《真空断路器》课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《《真空断路器》课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 真空断路器 真空 断路器 课件
- 资源描述:
-
1、真空断路器PPT课件 利用真空作为触头间的绝缘与灭弧介质的断路器称为利用真空作为触头间的绝缘与灭弧介质的断路器称为真空断路器。真空断路器。真空一般指的是气体稀薄的空间。凡是绝对压力低干正常大气压力的状态都可称为真空状态。绝对压力等于零的空间称为绝对真空,这才是真正的真空或理想的真空。真空的程度以气体的绝对压力值来表示,压力越低称之真空度越高。在国际单位制中,压力以帕(Pa)为单位。一个工程大气压约为0.1MPa(兆帕)。过去习惯使用毫米汞柱(mmHg)或托(Torr)真空包括的范围很广,为方便起见常将它划分为几个区域真空灭弧室的真空度(即真空压力值)在10-4Torr一10-7Torr,即1.
2、3310-2Pa1.3310-5Pa,属于高真空范畴。在这样高的真空度下,气体的密度很低,气体分子的平均自由路程很长,因此触头间隙的绝缘强度很高。5221166101011.01 101.33 1021.33 101.33 1031.33 101.33 1041.33 101.33 1051.33 10PaPaPaPaPaPaPaPaPa()粗真空:真空压力范围为()低真空:真空压力范围为()高真空:真空压力范围为()超高真空:真空压力范围为()极高真空:真空压力范围为真空开关电器发展简述真空开关电器发展简述 早期的理论研究阶段早期的理论研究阶段。利用真空介质来熄灭电弧的设想在19世纪末就已提
3、出,20世纪20年代制造出了最早的真空灭弧室。但是由于受真空工艺、材料等技术水平的限制,当时并未实现实用化。深入的理论研究和关键工艺发展的阶段。深入的理论研究和关键工艺发展的阶段。20世纪50年代以后,随着电子工业发展起来的许多新技术,解决了真空灭弧室制造中的很多难题,使真空开关逐渐达到实用水平。50年代中期美国通用电气公司批量生产12kV额定短路开断电流为12kA的真空断路器。随后在50年代末由于发展了具有横向磁场触头的真空灭弧室,使额定短路开断开断电流提高到30kA的水平。真空开关电器的全面发展预广泛应用阶段。真空开关电器的全面发展预广泛应用阶段。70年代后,日本东芝电气公司研制成功具有纵
4、向磁场触头的真空灭弧室,使额定开断电流又进一步提高到50kA以上。目前真空断路器已广泛用于10kV、35kV配电系统中,额定短路开断电流已能做到50kA100kA。一、真空间隙的绝缘特性一、真空间隙的绝缘特性 理想的真空间隙是指电极表面光滑的真空间隙。高真空间隙中,气体分子的平均自由行程很长,比真空开关中的触头间隙距离大一个数量级。气体分子的碰撞游离基本不起作用,这就是高真空间隙具有很高绝缘强度的根本原因。高真空间隙的绝缘强度比变压器油、高压力的压缩空气和六氟化硫气体高得多。随着间隙距离的增大,高真空间隙的绝缘强度出现“饱和现象”,即距离过分增大,击穿电压增加不多。1.1.真空间隙的击穿机理真
5、空间隙的击穿机理 大量研究表明,真空间隙的击穿不是由于间隙中气体分子的碰撞游离所引起,而主要由电极现象决定。随着电极表面温度和外加电场强度的增大,电极表面电子发射的电流密度也增大。实验证明,当电流密度达到某一临界值时,真空间隙就被击穿了。如果只考虑电场作用,要产生间隙击穿,电场强度必须达到109V/m以上。但实际情况下的电场强度值要小得多,例如1cm长的高真空间隙的击穿电压约为100kV,相应的电场强度为107V/m。(1 1)场致发射击穿机理)场致发射击穿机理电极表面微观凹凸不平。电极表面微观凹凸不平。实际电极表面微观结构是凹凸不平的存在有很多微小的局部突起点,在这些微凸处,电场将局部增强,
6、实验及计算都能证实,这些微凸处的电场强度是间隙平均电场强度的10倍一l00倍。电极表面杂质。电极表面杂质。电极表面杂质和氧化膜使电极表面的电子逸出功减小,使场致发射容易发生。电极表面局部发热。电极表面局部发热。发射电子的微小凸起点有一定的电阻,发射电子时会使这些微小凸起点局部发热熔化和蒸发,产生大量的金属蒸气,从电极表面发射的电子穿过间隙时会与这些金属蒸气的原子和分子产生碰撞游离,出现与气体间隙相似的击穿过程,容易造成间隙击穿。按照场致发射的击穿机理,击穿的发生是以一定临界击穿电场强度条件,因此真空间隙的击穿电压应与间隙距离成正比,这与小间隙下击穿电压的试验结果是一致的。(2 2)微粒击穿机理
