【正文】 路器漏油的幾率。它由多個隔弧片組成多級油囊，當動觸頭與靜觸頭分離向下運動時，在滅弧片中心孔部位燃燒。 2． SW— 110型斷路器 SW— 110型斷路器由三個獨立的 Y形單元組成，每個 Y形單元構(gòu)成一相的斷路單元。 當導(dǎo)電桿 11接近合閘位置時，合閘緩沖彈簧被壓縮，進行合閘緩沖。 分閘時，在操動機構(gòu)中的分閘電磁鐵作用下，解開合閘保持機構(gòu)的鉤鉸，由于分閘彈簧的作用，主軸 4轉(zhuǎn)動，經(jīng)四連桿機構(gòu)轉(zhuǎn)動斷路器各相的轉(zhuǎn)軸 14，將導(dǎo)電桿 11向下拉動，動、靜觸頭分離，觸頭間產(chǎn)生電弧，電弧在滅弧室 10中熄滅。本節(jié)主要介紹 10 kv及110kv兩種少油斷路器的結(jié)構(gòu)。 (三 )少油斷路器的典型結(jié)構(gòu) 油斷路器有多油、少油之分，多油斷路器與少油斷路器采用工作原理相同的滅弧室。 開斷小電流的燃弧時間與大電流相同，在 10 kv斷路器中燃弧時間不超過 20ms。環(huán)吹滅弧室開斷大電流時采用的是自能式滅弧原理，開斷小電流是外能式。在橫吹滅弧室中，由于開斷大電流時氣吹效果很強，電弧在氣吹作用下拉得很長，電弧電壓很高，電弧能量很大，觸頭燒損與噴油、噴氣現(xiàn)象必然嚴重。分斷時，動觸頭向下運動，動、靜觸頭間產(chǎn)生電弧。 3．環(huán)吹滅弧室 環(huán)吹滅弧室出現(xiàn)于 20世紀 60年代，在 10 kv少油斷路器中應(yīng)用，滅弧效果良好。滅弧室上部為靜觸頭，動觸頭 (導(dǎo)電桿 )向下運動，觸頭分開后產(chǎn)生電弧，電弧使油蒸發(fā)和分解出大量氣體。 這種滅弧室采用橫吹、縱吹和機械油吹三者相結(jié)合的滅弧結(jié)油斷路器的滅弧室結(jié)構(gòu)，所以滅弧性能好，在開斷大電流時，采用連續(xù)橫吹的原來，電弧在第一、二、三橫吹作用，以及縱吹油囊的縱吹作用，使電弧熄滅；在開斷更小的電流時，由附加油流速道的機械油吹作用，使電電弧熄滅。隨著導(dǎo)電桿的向下運動，先后打開第一、二、三等橫吹口和下面的縱吹囊，滅弧空室存的高溫高壓氣體及油蒸氣以高速分別由第一、二、三個橫吹口和縱吹囊排出，產(chǎn)生強烈的橫吹與縱吹效應(yīng)。 1．縱橫吹滅弧室 圖 10 kv SN10— 10I型少油斷路器滅弧室結(jié)構(gòu)。②外能吹弧火弧裝置。不過當壓力超過油的容器和滅弧裝置的機械強度時，將會產(chǎn)生爆炸。特別是在交流電弧電流過零時，這種作用更為強勁。氣體組成大致如下：氫氣 70％ ~80％，乙快 15％一 20％，甲烷、乙烯占 5%一 10％。此外還應(yīng)考慮環(huán)境濕度、風(fēng)、雨、污穢、地震等多方面因素對斷路器工作的影響。 C，額定電流應(yīng)減少％；每降低 1度，額定電流可增加 %，但最大不得超過 20％。密封材料在低溫下會出現(xiàn)性能劣化，造成電器設(shè)備的漏氣漏油。高海拔地區(qū)空氣稀薄，散熱差，允許通過的電流應(yīng)該減小一些 在我國，海拔低于 1000m的地區(qū)僅占全四面積的 35％，但全國 90％以上的變電站都在此地區(qū)內(nèi)，所以有關(guān)標準規(guī)定，一般電器設(shè)備的使用環(huán)境按海拔低于 1000m及2500m兩檔考慮。例如在海拔 1000 m以下能承受工頗耐壓 42kv， 1分鐘的高壓電器，在海拔超過 3000m的地區(qū)，只能耐壓 38kV。 