高压电器与开关设备docWord格式.docx
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将上述几种电器，按一定的线路装配成一个电器整体的电器组合为
组合电器。
2.按照安装地点高压电器如何分类?
按照安装地点分
（1）户内式：
装在建筑物内，一般工作在35kV及以下的电压等级。
（2）户外式：
适用于安装在露天，一般工作在35kV及以上的电压等级。
3.按照电流制式如何分类？
（1）交流电器：
它是工作于三相或单相工频交流制的电器，极少数工作在非工频系统。
（2）直流电器：
工作于直流制的电器，常用于电气化铁道城市交通系统。
4.对所有高压电器的统一要求是什么?
所有的高压电器都应满足运行可靠、工作灵活，同时还必须考虑经济条件。
填
空
1．高压电器按照电流制式分（交流电器）和（直流电器）。
2．高压电器按照安装地点分（户外式）和（户内式）。
3．高压电器按照用途分类（开关电器）、（限制电器）、（变换电器）和（组合电器）。
4．高压开关电器可分为（高压断路器）、（高压隔离开关）、（高压熔断器）和（高压负荷开关）等。
5．高压电器中的限制电器分为（避雷器）和（电抗器）。
6．高压电器中的变换电器分为（电压互感器）和（电流互感器）。
7．将断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、闭雷器等按一定线路装配成一个电器整体的电器组合称（组合电器）。
8．一般来讲，所有的高压电器都应满足（运行可靠）、（工作灵活），同时还必须考虑（经济）条件。
判
断
正
误
1．在高压系统中，用来对电路进行开、合操作，切除和隔离事故区域的设备称为高压电器。
（+）
2．在高压系统中用来对电路运行情况进行监视、保护及数值测量的设备，统称为高压电器。
（
）
3．断路器，无论在电路正常工作或发生故障（例如发生短路）时都可以关合和开断电路。
4．断路器，只有电路正常工作时可以关合和开断电路。
5．负荷开关，只在电路正常工作或过载时关合和开断电路，它不能开断短路电流。
6．负荷开关，不但在电路正常工作或过载时可以关合和开断电路，它还能开断短路电流。
选
择
1．电抗器是限制电器，它在电网中的作用是
A、主要用来限制电路中的过电流
*
B、主要用来限制电路中出现的过电压
C、主要用来限制电路中的功率
D、主要用来限制电路中的阻抗
2．关于避雷器，下列叙述正确的是
A、主要用来限制电路中的过电流
B、主要用来限制电路中出现的过电压
3．在高压电器中避雷器属于
A、开关电器
B、保护电器
C、量测电器
D、组合电器
4．在高压电器中电压互感器属于
B、保护电器
C、量测电器
5．在高压电器中电流互感器属于
6．在高压电器中熔断器属于
A、开关电器
B、保护电器
7．在高压电器中断路器属于
第二章
电弧的形成及熄灭电弧的方法
思考题练习题
1．电弧放电有何特点？
何为游离作用与去游离作用？
各有几种方式？
电弧的特点是：
（1）起弧电压、电流数值低
（2）电弧能量集中，温度很高
（3）电弧是一束质量很轻的游离态气体，在外力作用下，很易弯曲、变形。
（4）电弧有良好的导电性能、具有很高的电导：
（5）电弧有阴极区（包括阴极斑点）、弧柱区（包括弧柱、弧焰）、阳极区（包括阳极斑点）三部分组成。
游离作用：
当开关工作时，介质会由绝缘状态变成导电状态。
介质的放电现象是由于电场、热、光的作用下，介质里的中性质点产生自由电子、正、负离子的结果。
这种现象我们称为游离作用。
在介质中产生的游离作用达到一定程度时，介质将被击穿，而产生电弧放电。
电弧的形成是由于介质的游离而发生的。
2．试从电能和热的观点分析电弧内部的基本矛盾，怎样才能熄灭电弧？