7、)微粒击穿机理 电极表面不可避免地总会粘有一些微粒质点,它们在电场作用下会附着电荷运动,具有一定的动能。如果电场足够强,微粒直径又适当,在穿过间隙到达另一电极时已经具有很大的动能,在与另一电极碰撞时,动能转变为热能,使微粒本身熔化和蒸发,蒸发产生的金属蒸气又会与场致发射的电子产生碰撞游离,最终导致间隙的击穿。根据微粒击穿机理,真空间隙的击穿电压与间隙距离0.5次方成正比。(3 3)电极的二次发射)电极的二次发射间隙中的正离子和光子等,撞击阴极而引起二次电子发射,或加强了场致发射而引起绝缘击穿。当电极表面吸附了许多气体和有机物时,从阴极放出的一次电子在电极间加速并打击阳极。阳极受到一次电子打击后
8、,其表面的气体电离,产生正离子和光子,它们再受电场的作用,加速后又打到阴极上,使阴极发射二次电子。这一过程反复进行下去,如果二次电子不断增加,使间隙中的带电粒子数越来约多,电流将迅速增大,造成真空间隙的击穿。这三种引起真空击穿的原因并不是孤立的、是相互关联而这三种引起真空击穿的原因并不是孤立的、是相互关联而又同时发生作用的。又同时发生作用的。许多研究者认为;当真空间隙(电极间距离)很小时,击穿主要由场致发射引起;真空间隙较大时,微粒的作用成为击穿的主要原因。而电场的二次发射造成击穿的可能性极小。真空中的绝缘击穿电压,根据电极材料与表面状态的不同真空中的绝缘击穿电压,根据电极材料与表面状态的不同
9、而有显著差别。而有显著差别。通常,电极材料的熔点或机械强度越高其绝缘击穿电压也越高。在电极表面有突起的部分时,其耐压强度即显著降低。为消除此种电极表面的突起,需要进行放电处理(老炼处理)。此外,电极表面附着有气体或有机物时,在较低电压下即发生绝缘击穿,因此,必须注意使电极表面非常清洁。真空间隙击穿所需时间极短,一般在数十至一百多纳秒内。真空击穿初始阶段的电流由间隙的分布电容贮能提供,当电源功率足够大时,击穿才能发展成真空电弧。在电力系统中,电源功率很大,所以其中触头间的击穿通常都能转变成真空电弧。2.2.影响真空间隙击穿电压的因素影响真空间隙击穿电压的因素(1)真空间隙距离(2)真空度(3)电
10、极材料1铜铬合金;2铜铋合金(4)电极表面状况电压老炼电压老炼就是通过放电消除电极表面的微观凸起、杂质和缺陷。经过小电流的放电使表面的微观凸起点烧熔、蒸发,使电极表面光滑平整,局部电场的增强效应减小,提高了击穿电压。老炼对电极表面的纯化作用也是很重要的。由于电极表面的电子发射容易出现在逸出功较低的杂质所在处,击穿放电同样能使杂质熔化和挥发,同样能提高间隙的击穿电压。老炼过程中若能同时抽气,把蒸发的气态物抽走,效果更佳。电压老炼只适宜用在真空间隙击穿电压的提高,对真空灭弧室触头间隙击穿电压的提高不会有太大的效果。电弧对触头表面的饶损将使电压老炼的效果全部失效。电流老炼电流老炼是让真空灭弧室多次(
11、几十次到几百次)开合几百安的交流电流。利用电弧高温去除电极表面一薄层材料,使电极表面层中的气体、氧化物和杂质同时除去。电流老炼的作用主要是除气和清洁电极表面,对真空灭弧室开断性能的提高有一定的改善作用。(5)电极老炼二、真空电弧的形态、特性及其熄弧原理二、真空电弧的形态、特性及其熄弧原理 不管触头表面如何平整,微观上看总是凹凸不平的。两触头接触时只有少数表面突起部分接触,通过电流。接触点的多少和接触面积的大小与接触压力有关。当触头在真空中开断电流时,随着触头分开,接触压力减小,接触点的数量和接触面积也随之减少,电流集中在愈来愈少的少数接触点上,损耗增加,接触点温度急剧升高,出现熔化。随着触头继
12、续分开,熔化的金属桥被拉长变细并最终断裂产生金属蒸气。金属蒸气的温度很高,部分原子可能产生热电离,加上触头刚分离时,间隙距离很短,电场强度很高,阴极表面在高温、强电场的作用下又会发射出大量电子,并很快发展成温度很高的阴极斑点。而阴极斑点又会蒸发出新的金属蒸气和发射电子,这样触头间的放电将转变为自持的真空电弧了。由此可见,维持真空电弧的是金属蒸气而不是气体分子,真空电弧实为真空电弧实为金属蒸气电弧。金属蒸气电弧。1.1.真空电弧的形成真空电弧的形成 金属蒸气来自触头材料的蒸发,因此电极材料的特性对真空电弧的性质起支配作用。电极现象是研究真空电弧的出发点和重要内容。2.扩散型和集聚型(收缩型)真空
展开阅读全文