對斷路器來說，額定動穩(wěn)定電流 idw (極限通過電流 )、額定熱穩(wěn)定電流 Ire、額定開斷電流 Iek、額定短路關(guān)合電流 Ieg(峰值 )都是同一短路電流在不同操作情況下或不同時刻出現(xiàn)的電流有效值或峰值。 2．電流 斷路器在長期通過工作電流時，各部分溫度不得超過允許值。 (二 )一般電氣性能方面 高壓斷路器既然要長期裝設(shè)在電力系統(tǒng)中，就應(yīng)能承受各種電壓、電流的作用而不致?lián)p壞。 為了加長斷路器的檢修周期，斷路器還應(yīng)有足夠的電壽命 (允許連續(xù)分合短路電流或負荷電流的次數(shù) )。標志這方面分合能力的主要參數(shù)是額定電壓 ue，分合架空輸電線路和電力電纜的長度 (km)以及變壓器、電容器組的容量等。要在很短的時間內(nèi)，可靠地連續(xù)分合幾次短路故障，因此也就增加了斷路器的工作負擔。 在電力系統(tǒng)輸電線路中因雷擊閃電和鳥害等將發(fā)生大量的瞬時性故障，對此，自動重合閘是提高供電可靠性的有力措施。當斷路器關(guān)合有預(yù)伏故障的電路時．在關(guān)合過程中，通常在動、靜觸頭尚未機械接觸前， 觸頭間隙在電壓作用下即被擊穿 (稱為預(yù)擊穿 )，隨即出現(xiàn)短路電流，短路電流產(chǎn)生的電動力往往對斷路器的關(guān)合產(chǎn)生很大的阻力。 2．快速開斷 電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障后，要求繼電保護系統(tǒng)動作越快、斷路器開斷越快越好。除了要求斷路器能開斷工作電路外，尤其要求斷路器能開斷各種形式的短路故障電路，因為短路電流要比正常負荷電流大得多，這時電路最難開斷。執(zhí)行操動機構(gòu)對斷路器的操作。它多由鋼材、電工瓷、密封緊固件等組成，殼體構(gòu)架必須滿足斷路器在電氣絕緣方面、機構(gòu)動力學(xué)方面以及工作環(huán)境的各種要求。滅弧用絕緣介質(zhì)可以是變壓器油、專用開關(guān)油、SF6氣體、壓縮空氣或真空等。在動靜觸頭間隙發(fā)生電弧時，一般被限制在具備滅弧裝置的滅弧室中，電弧在滅弧室中被縱向或橫向吹長、冷卻而熄滅。用來實現(xiàn)電路通斷的重要部件，觸頭閉合則電路關(guān)合，觸頭分離則電路開斷。瞬態(tài)部分即瞬態(tài)恢復(fù)電壓以高頻振蕩形式出現(xiàn)，其振蕩頻率與電網(wǎng)參數(shù)省關(guān)。當 tm＝ 1/2f0時，恢復(fù)電壓達最大值，等于電流過零時電源電壓的兩倍。 a1a2為待定常數(shù)，由初始條件決定。這樣可以用圖 2． 17的電路來分析電壓恢復(fù)過程。因此斷路器 DL斷口電壓恢復(fù)過程，就是交流電壓 u通過 R、L對電容 C充電的過程。當在斷路器出口發(fā)生單相短路時， Zf被短接，斷路器中通過單相短路電流 id1，其波形如圖，其中 u為電源電壓。除電阻性電路外，開斷和閉合其他性質(zhì)的電路時．均將在系統(tǒng)中引起暫態(tài)過程，出現(xiàn)異常的電壓和電流，危害設(shè)備的安全運行。 此外，還可利用把電弧分成許多支并聯(lián)細電弧或增大復(fù)合表面等方法強制熄弧。 圖 2． 13(b)中，電弧在缺口鋼片 (柵片 )A處流動。磁吹法熄弧多用于直流斷路器中，交流真空斷路器也采用磁吹法滅弧，在本章第四節(jié)將給以介紹。 (3)用磁吹法滅弧。 (2)采用未游離的流體 (如油或壓縮空氣等 )吹動電弧。在第三次過零時，由于介質(zhì)恢復(fù)強度曲線高于恢復(fù)電壓曲線 uhf，電弧熄滅。