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高压断路器 第一章 概述（2006-11-24）第一节 ：高压断路器的用途和基本结构高压断路器是电力系统最重要的控制和保护设备。
根据控制和保护的对象不同，它大致可以分为以下几种类型： （1）：发动机断路器—控制、保护发动机用的断路器； （2）：输电断路器—用于35kv 及以上输电系统中的断路器； （3）：配电断路器—用于35kv 及以下的配电系统中的断路器； （4）：控制断路器—用于控制、保护经常启动的电力设备，如高压电动机、电弧炉等的断路器。
还有按使用的电压等级来划分，有： （1）：中压断路器—在35kv 及以下电压等级使用的断路器； （2）：高压断路器—110、220kv 电压等级使用的断路器； （3）：超高压断路器—330kv 及以上电压等级使用的断路器。
按断路器灭弧原理来划分，有油断路器、气吹断路器（如空气断路器、六氟化硫断路器）、真空断路器和磁吹断路器等。
高压断路器的典型结构简图如下：有开断和关合电路的执行元件，它包括触头、导电部分和灭弧室等；操动机构用以操动触头的分合动作；还有绝缘支柱和安装基座。
第二节：对断路器的主要要求对其要求大致分成以下三个方面： 一：开断、关合电路方面 1：开断负载电路和短路故障断路器开断电路时，主要的困难是熄灭电弧。
由于电力网电压高、电流大电弧熄灭更加困难。
在电力网发生故障时，短路电流比正常负荷电流大的多，这时电路最难开断。
因此，可靠地开断短路故障是高压断路器的主要的，也是最困难的任务 。
标志高压断路器开断短路故障能力的参数是：额定电压e U ，单位kv ； 额定开断电流ke I ，单位kA ;习惯上，经常使用的另一个参数是额定断流容量de P ，单位兆伏安。
对于三相电路，deP 的计算公式是de e ke P I （1－1）2：快速开断电力网发生短路故障后，要求继电保护系统动作要快。
更重要的是，在超高压电力网中，缩短断路器开断时间可以增加电力系统的稳定性。
电动力和电动势的定义和计算电动力和电动势是电学中两个重要的概念，它们在理解电路和解决电学问题中具有重要的作用。
本文将详细阐述电动力和电动势的定义、计算方法和其在电学中的应用。
1. 电动力的定义和计算方法电动力是指电源对电荷施加的推动力，通常用字母F表示，单位是牛顿(N)。
根据库仑定律，电动力的大小与电荷之间的距离和电荷的量成正比，与电荷的正负性质成反比。
电动力的定义公式为：F = q * E其中，F表示电动力，q表示电荷量，E表示电场强度。
电场强度是指单位正电荷所受的力，用字母E表示，单位是牛顿/库仑(N/C)。
2. 电动势的定义和计算方法电动势是指单位正电荷在电路中完成一次闭合运动所做的功，通常用字母ξ表示，单位是伏特(V)。
根据电动势的定义，其计算公式为：ξ = W / q其中，ξ表示电动势，W表示电路中正电荷所做的功，q表示正电荷的电荷量。
电动势也可以看作单位电荷在电路中获得的电位差。
3. 电动力和电动势的关系电动力和电动势在物理意义上是相互关联的。
根据电动势的定义，可以推导出电动力与电动势的关系：F = q * E = q * (ξ / d)其中，F表示电动力，q表示电荷量，E表示电场强度，ξ表示电动势，d表示电荷在电路中的位移。
4. 电动力和电动势的应用电动力和电动势在电学中有着广泛的应用。
其中，电动势的测量可以用于电池的电压确定和电路元件的参数计算。
而电动力常用于电场内的电荷受力分析和电场强度计算。
同时，电动势和电动力的概念还可拓展到诸如电磁感应、电动机等电磁学领域。
综上所述，电动力和电动势是电学中重要的概念，能够帮助我们理解电路、解决电学问题。
电动力的计算依赖于电荷量和电场强度的乘积，而电动势则是单位电荷在电路中所做的功。
电动力和电动势在电学实践中有着广泛的应用，对于电场强度的计算和电路参数的确定具有重要意义。
深入理解电动力和电动势，将有助于我们更好地掌握电学知识，提高解决电学问题的能力。
高压断路器 第一章 概述（2006-11-24）第一节 ：高压断路器的用途和基本结构高压断路器是电力系统最重要的控制和保护设备。