在电弧中不仅存在着中性质点的游离过程，同时也存在着带电质点相互碰撞，交换多余能量，形成中性质点的去游离过程。
若采取措施，使电弧中的去游离过程大于游离过程，使电弧中的中性质点增加，带电质点减少，达到一定程度时，触头间隙由良好的导电状态，就会变为绝缘状态，而使电弧熄灭。
3．什么是电弧的热惯性？
由于电弧的弧柱在受热升温和散热降温都需要有一个过程，所以它使电弧的温度变化跟不上电流的快速变化，我们称这种现象为电弧的热惯性。
4．现代开关电器中广泛采用的灭弧方法主要有几种？
（１）在高压断路器中采用多断口，以降低触头间电压．
高压断路器常制成每相两个或多个串联的断口（一对触头为一个断口）。
由于加在每个断口上的电压降低，使电弧易于熄灭。
（２）采用强力分闸弹簧，提高触头的分离速度
如ＳＮ－１０型少油断路器，装有４条分闸弹簧，用于分闸时迅速拉长电弧，以提高弧隙介电强度的恢复速度和电流过零时介电强度初始值。
（３）利用气体吹动电弧
电弧是一束质量很轻的游离态气体，在外力作用下，很容易弯曲、变形。
分闸时用高压气流吹动电弧，使电弧受到强烈的冷却和拉长，加强了去游离过程，电弧易于熄灭。
高压断路器中采用的吹弧方式一般有：
（a）横吹、（b）纵吹、（c）纵横吹等（金属栅片），
高压断路器中采用的吹弧介质一般有：
压缩空气；
六氟化硫气体；
电弧高温分解变压器油产生的高温、高压油气等。
（４）利用磁吹法熄弧
按左手定则，当电弧电流垂直于外磁场时，电弧将受到磁场力的作用而发生弯曲、变形，使冷却作用加强，电弧易熄灭。
这个磁场可以由互为反向的电弧电流产生（热气流使电弧弯曲。
变形，电弧外表面电流互为反向建立磁场）。
也可以使电流通过安装于触头外侧或触头两侧的线圈产生。
（５）采用介质绝缘强度大、热容量大的气体作为灭弧介质
如采用六氟化硫气体作为灭弧介质。
在气压为一个大气压时，其绝缘强度为空气的２～３倍，在三个大气压时，与变压器油的绝缘强度相近。
六氟化硫气体分子量大，其分子捕捉电子成为负离子（即六氟化硫分子具有负电性）后其导电作用十分迟缓，从而加速了弧隙绝缘强度的恢复，电弧易于熄灭。
其灭弧性能比空气优良１００倍。
（６）加大气体介质压力或采用真空熄弧
将断路器的触头置于高真空中或适当加大弧隙间气体介质的压力均有利于灭弧。
（７）在高压断路器断口上装设并联电阻或并联电容：
有利于降低恢复电压上升速度及降低熄弧时产生的过电压
1）加装并联电阻利用其分压作用使断口间电压分布均匀
2）加装并联电容使各断口的分布电压接近相等
（８）把长电弧分裂成短电弧
这种方法常用于低压开关中。
在低压开关的触头上常罩有由金属栅片等组成的灭弧罩。
当触头间发生的电弧进入与电弧垂直放置的金属栅片内时，可将一个长电弧分成一串短电弧。
当电流过零时，所有短电弧同时熄灭，每一栅片间的介电强度立即恢复到某一数值。
若每段弧隙介电强度值的总和大于触头上外加电压时，电弧熄灭。
为使电弧迅速进入栅片内，可利用磁力吹动，
灭弧栅片采用有缺口的钢片。
当电弧电流在Ａ处流动时，电弧电流将在灭弧栅片上建立磁场，此磁场力可将电弧拉入灭弧栅口深处Ｂ，从而加强了电弧的冷却作用，提高了开关的灭弧能力。
（９）利用固体介质的狭缝熄弧
如在高压熔断器中，电弧与固体介质（石英砂）紧密接触，使电弧变形，迅速冷却；
同时固体介质在电弧高温下产生气体，使狭缝中气体受热而压力增大，使去游离过程加强，电弧迅速熄灭。
在具体的开关中，通常是将几种灭弧方法配合使用，以提高开关电器的灭弧能力。
5．使交流电流熄灭的两个物理过程是什么？
（1）弧隙介质绝缘强度（或称介电强度）的恢复过程。
（2）弧隙电压的恢复过程。
6．交流电弧有什么特点？
7．什么是电弧的伏安特性曲线？