由于曲線 ujf1與電源電壓 u有交點，所以在－ t1時電弧重燃，此時 ujf1＝ uhf。一為弧隙游離狀態(tài)逐漸消失，向介質(zhì)狀態(tài)轉(zhuǎn)化。 圖 2， 4(b)中，由于介質(zhì)恢復(fù)強度曲線 ujf高于電壓恢復(fù)曲線 uhf，兩曲線沒有交點，所以電弧不會重燃。從電弧電流在前半周熄滅時起，到后半周重新燃弧時止的一段時間，稱為零休期間。出于電弧的熱游離相當強，特性曲線 AB段是下降的。因此，交流電弧一直處于動態(tài)過程，并且在電流過零時電弧自行熄滅，以后在一定條件下又重燃。 在使用開關(guān)電器開斷或閉合電路時。 當游離與去游離處于動平衡狀態(tài)，電弧穩(wěn)定燃燒，di/dt=0時，由 ()式有 若將 f(i)＝ EiR定義為電路的伏安持性， uh定義為電弧的靜伏安特性。 顯然，只有當加列電極上的電壓總是大于陰極區(qū)電壓降時，才會產(chǎn)生電弧。 在陰極區(qū)和陽極區(qū)以外的弧柱部分，正負電荷的數(shù)量大約相等，其電導(dǎo)近似為一不變的常數(shù)。 在靠近陰極的“陰極區(qū)”內(nèi)，正離了不斷地消失，使電弧在這一區(qū)域內(nèi)的電導(dǎo)變小，形成陰極區(qū)電壓降。同時該強電場也可以把帶電正離子加速，使其和陰極表面碰撞，從陰極打出自由電子。這些原子從電弧區(qū)域擴散到周圍氣體介質(zhì)中，然后再結(jié)合成分子而釋放分解時吸收的熱能。擴散使電弧內(nèi)的正離子數(shù)目減少，使電弧的電導(dǎo)變小，加強電弧的去游離。當觸頭間電壓接近零時，復(fù)合特別強烈。 游離氣體的去游離作用由下述因素造成： (1)復(fù)合。 (3)電弧是等離子體，質(zhì)量極輕，極易改變形狀（電孤區(qū)內(nèi)氣體的流動包括自然對流及外界甚至電弧電流本身產(chǎn)生的磁場都會使電弧受力，改變形狀，有的時候運動速度可達每秒幾百米）。 (2)電弧是一種自持放電現(xiàn)象。 二、電弧的特點 (1)電弧是強功率的放電現(xiàn)象。 開關(guān)設(shè)備在開斷電路過程中，觸頭間介質(zhì)達到一定游離程度時，觸頭間隙被擊穿而產(chǎn)生電弧。 (3)熱游離。 若運動中的電子從電場中獲得的動能足夠大，當它與中性質(zhì)點碰撞時，能從其中打出一個或幾個電子，使失去電子的中性質(zhì)點變成正離子。中性粒子受到光的照射，當光子的能量大于介質(zhì)原于或分子的游離能時，在空間就產(chǎn)生光游離。也可能使金屬電極表面發(fā)射出電子，此過程叫二次發(fā)射。光波越短，引起光發(fā)射的能力越強。當金屬溫度升高列 2023一 5000 K，金屬表面的自由電子可能獲得足夠的動能，克服將電子滯留在金屬內(nèi)部的力量而逸出金屬，這種過程叫熱發(fā)射。 (1)強場發(fā)射。介質(zhì)將被擊穿而產(chǎn)生電弧。 開關(guān)設(shè)備一般由導(dǎo)電體、觸頭和絕緣介質(zhì)組成。 按照高壓電器工作條件及所起作用的不同，其結(jié)構(gòu)和工作性能應(yīng)具有不同特點。工作于三相或單相工頻交流制的電器，極少數(shù)工作在非工頻系統(tǒng)。 (2)戶外式。將上述某幾種電器，按一定的線路裝配成一個整體的電器組合。 (3)變換電器，用來變換電路中的電壓和電流使之便于檢測的電器。 (2)限制電器，用來限制電路中電壓或電流的電器。包括： ①斷路器 (DL)：用來在電路正常工作和發(fā)生故障 (例如發(fā)生短路 )時關(guān)合和開斷電路。 