根据控制和保护的对象不同，它大致可以分为以下几种类型： （1）：发动机断路器—控制、保护发动机用的断路器； （2）：输电断路器—用于35kv 及以上输电系统中的断路器； （3）：配电断路器—用于35kv 及以下的配电系统中的断路器； （4）：控制断路器—用于控制、保护经常启动的电力设备，如高压电动机、电弧炉等的断路器。
还有按使用的电压等级来划分，有： （1）：中压断路器—在35kv 及以下电压等级使用的断路器； （2）：高压断路器—110、220kv 电压等级使用的断路器； （3）：超高压断路器—330kv 及以上电压等级使用的断路器。
按断路器灭弧原理来划分，有油断路器、气吹断路器（如空气断路器、六氟化硫断路器）、真空断路器和磁吹断路器等。
高压断路器的典型结构简图如下：有开断和关合电路的执行元件，它包括触头、导电部分和灭弧室等；操动机构用以操动触头的分合动作；还有绝缘支柱和安装基座。
第二节：对断路器的主要要求对其要求大致分成以下三个方面： 一：开断、关合电路方面 1：开断负载电路和短路故障断路器开断电路时，主要的困难是熄灭电弧。
由于电力网电压高、电流大电弧熄灭更加困难。
在电力网发生故障时，短路电流比正常负荷电流大的多，这时电路最难开断。
因此，可靠地开断短路故障是高压断路器的主要的，也是最困难的任务 。
标志高压断路器开断短路故障能力的参数是：额定电压e U ，单位kv ； 额定开断电流ke I ，单位kA ;习惯上，经常使用的另一个参数是额定断流容量de P ，单位兆伏安。
对于三相电路，deP 的计算公式是de e ke P I （1－1）2：快速开断电力网发生短路故障后，要求继电保护系统动作要快。
更重要的是，在超高压电力网中，缩短断路器开断时间可以增加电力系统的稳定性。
高压断路器 第一章 概述（2006-11-24）第一节 ：高压断路器的用途和基本结构高压断路器是电力系统最重要的控制和保护设备。
根据控制和保护的对象不同，它大致可以分为以下几种类型： （1）：发动机断路器—控制、保护发动机用的断路器； （2）：输电断路器—用于35kv 及以上输电系统中的断路器； （3）：配电断路器—用于35kv 及以下的配电系统中的断路器； （4）：控制断路器—用于控制、保护经常启动的电力设备，如高压电动机、电弧炉等的断路器。
还有按使用的电压等级来划分，有： （1）：中压断路器—在35kv 及以下电压等级使用的断路器； （2）：高压断路器—110、220kv 电压等级使用的断路器； （3）：超高压断路器—330kv 及以上电压等级使用的断路器。
按断路器灭弧原理来划分，有油断路器、气吹断路器（如空气断路器、六氟化硫断路器）、真空断路器和磁吹断路器等。
高压断路器的典型结构简图如下：有开断和关合电路的执行元件，它包括触头、导电部分和灭弧室等；操动机构用以操动触头的分合动作；还有绝缘支柱和安装基座。
第二节：对断路器的主要要求对其要求大致分成以下三个方面： 一：开断、关合电路方面 1：开断负载电路和短路故障断路器开断电路时，主要的困难是熄灭电弧。
由于电力网电压高、电流大电弧熄灭更加困难。
在电力网发生故障时，短路电流比正常负荷电流大的多，这时电路最难开断。
因此，可靠地开断短路故障是高压断路器的主要的，也是最困难的任务 。
标志高压断路器开断短路故障能力的参数是：额定电压e U ，单位kv ； 额定开断电流ke I ，单位kA ;习惯上，经常使用的另一个参数是额定断流容量de P ，单位兆伏安。
对于三相电路，deP 的计算公式是de e ke P I （1－1）2：快速开断电力网发生短路故障后，要求继电保护系统动作要快。
更重要的是，在超高压电力网中，缩短断路器开断时间可以增加电力系统的稳定性。
参看图1－3。
开断时间是高压断路器的一个重要参数。
全开断时间为固有分闸时间和燃弧时间之和。
断路器全开断时间：k t ＝1t ＋2t 短路故障时间＝0t ＋k t其中，0t －继电保护动作时间；1t —断路器固有分闸时间；2t —燃弧时间；k t —断路器全开断时间。
3：关合短路故障电力网中的电力设备或输电线路有可能在未投入运行之前，就已存在绝缘故障，甚至处于短路状态。
这种故障称为 “预伏故障”。
