大电流开关触点电流为什么必须用外罩将开关触点电流罩住

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请根据图,简要说明家用电器的金属外壳为什么一定要接地?
题型:问答题难度:偏难来源:贵州省期末题
如果家用电器内部火线绝缘皮破损或失去绝缘性能,致使火线与外壳接通,外壳就带电,人体接触外壳等于接触火线,就会发生触电事故。如果把外壳用导线接地,即使外壳带了电,电流也会从接地导线流走,人体接触外壳就没有危险。 (合理即可)
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安全用电原则:&&& 对于安全用电必须做到“四不”,即不接触低压带电体,不靠近高压带电体,不弄湿用电器,不损坏绝缘层。例如,在日常生活中,首先不要私拉乱接,私拉乱接是违反用电制度的,在安装电路上是不符合要求的,是容易出事故的;另外,在日常生活中换灯泡、擦灯泡的时候,应先将电源断开,不要用湿手、湿布擦灯泡,不要站在地上去擦,要站在木凳或桌子上去擦,防止万一开关失灵漏电造成触电事故,要特别注意安全。了解几个电压值:安全电压:不高于36V;家庭电路电压:220V;动力电压:380V。家庭电路电压和动力电压都远远高于安全电压,所以禁止靠近或接触 欧姆定律与安全用电:1.不管是人体触电,还是引发火灾,都是电路中的 电流过大造成的,因此从欧姆定律的角度考虑, 要注意以下两个方面:(1)电压越高越危险。因为电压越高,电流越大。(2)防止电阻过小,因为电阻越小,电流越大。如用湿手触摸开关和用电器、不该连接的地方错误连接造成短路时电阻过小。 2.加在人体上但不会对人体造成危害的电压,称为安全电压。低于36V的电压对人体是安全的,是安全电压。我国家庭电路的电压是220V,动力电路的电压为380V,高压输电线路的电压可以达到105V,都远远高于安全电压。
触电及触电事故的处理: 1.低压触电:通常所讲的“触电”是指一定大小的电流通过人体所引起的伤害事故。触电一般分为单线触电和双线触电,如下图所示。单线触电是人体直接触摸电源、火线或漏电的用电器等,使人体与大地形成回路。双线触电是人体的两部分(如两只手)分别接触到火线和零线,使人与电网形成回路。&2.高压触电:最常见的是高压电弧触电和跨步电压触电。(1)高压电弧触电:当人体靠近高压带电体到一定距离时,高压带电体和人体间发生放电现象,电流通过人体,造成高压电弧触电。(2)跨步电压触电:高压输电线落在地上,地面上与电线断头距离不同的各点存在电压,当人走近断头时,两脚位于离断头远近不同的位置上,因而两脚之间有了电压,这时电流通过人体,造成跨步电压触电。3.触电事故的处理具体做法:一是切断电源,或者用一根绝缘棒将电线挑开,尽快使触电者脱离电源。二是尽力抢救。三是发生电火灾务必在切断电源后,才能泼水救火。在整个救护过程中,必须随时注意自身保护,防止自己也触电。
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真空灭弧室的结构是什么样的
来源:深圳北电电气 作者:北电电气 时间:
真空灭弧室主要由气密绝缘系统、导电杆、导向套、屏蔽系统、触头系统、波纹管几部分组成。&
1.绝缘外壳
材料:绝缘外壳的材料有玻璃、陶瓷、微晶玻璃三种。微晶玻璃价格昂贵,因而没有得到过实际应用;玻璃结构强度较差,使用量已逐渐减少;陶瓷综合性能最好,因而应用最广泛。
主要作用:绝缘外壳主要是起绝缘支撑作用,并参与组成气密绝缘系统。
材料:波纹管主要由厚度为0.1~0.2mm的不锈钢制成。
主要作用:波纹管主要担负动电极在一定范围内运动、及高真空密封的功能。真空灭&
室要求波纹管具有很高的机械寿命。
材料:屏蔽筒可由无氧铜、不锈钢、电工纯铁或铜铬合金等材料制成。
主要作用:
1)减轻触头在燃弧过程中产生的金属蒸汽和液滴喷溅对绝缘外壳内壁的污染程度,从而避免造成真空灭弧室外壳的绝缘强度下降或产生闪络。
2)改善真空灭弧室内部的电场分布,有利于真空灭弧室绝缘外壳的小型化,尤其是对高电压等级真空灭弧室的小型化有显著效果。