按照用途，高壓電器可以分成下列幾類： (1)開關(guān)電器，用來關(guān)合和開斷電路的電器。 ④負荷開關(guān) (FW)：用來在電路正常工作成過載時關(guān)合和開斷電路，不能開斷短路電流。 ②避雷器 (BL)：用來限制電路中出現(xiàn)的過電壓。 (4)組合電器。戶內(nèi)式高壓電器的工作電壓一般為 35kv及以下的電壓等級。 按照電流制式，高壓電器可以分為： (1)交流電器。 對于電氣化鐵道及城市交通系統(tǒng)，交流電器是交流制電氣化鐵道及城市地鐵供電系統(tǒng)中大量應(yīng)用的電器；直流電器則是直流制電氣化鐵道、城市地鐵及輕軌交通供電系統(tǒng)中大量使用的電器。 第二節(jié) 交、直流電弧的形成及熄弧原理與方法 研究和使用高壓電器，尤其是高壓斷路器，要使它們可靠地工作，必須對開關(guān)設(shè)備在開斷電路的過程中，其觸頭間產(chǎn)生電弧的性質(zhì)有一個清楚的了解，以便掌握現(xiàn)代高壓電器設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點，正確地進行選擇和使用。當介質(zhì)達到一定的游離程度時。 （一）表面發(fā)射 由金屬電極 (觸頭 )表面發(fā)射電子、叫表面發(fā)射。 (2)熱發(fā)射。當紅外線、紫外線及其他射線照射列金屬表面時，引起電子從金屬表面逸出的過程，叫光發(fā)射。當正離子在電場作用下高速撞擊陰極，或者自由電子高速撞擊陽極時。 (1)光游離。由表面發(fā)射或光游離所產(chǎn)生的帶電粒子，在觸頭間電場作用下被加速而獲得動能。斷路器觸頭分離初期，碰撞游離起主導(dǎo)作用。斷路器觸頭分離后期，熱游離起主導(dǎo)作用。在觸頭分離初期，開距小，電場強度高，碰撞游離作用明顯；在觸頭分離后期，開距大，電場強度減小，但電弧溫度較高 (表面溫度可達 4000度一 5000度，弧柱中心溫度可高達 10000度 )，熱游離作用加強，使電弧得以維持；在熱游離和碰撞游離的同時，電子與正離子復(fù)合時釋放的能量以光量子的形式輻射給周圍中性粒子．使中性粒子游離。在有的開關(guān)中，電弧燃燒時間比正常情況只多 10ms20ms，開關(guān)就會出現(xiàn)嚴重?zé)龎?，甚至爆炸。因此．單純采用拉長電弧的方法來熄滅電弧是不可取的。如果在單位時間內(nèi)，電弧中產(chǎn)生的帶電離子數(shù)和消失約帶電離子數(shù)相等，則通過電弧的電流不變，電弧燃燒是穩(wěn)定的；如果離子消失的數(shù)量各多于產(chǎn)生的數(shù)量，則電弧電流減弱，直至最后熄滅。復(fù)合強度與電場強度成反比、電場強度低時，離子運動的速度低，則進行復(fù)合的概率增加。弧柱中的帶電質(zhì)點由于弧柱與周圍氣體介質(zhì)間的溫差很大，并且質(zhì)點的濃度差也很大，因而大量地擴散到周圍的氣體介質(zhì)中去，與氣體中的自由電子或負離子復(fù)合而失去電荷。分子在分離成原子時，吸收大量的能量 (熱能 )。正體積電荷在陰極表面形成很強的電場，其強度足以形成強場發(fā)射。陰極表面最熱的部分稱為陰極斑點，在陰極斑點處也可以產(chǎn)生熱電子發(fā)射現(xiàn)象。因此，在靠近陽極的空間內(nèi)，離子的密度也是不大的，形成陽極區(qū)電壓降。陽極區(qū)電壓降 ua略小些。對于如圖 2． 2(a)所示的具有電弧的 R— L直流電路，當燃弧后其電壓平衡方程式為： hudtdiLiRE ???huiRE ??式中： E為電源電壓； iR為電阻壓降；