这样就会出现短路故障电流，短路电流产生的电动力，使断路器的关合造成很大阻力。
甚至使触头不能关合，此时在触头间形成持续电弧，造成断路器损坏或爆炸。
为了避免上述情况，断路器应具有足够的关合短路故障的能力。
标志此能力的参数是断路器的额定短路关合电流ge i （峰值）。
4：自动重合闸输电线路的短路故障大多数是雷害、鸟害等临时性故障。
因此，为了提高用电可靠并增加电力系统的稳定性，线路保护多采用自动重合闸方式。
采用最大重合闸方式的断路器，应在短时间内连续合分几次短路故障。
对于断路器来说，负担要沉重的多。
5：分合各种空载、负载电路在电网运行过程中，有时需要关合、开断空载长输电线、空载变压器、电容器组、高压电动机等电路。
合分这些电路的主要问题是可能产生过电压。
此时要求断路器在分合过程中，不应产生危及绝缘的过电压。
6允许合分次数在规定的年限内，断路器应有一定的允许合分次数。
根据标准，一般断路器影响空载合分次数应达到1000～2000次。
此外，还应有足够的电寿命（允许连续分合短路电流或负载电流的次数）。
7：对周围环境的影响断路器在动作时往往会出现排气、喷烟或喷高温气体等现象，不应过分强烈，以免危及周围设备的正常工作。
二：一般电气性能方面高压断路器长期工作在高电压电网上，应能承受所在电网各种电压、电流的作用下不致损坏。
1：电压方面其绝缘应能长期承受相应的最大工作电压，而且能承受相应的大气过电压、内部过电压的作用。
可参考有关标准。
2：电流方面在长期通过工作电流时，各部分的温度不应超过允许值。
可参考有关标准规定。
断路器通过短路电流时，不应因电动力受到损坏，触头不应发生焊接和损坏。
标志其性能的参数是：额定电流e I 、额定动稳定电流de i （峰值）、额定热稳定电流reI和额定热稳定时间re t （2秒或3秒）。
还有额定短路关合电流ge i （峰值）。
各种额定值之间的关系可写出下面的式子：额定短路关合电流ge i ＝de i （额定动稳定电流） （1－2） 额定热稳定电流re I ＝ke I （额定开断电流） （1－3）额定短路关合电流ge i ＝1.8ke I （额定开断电流） （）＝2.55ke I （1-4）三：自然环境方面在周围环境各种条件作用下，断路器都应可靠工作： 1：海拔高度海拔高度对断路器主要有两方面影响： （1）：对外部绝缘的影响。
由于高海拔地区，大气压力低，大气耐压水平降低。
（2）：对电器发热温度的影响。
高海拔地区，空气稀薄，散热差。
我国海拔低于1000m 的地区仅占全国面积的35‰。
2：环境温度高压断路器标准规定，产品使用的环境温度为－30℃ 至＋40℃。
温度过低，会使断路器内部变压器油、液压油及润滑油的粘度增加、使断路器分闸、合闸速度降低。
另一个问题是温度过低使密封材料的性能降低，造成漏气漏油。
温度过高，可能造成导电部分过热及电容套管的密封胶渗出等。
特别是装在户外的产品，在阳光照射下很容易过热，按标准规定，周围环境温度每增加1℃，工作电流应降低1.8‰；如果环境温度每降低1℃，可提高工作电流0.5‰，但不得超过20‰。
3：湿度我国长江以南地区，长年湿度在90‰以上。
这样容易引起断路器金属锈蚀，绝缘件受潮，油漆层脱落，甚至影响机构的可靠动作。
4：风力过大的风力可能引起细长结构的断路器变形甚至断裂。
设计时应考虑风力的负荷影响。
5：大雨 6：污秽 7：地震8：湿热地区：应考虑断路器的三防（防湿热、防霉、防盐雾）。
9：干热地区第三节：高压断路器的特点高压断路器其特点： （1）：结构的多样性：各类产品在原理、结构上差别很大。
即使同一类型的断路器，由于厂家、生产年代、参数的不同，在结构上常有很大差别。
（2）：试验的重要性：断路器的基本现象——电弧的物理过程至今尚不清楚，有关电弧的理论分析、设计计算方法更是十分粗糙。
一种新结构的断路器常常要经过大量的试验研究，多次的修改才能成型。
（3）：要求高度的可靠性：高压断路器是电力系统最重要的保护设备，要求断路器在各种环境下，各种工作过程中不出故障，而且对周围的环境也不带来有害的影响。
常见的故障有：动作失灵、密封失效、绝缘破坏和灭弧故障等。
在灭弧和绝缘故障中，有不少也是由于动作失灵或密封不好造成的。
