致电路的短路和能量的丧失，如果不及时灭弧，会对设备和系统造成严重的损坏。
少油断路器的灭弧过程如下：当触点分离时，断开点之间会形成一定的间隙。
在电弧形成的瞬间，电弧能量会迅速吸引油中的离子和粒子，形成导电通道，电离空气，形成气体电弧。
与此同时，高温产生的蒸汽和气体会进一步膨胀，并以高速喷出的形式将电弧推离断开点。
油中的离子和粒子在电弧高温作用下，会迅速分解和化学反应，进一步将电弧的能量吸收和消耗。
通过高度纯净的轻质矿物油的吸收和消耗，油中的能量转化为声能和热能，实现了电弧的灭灭。
这种灭弧方式非常有效，可以在极短的时间内灭弧，保护电路的正常工作。
2. 主要结构少油断路器的主要结构包括开关部分、弧灭部分和操作与控制部分。
（1）开关部分：开关部分是少油断路器的主要组成部分，其主要包括主触头、固定触头、动触头、触头接触面、触头弹簧等。
主触头和动触头通过弹簧连接，当断路器处于闭合状态时，主触头和动触头相接。
当发生短路或过载时，主触头和动触头分离，产生电弧。
（2）弧灭部分：弧灭部分是少油断路器实现灭弧功能的核心部分，其主要包括灭弧室、油箱、灭弧物质等。
灭弧室位于开关部分的上方，油箱作为油的储存和油冷却的设备。
灭弧物质通常采用高度纯净的轻质矿物油，具有较好的灭弧性能。
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少油断路器灭弧室的灭弧过程
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少油断路器灭弧室的灭弧过程
为了提高其开断能力，油断路器在触头周围装设了用绝缘材料制成的灭弧室。
油断路器的灭弧室利用油分解产生的气体形成高速气流对电弧进行强烈气吹而使之熄灭。
其工作特点是开断电流愈大，则单位时间内产生的气体愈多，灭弧室中的压力愈高，吹弧力量愈强，因而燃弧时间也愈短；当开断电流减小时，吹弧力量相应减弱，于是燃弧时间增大。
灭弧室装在高强度的绝缘简中，由灭弧片组成，各灭弧片之间隔开一定的距离形成油囊。
灭弧室上部为静触头，分闸时动触头向下运动，当触头分开时，在触头间产生电弧，电弧被圆柱形气泡包围着，气泡壁由灭弧室油囊中的油形成。
由于电弧到气泡壁的距离很短，故油强烈地冷却电弧，使电弧的能量消耗于油的分解和气化上，产生大量气体。
随着动触头向下运动，高压气体通过灭弧片中间的圆孔向上对电弧进行纵吹，待动、静触头之间的距离足够长时，电弧即能熄灭。
纵吹灭弧室结构简单，气体排出的方向与触头运动方向相反，有利于电弧的冷却，但燃弧时间较长，灭弧后新鲜油不易补充，不利于重合闸。
少油断路器的灭弧室结构形式较多，除了纵吹灭弧室外，还有横吹、纵横吹等形式的灭弧室。
当断路器分断有电流的电路时，动、静触头分离产生电弧。
随着动触
杆向下运动，电弧被拉人灭弧室依次与油囊中的油接触，使油蒸发、分解形成高压油气泡，在压力差的作用下，高压油气通过灭弧片中心的圆孔连续对电弧向上纵吹，使电弧冷却并熄灭。
属于自能式灭弧的油断路器，其灭弧能力与电弧电流大小有关。
电弧电流越大，电弧能量越大，产生的油气压力越高，吹弧越强烈，灭弧能力越强。
电弧电流小，则灭弧能力弱，电流过零时弧隙介质介电强度小容易复撼，开断电容电流时还会出现过电压。
为提高油断路器开断小电流电弧的能力，在现代的少油断路器中，设置压油活塞装置。
静触头座内装压油活塞后，触头分离时，弹簧力推动活塞向下运动，将活塞下面的油压人弧隙中，可以消除“真空”现象，迅速提高弧隙的绝缘强度，有利于小电流电弧的熄灭。
断路器也采用逆流原理，导电杆采用下拉式。
即分闸导电杆向下运动，电弧产生的高温高压油向上喷，将电弧中的带电质点迅速向上排出弧道，有利于弧隙绝缘强度的迅速恢复。
导电杆向下运动，将电弧向下拉，与弧根接触的是下部冷油，可以降低电弧和触头的温度，使热游离减弱。
同时向下运动，总有一部分冷油向上挤进灭弧室，形成附加机械油吹，对熄灭小电流电弧极为有利。
少油断路器灭弧室中油量较少，在额定断流容量下，开断一两次后，灭弧室中的油就炭化变黑了，油的绝缘强度将降低。
故少油断路器不适合频繁操作。