8．电弧的电阻与电弧电流间有什么关系？
9．电弧的电压与电弧的电流之间有什么关系？
10．什么是光游离？
什么是热游离？
什么是碰撞游离？
11．为什么说电弧的起弧电压和起弧电流都很低？
12．什么是电弧的强场发射？
热发射？
光发射？
二次发射？
1．电弧的形成的原因是（介质导电）。
2．由金属触头（表面）发射的电子，叫表面发射。
3．在高压断路器触头（刚分离）时，强场发射最明显。
4．当金属温度升高到（2000K~5000K）K，金属表面的自由电子具有足够的（动）能，会克服金属的束缚，而离开金属表面。
这种过程称为热发射。
5．断路器触头分离的（后）期，热发射较强烈。
6．当（紫外线、可见光、红外线）照射到金属表面上时，会使金属表面的电子获得能量，脱离金属，变成光电子，存在光电发射现象。
7．当正离子在电场力的作用下，高速撞击阴极，或自由电子高速撞击阳极，可使金属表面发射电子，这个过程称（二次）发射。
8．形成电弧的表面发射有（强场发射、热发射、光发射、二次发射），以上四种发射形式。
9．两触头间介质在外界力量影响下，其分子及原子分裂成自由电子和正离子的过程，称为（强场发射）。
10．中性粒子受光照，产生光电子，介质发生（光）游离。
11．光的频率越（高），其光子的游离作用越强。
12．断路器触头分离的（后）期，碰撞游离起主要作用。
13．当介质气体温度升高到（3000K~4000K）K时，气体的分子、原子由于热运动的加剧，相互碰撞，产生了大量的（电子和离子），这时导电作用大大加强，这就是热游离。
14．断路器触头分离（后）期，热游离起主要作用。
15．电弧的起弧电压和起弧电流数值都（比较低）。
16．电弧表面温度达（４０００～５０００）℃，，弧中心温度可高达１００００℃。
17．电弧是一束质量很（轻）的游离态气体，在外力作用下，很易弯曲、变形。
18．电弧有（优良）的导电性能、具有很（高）的电导。
19．电弧由（阴极区、阳极区、弧柱区）三部分组成。
20．电弧中的去游离过程大于游离过程，使电弧中的中性质点增加，带电质点减少，达到一定程度时，触头间隙由良好的导电状态变为绝缘状态则电弧（熄灭）。
21．电弧中的去游离过程等于游离过程，电弧中带电质点不增不减，则电弧（稳定燃烧）。
22．当去游离过程小于游离过程时，电弧中带电质点增多，则（产生）电弧。
23．去游离一般由（复合）和（扩散）两个过程组成。
24．电弧中带不同电荷的质点在运动中互相接触，交换多余的能量成为（中性）质点的过程叫复合过程。
25．电弧中有足够动能的带电质点，克服电场力的束缚，逸入周围介质中去变为（中性）质点的过程叫扩散。
误
1．影响去游离过程的因素与触头间电场的强弱有关，电场弱，复合过程强；
电场强，复合过程弱。
（+）
2．影响去游离过程的因素与触头间电场的强弱有关，电场强，复合过程强；
电场弱，复合过程弱。
（
3．影响去游离过程的因素与触头间隙的介质种类有关：
分子量大、化学性能稳定的介质易复合；
分子量小、化学性能不稳定的介质不易复合。
（+）
4．影响去游离过程的因素与触头间隙的介质种类有关：
分子量大、化学性能稳定的介质不易复合；
分子量小、化学性能不稳定的介质容易复合。
5．影响去游离过程的因素与气体介质的压力有关：
压力大至十几个大气压以上或接近真空有利于复合。
6．影响去游离过程的因素与气体介质的压力有关：
压力太大或压力太小，都不利于复合。
7．影响去游离过程的因素与触头材料有关：
触头材料的热容量大，导热系数大，不易产生热电子发射，使游离过程减弱，易复合。
8．影响去游离过程的因素与触头材料有关：
触头材料的热容量大，导热系数大，容易产生热电子发射，使游离过程加强，不易复合。
9．影响去游离过程的因素与弧柱内外的温度差、离子浓度差有关：
