第四节 短路电流的效应

1第四节短路电流的效应本节主要介绍短路电流的效应、校验电气设备和导线的方法。一、概述分类：电动力效应和热效应（解释）。二、短路电流的电动力效应1、三相平行载流导体的电动力：中间相承受的最大电动力F(3)为短路时的最大电动力。1）计算公式:3-49aLiKFims2173.02）作用：校验电气设备和导体的动稳定性。2、用电气设备的动稳定电流来选择电气设备：计算公式imesimesIIii三、短路电流的热效应1、导体的长时允许温度和短时允许温度：图3-12。短路电流通过导体的时间不长，通常不会超过2～3秒。导体的最大短时允许温升。Tps＝θps－θp导体短路热稳定条件:sps2、短路电流的假想作用时间：（无限大电源容量）ti=ts+0.05=tr+tc+0.05。3、导体的最小热稳定截面：最小允许截面积：4、成套电气设备的热稳定校验：小结：1、短路电流的电动力效应：定义、电动力大小、作用、选择电气设备。2、短路电流的热效应：定义、导体截面选择、校验电气设备。第四章高低压电器本章重点内容：高压开关、熔断器、互感器和高低压成套配电装置的用途、性能特点、技术数据和操作适用方法等知识。教学方法：在实验实训室进行一体化教学。第一节电弧iSStCIAminiSStstItI222本节主要介绍电弧的产生与熄灭、危害及开关电器常用的灭弧方法。一、电弧的产生与熄灭游离（一）电弧的发生与后果。1、电弧产生的条件：1)电压10～20V以上。2)电流：80～100mA以上。2、内部原因(1)热电子发射。(2)强电场发射：dUE(3)碰撞游离，首先放电。(4)热游离现象。3、后果：温度高达10000℃，烧坏电气设备、造成短路。产生：热电子发射、强电场发射、碰撞游离。维持：热游离。（二）电弧的熄灭与发展(1)去游离。(2)游去=电弧增强、游=去=电弧维持、游去=电弧熄灭。(3)去游离形式：复合、扩散。二、开关电器常用的灭弧方法1、速拉灭弧法：用高压开关断路弹簧。触头分离速度4m／s—5m／s。开关电器中普遍使用的一种方法，2、冷却灭弧法:开关电器中也应用比较普遍。3、吹弧灭弧法：图4—1、2。横吹、纵吹、气吹、油吹、电动力吹、磁吹。4、狭缝灭弧法：填料式熔断器属于狭缝灭弧法。5、长弧切短法：图4-3。金属栅(钢)灭弧。常用于低压交流开关中。6、多断口灭弧法：图4—4此法多用于高压开关。37、其他：采用不易发射电子的金属材料、绝緣油、六氟化硫、真空管作绝缘介质。工作触头：铜(镀银)。灭弧触头：铜钨。小结：1、电弧产生、熄灭:产生的条件、内部原因、游离和去游离速度。2、常用的几种灭弧方法。第二节高压开关本节主要介绍高压隔离开关、高压断路器和高压负荷开关的用途、结构特点和工作原理。高压隔离开关、高压断路器和高压负荷是高压电器的三大开关。在高压电路普遍使用，是学习的重点。高低压分类标准:交流1200V，直流1500V及以上电压为高压。一.高压隔离开关(刀闸)1、结构：图4-542、作用:（１）隔离电源。便于工作人员检修。（２）切断小电流。如励磁电流，不超过5A；空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路以及电压互感器和避雷器电路等。（３）防止反方向送电。对双回路电源供电而言。3、特点:没有灭弧装置。触头通、断状态明显可见。4、在成套设备装置中,隔离开关与断路器之间设有闭锁装置.二、高压断路器１、作用:控制设备，切断短路电流。２、特点:具有较强的灭弧装置。断流能力很强,可以通断负荷电路。３、分类（灭弧介质）：油断路器、压缩空气断路器、六氟化硫断路器、真空断路器、自产气断路器、磁吹断路器。各自的优缺点：多油断路器趋于淘汰。油作用:灭弧、绝缘。少油断路器。油作用:灭弧。真空断路器。真空:气压102～106Pa，优点：熄弧时间较短：0.01s以下，开距小(10kV)：10～15mm。真空绝缘恢复速度强：20kV/sm六氟化硫断路器：灭弧能力为空气的100倍。