第二章电动力计算（2006-11-22）第一节：电器电动力载流导体在磁场里，导体就要受到磁场对电流的作用力。
此力称为电动力。
如果磁场是均匀的，则电动力的大小可按下式计算：F=B l I（2－1）其中，F—电动力；B—磁感应强度；l—导体长度；I—导体中电流。
如果电流与磁感应强度B的方向成β，则电动力F的大小为F=B l I sin （2－2）电动力F的方向按图2－1（2）所示。
各种电器的导电部分总是由多个导体构成的，当导体中有电流流过时，各导体之间就会有电动力的作用。
如图2－2所示。
电流1I 在导体2l 处产生磁场1B 其方向垂直于导体2l ，因此导体2l 承受电动力2F 的作用，方向由左手定则确定。
同理导体2l 中电流2I 在导体1l 处产生磁场2B ，对导体1l 产生电动力1F 的作用。
电动力2F 和1F 对两个导体是产生相吸的力。
如两个电流方向相反时，则导体间承受斥力。
两个导体间的电动力的大小由式（2－1）决定：2122F B l I =一般情况下，1B 正比于电流1I ，则212F cI I = （2－3）若两个电流1I 和2I 相等，则电动力也相等，由此有2F cI = （2－4）式中c 是与导体形状、尺寸有关的系数，以后再讲。
当力为㎏作单位，电流以A 作单位时，上式可分别改写为：8121.0210F cI I -=⨯ （2－5）821.0210F cI -=⨯ （2－6）当断路器导体内电流很小时，如几百至几千安时，作用在导体上的电动力很小，对断路器的工作一般每一什么影响，可以忽略不计。
当导体内电流超过万安以上时，应当考虑电动力的问题。
此时，电动力可能达到几十㎏或几百㎏以上，使断路器中某些零件会产生变形或断裂等问题。
断路器合闸时，作用在横档上的电动力F ，是反对断路器关合。
如图所示。
第二节;计算电动力的两种基本方法 （一）：用比奥－沙瓦定律计算电动力比奥－沙瓦定律是计算电动力最常用的方法。
如图6，载流导体l 处在磁场中，导体中的电流I 。
在导体l 的元长度dl 上所受的电动力dF ,按式（2）其表达式为sin dF IB dl β= （2－7）式中，B —元长度dl 处的磁感应强度；β—dl 与B 的夹角。
对式（2－7）沿导体l 全长积分，就可以得到导体l 全长上所受到的总电动力F ，即sin llF dF IB dl β==⎰⎰ （2－8）计算电动力首先应知道导体l 全长上磁感应强度的分布情况。
现在研究某磁场强度B 的计算问题。
将导体0l 沿导体长度分成若干元长度0dl ，元长度0dl 内电流在某A 点产生dB ，dB 与电流0I 0dl 成正比，与0dl 至A 点间的距离r 的平方成反比，与0dl 和r 之间的夹角α的正弦成正比，即0002sin 4l l I dl B dB rμαπ==⎰⎰ （2/Wb m ） （2－10） 将式（2－10）的B 代入式（2－8），得0002sin sin 4l ldldlF I I r μαβπ=⋅⎰⎰ （N ） 将力的单位换成㎏，1（N ）=0.102（㎏）,并以0μ代入后得到（㎏） （2－11）式中，02sin sin l l dl dl c r αβ⋅=⎰⎰ （2－12） c 称为回路系数。
它与导电系统的几何尺寸、形状有关。
计算出回路系数c 的数值，再知道电流就可以得出电动力的数值。
所以式（11）是计算电动力的一般通用式。
（二）：用能量平衡法计算电动力其原理是：任一回路内电动力F 所作的功等于该回路储能的变化，即dW Fdx = （2－13）式中 dW —在电动力作用下，回路沿x 方向发生元位移dx 时，回路储能的变化。
由此作用在回路中导体上的电动力F 为：dWF dx= （N ） （2－14） 载流导体回路中，储存于磁场中的能量W 为：212W LI = （2－15）式中，L —回路的电感（H ）I —回路中流过的电流（A ）。
两国相邻的载流导体回路中，存储于磁场中的总能量为:221122121122W L I L I MI I =++ （2－16） 式中，1L ，2L —回路1和2的自感（H ）；M —两个回路间的互感（H ）； 1I 和2I —回路1和2中的电流（A ）。