温差大，浓度差大，易扩散。
10．影响去游离过程的因素与弧柱内外的温度差、离子浓度差有关：
温差大，浓度差大，不易扩散。
11．电弧相当于一个非线性电阻，电弧中电压与电流同方向。
12．电弧相当于一个线性电阻，电弧中电流大，则其电压降大。
13．在交流电路中，电流的大小随时间按正弦规律变化。
交流电弧的温度、直径及弧压降也随时间变化。
14．在交流电路中，电流的大小随时间按正弦规律变化，所以交流电弧的温度、直径及弧压降也随时间按正弦规律变化。
15．弧柱的受热升温和散热降温都有一个过程，跟不上快速变化的电流，这种现象称为电弧的热惯性。
16．弧柱的受热升温和散热降温是即时的，跟电流变化的速度相同，不存在热惯性现象。
1．由金属触头表面发射的电子，叫表面发射，其中的强场发射
A、在断路器触头刚开始分开时，强场发射最明显。
B、在断路器触头分开一定的距离之后，强场发射最明显。
C、在断路器触头分开到最大距离时，强场发射最明显
D、强弱与断路器触头分开的距离无关
2．由金属触头表面发射的电子，叫表面发射，其中的热发射
A、在断路器触头分离的初期，热发射较强烈。
B、在断路器触头分离的中期，热发射较强烈。
C、在断路器触头分离的后期，热发射较强烈。
D、在断路器触头分离的整个过程中，热发射均较强烈。
3．在触头间产生的碰撞游离，主要发生在
A、断路器触头分离的初期
*
B、断路器触头分离的中期
C、断路器触头分离的后期
D、断路器触头分离的整个过程之中
4．对电弧的描述，下列说法中正确的是
A、起弧电压、电流数值都较高
B、起弧电压、电流数值都较低
C、起弧电压较高、起弧电流数值低
D、起弧电压低、起弧电流数值高
5．对电弧的描述，下列说法中正确的是
A、电弧能量分散，温度很低
B、电弧能量集中，温度很低
C、电弧能量分散，温度很高
D、电弧能量集中，温度很高*
6．对电弧的描述，下列说法中正确的是
A、电弧是一束质量很重的游离态气体，在外力作用下，不易弯曲、变形
B、电弧是一束质量较重的游离态气体，在外力作用下，不易弯曲、变形
C、电弧是一束质量较轻的游离态气体，在外力作用下，容易弯曲、变形
D、电弧是一束质量很轻的游离态气体，在外力作用下，很易弯曲、变形
7．对电弧的描述，下列说法中正确的是
A、电弧有良好的绝缘性能、具有很高的电阻
B、电弧有良好的绝缘性能、具有较高的电阻
C、电弧有较好的导电性能、具有一定的电阻
D、电弧有良好的导电性能、具有很高的电导
8．采用气体作为灭弧介质时，对气体的要求是
A、气体介质绝缘强度大、且热容量大的较好
B、气体介质绝缘强度大、且热容量小的较好
C、气体介质绝缘强度小、且热容量大的较好
D、气体介质绝缘强度小、且热容量小的较好
第三章高压断路器的构造及其原理
1．高压电器的作用如何？
高压电器是指在高电压的电路中用来实现电路的关合、开断、控制、保护、调节和量测作用的电器。
2．高压电器是如何分类的？
按照高压电器的功能不同，可以分为三大类，即开关电器、量测电器和限流、限压电器。
3．什么是高压电器中的开关电器？
它是如何分类的？
主要用来关合与分断正常电路与故障电路，或用来隔离高压电源。
根据其功能的不同又可分为：
（1）高压断路器
它能关合与分断正常情况下的各种负载电路，又能在故障情况下关合与开断短路电流，而且还能实现自动重合闸的要求。
它是高压电器中一种功能最为全面的电器。
（2）高压熔断器
俗称保险。
当线路中电流超过一定的限度或出现短路故障时能够自动开断电路。
电路开断后，熔断器必须人工更换部件后才能再次使用。
（3）高压负荷开关
只能在正常工作情况下关合与开断各种负载电路，但不能开断短路电流。
（4）高压隔离开关
用来隔离电源或电路。