3)冷凝电弧生成物。特别是真空灭弧室在开断短路电流时,电弧所产生的热能大部分被屏蔽系统所吸收,有利于提高触头间的介质恢复强度。屏蔽筒冷凝电弧生成物的量越大,吸收的能量也越大,越能改善真空灭弧室的开断能力。
4.触头系统
①触头结构
触头结构的作用主要是在真空灭弧室分断短路电流时,在触头间形成横向磁场或纵向磁场,从而限制触头表面阳极斑点的形成,提高灭弧室的分断能力。
触头结构形成所需磁场的方式主要有两种:一是通过改变电流方向形成所需的磁场;二是通过设置磁性材料聚拢磁力线形成所需方向的磁场。
触头是导电产生电弧、熄灭电弧的部位,对材料的要求很高。触头材料主要有铜铋合金、铜铬合金、铜钨合金等几种,目前断路器用真空灭弧室大量使用的主要是铜铬合金。
真空灭弧室的触头结构一般有以下几种:
Ⅰ.圆柱形触头:最简单的触头结构,分断电流不大,一般不超过7~8KA。
Ⅱ.横向磁场触头:典型的有螺旋槽横磁、杯状横磁、万字槽横磁。
Ⅲ.纵向磁场触头:典型的有开斜槽式纵磁、线圈式纵磁、马蹄铁式纵磁。
&Ⅳ.R型触头:触头结构与触头集成化制造,磁场方向为交替式纵磁。
真空灭弧室的动静导电杆均由无氧铜制成,它们是主要的导电回路,主要起导通电流的作用。
导向套一般用绝缘材料制成。它主要起导向作用,保证真空灭弧室的动导电杆在分合闸运动过程中能沿着真空灭弧室的轴线做直线运动。同时,它还能防止导电回路的电流分流到波纹管上,从而影响真空灭弧室的寿命。
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固体绝缘开关设备大容量真空开断过程中触头屏蔽罩侧烧问题探析
09:46:36&&作者:孔国威 魏杰等&&来源:&&
  中压固体绝缘开关柜、环网柜目前主要的发展方向一是小型化;二是大容量。然而固体柜的小型化要求势必制约着内部母线与真空灭弧室的浇注距离。这不仅影响固体柜的电绝缘与局放特性,同时还将对固体柜的开断能力造成影响。真空电弧受到旁侧母线导体电动力作用横向磁吹使屏蔽罩侧烧,降低了真空灭弧室的耐压水平,对开断性能会产生严重影响。为提高小型化固体柜的大容量开断能力,本文针对固体柜电流开断过程中的触头屏蔽罩侧烧问题展开研究,对母线导体在触头间隙产生的磁场电动力进行了理论计算,对母线导体磁场在触头间隙的分布特性进行了磁场仿真,最后提出了一种磁场屏蔽解决措施,并通过了试验验证。研究结果表明对于固体绝缘开关设备而言,在真空灭弧室内部设置导磁屏蔽罩可有助于减小电弧所受母线电动力的影响,是解决大容量真空开断过程中触头屏蔽罩侧烧的一项有力措施。
  北京双杰电气股份有限公司 孔国威 魏杰 梁吉省
  中国电力科学研究院 王昊晴 李向阳
  目前中国10kV~35kV等级的金属封闭开关设备采用真空作为灭弧介质已成定局,采用固体绝缘材料作为绝缘介质的环保型产品正在快速推广中,并已经得到广泛的认可与应用[1-4]。
  中压固体绝缘开关柜、环网柜目前主要的发展方向一是小型化;二是大容量,包括高额定电流和大开断电流[3,5]。然而固体柜的小型化要求势必制约着内部母线与真空灭弧室的浇注距离[6-8]。这将不仅影响固体柜的电绝缘与局放特性[9-10],同时还将对固体柜的开断能力造成影响。真空灭弧室旁侧母线导体产生的磁场同时也作用在灭弧室触头间隙中,真空电弧受到母线电动力作用横向磁吹使屏蔽罩侧烧[11-13],降低真空灭弧室的耐压水平,对开断性能会产生严重影响,而且开断电流容量越大,这种影响就越显著导致开断失败[14-17]。典型的大容量开断电弧侧烧后的触头和屏蔽罩状况见图1。这一现象在固体绝缘及其它类型的开关设备中普遍存在。
  为提高小型化固体柜的大容量开断能力,文中将针对固体柜大容量开断过程中的触头屏蔽罩侧烧问题展开研究,并提供一种切实可靠的解决办法。结果可为目前12kV~40.5kV固体柜产品的开发提供技术参考。
  1 研究方案
  为实现上述研究目标,本文以目前市场占有率最高、已经成熟运行多年的成型系列固体柜产品为例展开研究,产品见图2所示。文中研究内容包括两部分:一是对母线磁场在触头间隙电弧中产生的电动力进行计算;二是对磁屏蔽罩影响下母线磁场在触头间隙的分布特征进行仿真。
  2 母线磁场作用于触头间隙电弧上的电动力