在均匀电场的情况下，绝缘能力是空气的2.5～3倍。(相同压力下)压缩空气断路器、自产气断路器、磁吹断路器。三、高压负荷开关１、作用：通断负荷电流，不能开断短路电流。２、特点：灭弧装置简单，开断时有明显断口。也起到隔离开关的作用3、应用：负荷容量不大、对继电保护要求不高、不太重要的电路中。小结：1、高压隔离开关：结构、特点、作用。2、高压断路器：分类、特点、作用。3、高压负荷开关：作用、特点、应用。第三节熔断器本节主要讲解熔断器的作用、接法、分类及各型号、熔断器的保护原理及应用。一、熔断器1、作用：短路保护、过载保护。2、接法：串接在被保护电路中。3、优缺点：价格便宜、使用维修方便、熔断后必须更换，保护特性和可靠省差。4、原理：短路、过载。5、伏安特性：图4-956、应用：小容量电气设备和对继电保护要求不高的电路：小电机、家用电器。7、主要参数：1）熔断器的额定电流。2）熔体的额定电流。3）熔断器的极限断路电流。4）熔断器的额定电压。二、高压断路器1、户内式高压断路器图4—106RN:RN1、RN3、RN5—用于保护线路、设备。RN2、RN4、RN6—用于保护电压互感器1）作用：保护高压开关、变压器、电压互感器等高压电气设备及线路。2）结构：内部充石英砂：利于灭弧。3）冶金效应：降低熔点，利于灭弧。4）限流熔断器：熔断时间不超过0.01s。所保护的设备可以不校验动热稳定性。2、户外式高压熔断器1）跌落式熔断器图4—11作用：保护配电变压器。结构：图4—11。操作：绝缘棒。2）RW10-35型高压熔断器，图4-12。额定值：额定电流0.5A、断流容量2000MVA：安装地点：户外；保护对象：35kV电压互感器；2～10A、600MVA，其它设备。三、低压熔断器1、分类（结构、用途）2、RM系列无填料封闭管式熔断器71）结构：图4-13。内壁采用易分解灭弧气体的纤维管、变截面熔体。2）原理：分解气体灭弧。短路时熔体在窄部熔断、过负荷时在宽窄结合部熔断。3）作用：井下低爆开关。2、RL1型螺旋式熔断器1）结构：图4-14。2）特点：属于限流熔断器。3）作用：用于小电流主电路、控制电路、井下低爆开关。3、RTO型有填料密封管式熔断器1）结构：图4-15。有红色熔断指示器。2）特点：属限流熔断器。3）应用：短路电流较大的低压电路中、配低压控制屏。小结：1、熔断器：作用：短路和过载保护。分类：限流、非限流熔断器；高压、低压熔断器。结构。2、高压熔断器：应用：保护电路。分类：户内、户外；结构。3、低压熔断器：应用、分类、结构：熔断器显示器。第四节互感器本节主要讲互感器的作用、分类、主要参数；正确使用方法。（包括接线和注意事项）。１、作用：隔离高低压电路，将高电压变为低电压、大电流变为小电流，用于测量仪表（测电流、电压）、提供继电保护装置的信号电源。２、分类：电流互感器、电压互感器。一、电流互感器81、电流互感器的结构与参数图4-16。1）分类：P892）结构图4—16。3）主要参数：额定电压、额定电流（二次侧额定电流一般为5A或1A两种）、准确度等级、二次额定容量、10%倍数、热稳定及动稳定电流倍数。2、电流互感器的接线方式及适用对象：图4-17。3、使用注意事项：1）二次侧不得开路。2）二次侧绕组及外壳均要接地。3）连接时要注意极性不能接反。二、电压互感器1、电压互感器的结构与参数图4-18。91）分类：P912）结构图4—18。3）主要参数：额定电压（二次侧为100V）、准确度等级、额定容量。2、电压互感器的接线方式及适用对象：图4-19。3、使用注意事项：1）二次侧不能短路2）二次绕组及外壳均要接地3）连接时要注意极性不能接反。小结：1、电流互感器：分类、结构、主要参数、接线方式及适用对象和注意事项。2、电压互感器第五节成套配电装置引言：本节课主要讲解几种常用的高低压成套配电装置的结构、特点、作用、适用对象和维修使用知识。成套配电装置：集开关、测量、保护、辅助设备于一体的配电设置。