变压器、断路器工作原理

变压器、断路器工作原理 变压器概述 变压器是一种把电压和电流转变成另一种(或几种)同频率的不同电压电流的 电气设备。 发电机发出的电功率，需要升高电压才能送至远方用户，而用户则需把电压 再降成低压才能使用，这个任务是变压器才能完成的。 随着输电距离，输送容 量的增长，对变压器要求也愈来愈高，不仅需要数量多，而且要性能好，技术 经济指标先进，还要保证运行安全、可靠、经济。 变压器除应用于电力系统外，还应用于一些工业部门中，如:在电炉整流、 电焊设备中、在船舶、电机等设备中都应用特种变压器，此外，在高压试验， 测量设备和控制设备中也应用着各式的变压器。 变压器工作原理 变压器的基本原理是电磁感应原理，现以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理(如上图):当一次侧绕组上加上电压Ú1时，流过电流Í1，在铁芯中就产生交变磁通Ø1，这些磁通称为主磁通，在它作用下，两侧绕组分别感应电势É1，É2，感应电势公式为:E=4.44fNØm 式中:E--感应电势有效值 f--频率 N--匝数 Øm--主磁通最大值 由于二次绕组与一次绕组匝数不同，感应电势E1和E2大小也不同，当略去内阻抗压降后，电压Ú1和Ú2大小也就不同。 当变压器二次侧空载时，一次侧仅流过主磁通的电流(Í0)，这个电流称为激磁电流。当二次侧加负载流过负载电流Í2时，也在铁芯中产生磁通，力图改变主磁通，但一次电压不变时，主磁通是不变的，一次侧就要流过两部分电流，一部分为激磁电流Í0，一部分为用来平衡Í2，所以这部分电流随着Í2变化而变化。当电流乘以匝数时，就是磁势。 上述的平衡作用实质上是磁势平衡作用，变压器就是通过磁势平衡作用实现了一、二次侧的能量传递。 断路器工作原理 断路器的作用是切断和接通负荷电路，以及切断故障电路，防止事故扩大，保 证安全运行。而高压断路器要开断1500V，电流为1500-2000A的电弧，这些电弧 可拉长至2m仍然继续燃烧不熄灭。故灭弧是高压断路器必须解决的问题。 吹弧熄弧的原理主要是冷却电弧减弱热游离，另一方面通过吹弧拉长电弧加强 带电粒子的复合和扩散，同时把弧隙中的带电粒子吹散，迅速恢复介质的绝缘强度。 断路器的选择 断路器的选择必须按正常的工作条件进行选择，并且按断路情况校验其热稳定 和动稳定。此外，还应考虑电器安装地点的环境条件，当气温、风速、温度、污秽 等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过一般电器使用条件时，应采 取有效。 对高压断路器有以下几个方面的要求，这些要求在断路器的基本技术参数上得到体现。 (1)断路器在额定条件下(额定电压、额定电流)可以长期工作。 (2)应有足够的开断能力，并保证有足够的热稳定和动稳定(开断电流、额定关合电流、极限通过电流、热稳定电流)。 (3)具有尽可能短的开断时间，这对减少电网的故障时间，减轻故障设备的损害，提高系统稳定性都是有利的。 (4)结构简单、价格低廉、体积小、重量轻、便于安装。 下面是几种常用断路器的特点: 1.多油断路器实现简单、价格便宜，但由于用油量大、体积大、检修工作量大、且易发生爆炸和火灾现象，一般情况下不采用。 2.少油断路器用油少、油箱结构小而坚固，具有节省材料、防爆防火特点。少油断路器使用安全，使配电装置大大简化，体积小、便于运输、目前被大量采用。 3.空气断路器断路能力大、动作时间快、尺寸小、重量轻、无火灾危险，但结构复杂、价格贵、需要装设压缩空气系统等，主要用于110KV及以上对电气参数及断路时间有较高要求的系统中。 4.SF6电气性能好、断口电压可较高。设备的操作维护和检修都很方便、检修周期长而且它的开断性能好、占地面积小、特别是发展SF6封闭组合电器可大大减少变电所的占地面积。SF6断路器广泛应用于90年代，目前我国已成功生产和研制了220、330、500KV的SF6断路器。 隔离开关概述 隔离开关主要用来将高压配电装置中需要停电的部分与带电部分可靠地隔离，以保证检修工作的安全。隔离开关的触头全部敞露在空气中，具有明显的断开点，隔离开关没有灭弧装置，因此不能用来切断负荷电流或短路电流，否则在高压作用下，断开点将产生强烈电弧，并很难自行熄灭，甚至可能造成飞弧(相对地或相间短路)，烧损设备，危及人身安全，这就是所谓“带负荷拉隔离开关”的严重事故。 隔离开关还可以用来进行某些电路的切换操作，以改变系统的运行方式。例如:在双母线电路中，可以用隔离开关将运行中的电路从一条母线切换到另一条母线上。同时，也可以用来操作一些小电流的电路，比如:电压互感器、避雷器、无负荷母线、小容量的无负荷变压器、无负荷或小负荷线路等。 发电厂和变电所的电器运行人员有相当多的工作是倒闸操作。一般来讲，在中断某线路的供电时，首先应断开该线路的断路器，然后才能断开该断路器两侧的隔离开关;在恢复某线路的供电时，首先应合上断路器两侧的隔离开关，然后才能合上该断路器。 为防止误操作的发生，必须采取有效的措施，这些措施包括组织措施和技术措施。 (1)组织措施 认真执行操作票和监护制度。一般规定在1kv以上的设备上进行倒闸操作时，必须一人监护，一人操作，绝对不允许个人单独操作。 (2)技术措施 采用在断路器和隔离开关之间装设机械或电器闭锁装置。闭锁装置(简称锁) 的作用是使断路器未断前，与其相应的隔离开关就拉不开;在断路器接通后，相应 的隔离开关也合不上。这就防止了带负荷拉合隔离开关的误操作。