隔离开关只能开断很小的电流，例如长度很短的母线空载电流，容量不大的变压器空载电流等。
（5）接地开关
高压与超高压线路检修电气设备时，为确保人身安全，可用接地开关进行接地。
接地开关可用来人为造成电力系统的接地短路，以达到控制和保护的目的。
4．什么是高压电器中的量测电器？
主要包括电流互感器和电压互感器。
（1）电流互感器
用来配合测量高压线路中的电流，供计量和继电保护用。
（2）电压互感器
用来配合测量主高压线路中的电压，供计量和继电保护用。
5．什么是高压电器中的限流、限压电器？
主要包括避雷器和电抗器。
（1）避雷器
用来限制过电压，使电力系统中相关的各电气设备免受大气过电压和内部过电压的危害。
（2）电抗器
实质上就是一个电感线圈，用来限制故障时的短路电流。
不难看出上述高压电器都是保证电力系统安全可靠运行必不可少的电气设备。
6．对高压电器的基本要求是什么？
其性能参数有哪些？
对高压电器的主要要求包括一般电气性能方面的要求自然环境方面的要求和其它方面的要求等。
一般电气性能方面的要求
电力系统中的高压电器，应能够长期承受各种电压、电流的作用而不致损坏。
（1）电压方面
额定电压一定的高压电器，其绝缘部分能长期承受的最大工作电压，而且还应能承受相应程度的大气过电压和内部过电压的作用。
标志这方面性能的参数是：
最大工作电压、工频试验电压、全波和载波冲击试验电压、操作波试验电压。
（2）电流方面
高压电器的导电部分长期通过工作电流时，各部分的温升不超过允许值。
通过短路电流时，不应因电动力作用而受到损坏，各部分温升不应超过短路时的温升允许值，触头不应发生熔焊或损坏。
这些性能都与电流大小有关，标志这方面的性能参数是：
额定电流、动稳定电流、热稳定电流等。
自然环境方面的要求
高压电器应在周围各种环境下可靠地工作。
（1）环境温度
高压电器有关标准规定，产品的使用环境温度为－40℃至＋40℃。
温度过低会使变压器油、液压油及润滑油的黏度增加，影响开关的分合闸速度，使六氟化硫气体液化，密封材料性能劣化造成漏油、漏气，以至电气设备不能正常工作；
温度过高，可能造成导气部分过热及电容套管的密封胶渗出等，特别是户外型产品在阳光直射下极易过热。
标准建议，周围的环境温度每增加1℃，额定电流应相应减小1.8%；
而温度每降低1℃，用于高温地区的高压电器在常温下进行耐压实验时，实验电压应相应的提高，从40℃开始，每超过3℃，实验电压应提高1%。
（2）海拔
海拔高度对高压电器的影响有：
对绝缘的影响和对电气发热温度的影响。
①对绝缘的影响
高海拔（1000-3500m）地区的大气压力低，耐压水平会随之降低，
如海拔1000m以下能承受工频42kV1min的高压电器，在海拔3000m的地区仅能耐压38kV；
而适用于高海拔地区的产品在低海拔地区实验时，试实验电压应提高。
其实验电压为标准规定值乘以修正系数x（x>
1），即
式中
H——高压电器安装地点的海拔（m），1000<
H<
3500.
②对电器发热温度的影响
高海拔地区空气稀薄，散热效果差，允许通过电流应适当减小一些。
在我国有关标准中规定，一般使用环境按海拔低于1000m及2500m两挡考虑。
（3）湿度
我国南方地区相对湿度长期在90%以上。
湿度大极易引起金属零部件的锈蚀、绝缘受潮、出现凝露使油漆层脱落，甚至影响运动部件的动作。
（4）风速
户外型高压电器在过大的风速下，有可能出现变形甚至断裂。
（5）污秽
沿海及重工业集中地区，空气污染严重，常发生高压电器的绝缘表面污闪事故。
（6）大雨
户外型高压电器在大雨中若进水，会使绝缘强度下降，
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