一次回路方案：指主回路中的各种开关、互感器和避雷器等元件的接线。二次回路方案：指测量、保护、控制和信号装置的接线。分类：高压开关柜、低压配电屏及动力、照明配电箱。一、高压成套配电装置(高压开关柜)作用：受电、配电、控制、保护及监测高压电能。1、KGN-10型交流金属封闭铠装固定式高压开关柜图4-20。1）解释：金属封闭铠装固定式。2）“五防闭锁”功能。3）分类。4）外形及结构（图4-20）机械连锁装置。2、KYN1-10型金属铠装封闭移开式高压开关柜(1)移开式(手车式)图4-21。(2)结构：封闭铠装“五防”闭锁安全保护功能；联锁装置。其操作结构也有弹簧和电磁操作机构。(3)适用：3相、50Hz、3-10kV、星形。发电厂、变电站、煤矿企业3、JYN1-35型交流金属封闭移开式高压开关柜适用：室内35kV10二、低压成套配电装置类型：开启式低压配电屏、封闭式低压配电屏。1、PGL条列低压配电屏1）应用：发电厂、变电站、煤矿企业。2）PGL1-2结构：与PGL1-3特点：P9650Hz、Ue≤380V，用于动力、配电、照明。2、BFC条列抽出式低压开关柜，(图4-23)1）特点：主要元件设备安装在抽屉或手车中。11封闭性能好，可靠性高，结构紧凑、占地面积少，与PGL相比，结构复杂、耗钢多、价格高。2）结构：BFC-2B型小结：1、高压开关柜：分类、结构、应用。2、低压开关柜：分类、结构、应用。第五章矿用电气设备本章重点内容：矿用电气设备的特点，类型、防爆原理及矿用高压配电箱，矿用隔爆型低压自动馈电开关，矿用隔爆型磁力启动器，矿用变压器和矿用变压器的用途、性能特点、技术数据、工作原理及操作使用维修等知识。教学方法：多媒体课件、现场教学、图片等。第一节概述本节主要讲解矿用电气设备的特点、类型、防爆原理和使用场所。一、矿用电气设备的特点。1）井下环境。空间狭窄、冒顶、片帮、涌水、淋水、潮湿、瓦斯、煤电、负荷变大等。2）矿用电气设备的特点：适应于在井下环境工作。二、瓦斯、煤尘燃烧和爆炸的条件及预防1、瓦斯、煤尘燃烧和爆炸的条件：1）浓度2）高温热源2、预防方法：1）降低浓度、通风洒水2）限制高温热源三、防爆原理1、隔爆外壳：1）耐爆性（机械强度8个大气压、7.4）。2）隔爆性（技术参数：表5-1、5-2，结构：长度L、间隙δ、光洁度Δ）。符合国标：GB3836-832、本质安全型电路1）本质安全型电路：2）引爆瓦斯最小能量：0.28mJ。3）火花能量：0.02mJ。4）限制火花能量的主要方法：P101。5）应用：低电压、小电流，如：矿井通讯、信号、测量、控制等。6）特点：体积小、重量轻、安全可靠等。3、超前切断电源和快速断电系统1）应用：矿灯、屏蔽电缆、放炮器等。2）配合检漏继电器和矿用屏蔽电缆。3）快速断电系统：工作原理：引烧时间≥5ms，断电时间：2.5～3ms。小于引燃时间即可。四、矿用电气设备的类型类型：矿用一般型、矿用防爆型。1、矿用一般型（总标志KY）（1）特点：P101（2）应用（非防爆设备）在无瓦斯、煤尘场所，如：符合条件的中央变电所。2、矿用防爆型：（总标志EX）P1011）属І类设备2）类型：防爆型电气设备、安全型电气设备、本质安全型电气设备、防爆本质安全型电气设备等。五、矿用电气设备的使用场所.表5-4小结：1、矿用电气设备的特点：井下环境、设备特点。2、瓦斯煤尘燃烧条件及预防：1）爆炸条件：浓度和温度。2）预防：降低浓度、洒水、通风、限制高温（防爆原理）3、防爆原理：1）防爆外壳。2）本质安全型设备主要电路。3）超前切断电源和快速断电系统。4、矿用电气设备的类型：类型、特点。5、矿用电气设备的使用场所.第二节矿用高压配电箱本讲主要介绍矿用一般型高压配电箱和矿用防爆型高压配电箱的适用场合、结构、工作原理、操作12和维护等知识。一、矿用一般型高压配电箱1、应用场所：无煤尘、瓦斯突出的中央变电所。2、控制对象：控制和保护6(10)kV电缆线路、矿用变压器或高压电动机。3、结构特点：KYGG-2Z型图