  本文选用的成型系列固体柜的开关本体和&真空灭弧室&母线&局部固封单元见图3。母线套管与开关本体浇注一体。
  首先分析单相回路时自身母线磁场在触头间隙中产生的电动力,对此展开计算。不考虑横截面的影响,可将母线导体近似看作两段有限长导线AB和BC,分别垂直和平行于电弧间隙DE,同时将真空电弧看作一良导体,则上述回路对应的简化主电路和结构参数见图4。触头间隙电弧所受电动力Ft包括两部分FAB和FBC,分别受到AB段母线和BC段母线在触头间隙产生的法向磁场的作用,Ft方向垂直于触头间隙电弧和母线磁场并远离于母线侧。
  通过磁场仿真发现,在固体绝缘开关设备真空灭弧室中设置导磁屏蔽罩,可有效降低母线及回路其他导体在触头间隙中产生的外磁场,减小电流开断过程中电弧受到磁场电动力,使触头烧蚀均匀,避免因电弧侧烧屏蔽罩而导致的开断能力降低乃至失败。因此,设置导磁屏蔽罩是解决上述问题的一项有力可行措施,可用来提高固体绝缘及其他开关设备的大容量开断能力。
  4 导磁屏蔽罩设置后的试验验证
  为验证导磁屏蔽罩在固体柜大电流真空开断过程中的显著提升作用,文中还开展了相关研究性试验验证。选用成型的固体柜产品进行更大短路电流开断试验。
  原固体柜满容量开断能力为20kA,真空灭弧室屏蔽罩为常规非导磁屏蔽罩。在更大容量开断研究性试验中,开断电流达到23kA时合分过程中出现了A、B两相无法灭弧的情况,见图11。以A相为例,从波形图中可以看到分闸信号发出29ms后A相触头两端恢复电压开始建立,测量发现恢复电压在升高到7.75kV时触头间隙发生击穿,随后触头继续运动,触头间隙继续恢复期绝缘强度,经过9.5 ms后恢复电压重新开始建立,此时测量发现在5.47kV时触头间隙再次发生击穿,之后保护开关动作,短路电流被切断。
  经过开断后A相真空灭弧室解剖发现,触头屏蔽罩出现了明显电弧喷溅侧烧现象,屏蔽罩烧蚀后变薄,并伴有很长的金属须喷溅痕迹。研究分析断定A相开断失败的原因正是由于开断过程中的这种触头屏蔽罩侧烧造成,导致灭弧室耐压水平降低,无法承受快速上升的弧后恢复电压,从而致使开断失败。
  针对上述屏蔽罩侧烧的问题, 采用文中的方法对真空灭弧室设计进行改进,将原灭弧室屏蔽罩更改为导磁屏蔽罩。在此条件下原固体柜产品在开断23kA电流时试验顺利通过, 成功耐受住弧后恢复电压,开断波形见图12。
  开断后通过对灭弧室解剖发现,带有导磁屏蔽罩的真空灭弧室触头烧蚀均匀,熔蚀轻微,触头屏蔽罩表面光泽,未发现明显的电弧喷溅痕迹。由此可断定,导磁屏蔽罩设定后可有助于提高固体柜大电流真空开断能力,是解决固体绝缘开关设备体积小型化与开断容量增大化的一项有力措施。
  5 讨论
  从以上研究结果可知,真空灭弧室触头屏蔽罩采用导磁材料,是解决开断时真空电弧因母线磁场作用而导致触头屏蔽罩侧烧的一项有力措施。目前,通用的真空灭弧室触头屏蔽罩仍然多采用非导磁材料,究其原因在于:
  (1)导磁屏蔽罩在加工、制备及清洗过程中,铁磁材料置于空气中很容易氧化、生锈,表面吸附大量的杂质气体,将可能导致灭弧室真空度的降低。
  (2)导磁屏蔽罩在灭弧室正常工作状态下,屏蔽罩内部通过周围导体交变磁场而产生很大的涡流,从而导致屏蔽罩温升严重,影响真空灭弧室的使用。
  虽然存在上述问题,但合理设计的导磁屏蔽罩在目前真空灭弧室产品中仍然有着广泛的应用。特别是对于大的额定电流、短路电流参数的真空灭弧室产品。这将也会在本文所研究的小型化固体柜大容量的开断场合中发挥着突出的作用。
  6 结论
  针对小型化固体绝缘开关设备在大容量开断过程中出现的触头屏蔽罩侧烧问题进行了分析研究。
  基于实际固体柜产品模型,本文对母线导体在触头间隙产生的磁场电动力进行了理论计算,同时对母线导体磁场在触头间隙的分布特性进行了仿真,最后提出了一种磁场屏蔽解决措施,并通过了试验验证。得到的主要结论如下:
  参考文献
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  作者简介
  孔国威(1985&),男,博士,主要从事高压真空开关、环网配电开关设备等方向研究。
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