•若电弧长时间不熄灭，不仅烧坏开关电器，而且造成系 统事故，威胁电力系统安全运行。
✓电弧产生的物理过程
电弧的产生和维持是触头间中性质点（分子和原 子）被游离的结果。游离就是中性质点转化为带电 质点。游离的过程有四种形式：
•强电场发射。当触头刚分开时，触头间产生很强的电 场强度（E/s），大于3×10（-6）时，阴极表面电子 就会被电场力拉出，而形成触头间的自由电子。这种 游离方式，称为～
•环境温度对允许持续工作电流的影响 我国目前生产的电器，设计时取周围介质温度40度。
如果周围环境温度高于40度时，每增高1度，设备的允许电流按减少1.8%修正； 如果周围环境温度低于40度时，每降低1度，设备的允许电流按增加0.5%修正；
•电器设备结构、类型的选择
选择电器时，应考虑电器的运行环境。屋外配电装置的电器，经常受到风、 雨、雾、露、积雪、薄冰、灰尘和有害气体的影响，工作条件比屋内配电装 置的电器差，因此电器常制成屋内装置和屋外装置两种。周围环境污秽的地 区、海边、盐湖区等，必须注意加强电器绝缘，采用特殊绝缘结构的加强型 电器，或选用额定电压高一级的电器。
DL4 DL1
DL6
T1
T2
SN1
DL3 DL2
✓母线分段电抗器及分段断路器：相邻两
段母线上最大一台发电机额定电流的50％～80％。 G1
G2
练习：计算DL3的最大持续工
PN1
作电流
✓出线：除考虑正常负荷电流外，还应考虑事故时由其它回路转移过来的负荷
•按当地环境条件校验 ：•源自拔对电器设备最高允许工作电压的影响
ies>=ish
•下列几种情况不校验热稳定或动稳定
1.用熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故可不验算热稳定。 2.采用有限流电阻的熔断器保护的设备。其回路电流被电阻限制。 3.装设在电压互感器回路中的裸导体和电器。
➢短路电流计算条件
•容量和接线
按本工程的最终容量计算，并考虑本工程建成后5～10年的电力系统 远景发展规划，按可能发生最大短路电流的正常接线方式进行短路计算。
练习：请选择如 图所示电厂的短 路点
DL5 DL4
DL6
T1
T2
SN1
DL3
DL1
DL2
G1
G2
PN1
•短路计算时间
✓验算热稳定的计算时间 tk＝tpr＋tbr tk－－短路计算时间 tpr－－继电保护时间，一般考虑后备保护时间 tbr －－断路器的全开断时间 tbr ＝ tin ＋ ta tin －－断路器固有分闸时间 ta －－断路器开断的电弧持续时间
•热电子发射。触头由金属制成，常温下，金属内部存在 有大量的自由电子。随着温度升高，自由电子能量升高， 运动加剧，有的电子会跑出金属表面，形成热电子发射。 特别是电弧形成后，弧隙间的高温使阴极表面受热会出线 强烈的只热点，不断发射出电子，在电场力作用下，不断 向阳极作加速运动。
第六章 电气设备的原理与 选择
导体和电器选择的一般条件
在发电厂和变电所得设计中，需选择各种电器设备，并 确定它们的型式和技术参数。选择时应从实际出发，根据我 国目前产品种类和供应情况，在保证安全、可靠和留有裕度 的前提下，力求经济，选择合适的设备。
➢按正常工作条件选择电器设备
•额定电压和最高工作电压
断路器开断时，电弧持续时间，对少油断路器为0.04～0.06 s ， 对SF6和压缩空气断路器约为0.02～0.04s。
✓电器的开断时间
开断电器应能在最严重的情况下开断短路电流。电器的开断时间选择为
tk’＝tprl＋tin
tprl －－主保护动作时间
高压断路器的原理与选择
断路器转有灭弧装置，用于电路中切断电流
➢按短路情况校验
•短路热稳定校验
短路电流通过电器时，电器各部件温度（或发热效应）应不超过制造厂规定 的短路时发热最高允许值。满足热稳定的条件是：
It2t>=Qk
•电动力稳定校验
电动力稳定是指电器所能承受短路电流引起的机械效应的能力。在校验时， 须用短路电流的最大幅值或有效值与制造厂规定的最大允许电流进行比较。
•短路种类
一般按三相短路进行验算。
•选择短路计算点
在短路计算接线中，选择通过电器的短路电流为最大的点为短路计算点。 1.两侧都有电源的设备，比较两侧短路电流大小，选择电流大的作为短 路计算点。 2.母联断路器考虑母线向备用母线充电时候可以流过的短路电流。
3.带电抗器的出线，选择短路点于电抗器后，以选择轻型电器。
✓发电机、变压器、调相机回路：Imax=1.05Ie
（由于电压下降5％时，出力不变）。若变压
器有过负荷运行的情况，按过负荷确定（1.3
～2倍的变压器额定电流）
DL5
练习：计算DL1、DL4、DL5 的最大持续工作电流
✓主母线、母联断路器：Imax取母线上最大 一台发电机或变压器的Imax。
练习：计算DL6的最大持续工 作电流
➢电弧形成的物理过程
开关电器切断有电流流过的线路时，触头间电压 大于10～20伏，电流大于80～100mA，切断电 路的瞬间，触头间会产生强烈的白光，称为电弧。
✓电弧放电的特征
•能量集中，温度很高，亮度很强。 •电弧由三部分组成：阴极区、阳极区、弧柱区。 •电弧的气体放电是自持放电，维持电弧稳定燃烧的电 压很低。 •电弧是一束游离气体，质量极轻，容易变形。
所选电器的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压 电气设备的最高工作电压为额定电压的1.1－1.15倍
电网的电压波动一般不超过额定电压的1.15倍
UN>=Uns •额定电流
电器的额定电流指在一定环境温度下，长时间内电器所能 允许通过的电流。
IN>=Imax Imax－－最大持续工作电流
•Imax的计算方法：
当电器设备的安装在制造厂规定的海拔高度以上时，由于海拔高度的 增加，空气密度和湿度相应减少，使空气间隙和瓷绝缘的放电特性下降， 影响电器设备的外绝缘强度，制造厂规定的电器设备的最大工作电压就要 下降。对此须进行校正。
试验指出，海拔高度为1000～3500米范围内，按1％/100米进行补偿，即 海拔每增高100米，电器设备最高允许工作电压应降低1％。
✓电弧的危害
开关电器在开断有电流的电路时，电弧的产生是不可避免 的。电弧产生后，若不能在1～3个周波内尽快熄灭，将带 来很大的危害：
•电弧的温度很高，可达5000～7000度以上，常超过 金属的汽化点，可能烧坏开关电器的金属触头。
•烧坏开关电器的绝缘。如，烧坏瓷绝缘的表面，甚至 完全损坏，或者使有机绝缘材料炭化，以致失去绝缘性 能。