电气设备高压断路器的原理及选择
1.高压断路器是发电厂与变电站中主系统的重要开关器。高压断路器的主要功能是：正常运行时倒换运行方式，把设备或线路接入电路或推出运行，起到控制作用；当设备或线路发生*大故障时，能快速切除故障回路、保证无故障部分正常运行，起到保护作用。高压断路器的*大特点是能断开电气设备中负荷电流和短路电流。
2. 电气设备断路器种类和型式的选择
按照断路器采用的灭弧介质可分为油断路器、压缩空气断路器、SF6断路器、真空断路器等。 （1）油断路器：由于油断路器的开关性能差，且110kv电压以上产品为积木式、多端口的结构，很难实现端口电压均衡，因而其在500kv及以上电压等级禁止使用。 （2）压缩空气断路器：采用压缩空气做为灭弧介质，具有大容量下开断能力强及开断时间短的特点，但结构复杂、尚需配置压缩空气装置，价格娇贵，而且合闸时排气噪音大，所以主要用于220kv及以上电压的屋外配电装置。 （3）SF6断路器：采用不可燃和有优良绝缘与灭弧性能的SF6气体作为灭弧介质，具有优良的开断性能。此种断路器运行可靠性高，维护工作量小，故适用于各种电压等级，特别在220kv及以上配电装置中得到*广泛的应用。但是，SF6断路器在35kv及以下屋内配电装置中使用较少，这是因为SF6本身无毒，但分解物有毒性，而且SF6比重较空气大5.1倍，所以将SF6断路器布置在屋内，需要良好的通风、排风和可靠的检漏与检测设备，以防人员中毒及窒息。 （4）真空断路器：利用真空的高介质强度灭弧，具有灭弧时间短、低噪声、高寿命及可频繁操作等优点，已经在35kv及以下的配电装置中获得*广泛的应用。 选择断路器型式时，应根据各类断路器的特点及使用环境、条件而定。
3. 电气设备断路器额定电压和电流选择 高压断路器的额定电压和额定电流选择需满足 UN≥USN，IN≥Imax 式中：UN、USN分别为断路器和电网的额定电压（kv）IN、Imax分别为断路器的额定电流和电网的*大负荷电流。
4. 电气设备断路器开断电流选择 高压断路器的额定电流开关INbr是指在额定电压下能保证正常开断时的*大短路电流，它是表征高压断路器开断能力的重要参数。高压断路器在低于额定电压下，开断电流可以提高，但犹豫灭弧装置机械强度的限制，故开断电流仍有一极限值，该极限值称为极限开断电流，即高压断路器开断电流不能超过极限开断电流。 在中大型发电厂和枢纽变电站使用快速保护和高速断路器，其开断时间小于0.1秒，当在电源附近短路时，短路电流的非周期分量可能超过周期分量的20%，需要用短路计算时间tk′对应的短路电流Ik′ 进行校验，即 INbr≥Ik′ Ik′= Ipt 2+( 2I′′ e−ψtk′ Ta )2 式中：Ipt为开断瞬间短路电流周期分量有效值，当开断时间小于0.1秒时，Ipt≈I′′(A)； 当非周期分量所占实际比值大于20%时，超过了断路器型式试验的条件，因此还应向制造部门要求补充试验数据。
5. 电气设备断路器短路开合电流的选择 在断路器合闸之前，若线路上已经存在短路故障，则在断路器合闸过程中，动、静触头间在未接触时即有*大的短路电流（预击穿），更容易发生触头熔焊和遭受电动力的损坏；且断路器在关合短路电流时，不可避免地在接通后又自动跳闸，此时还要求能够切断短路电流，因此，额定关合电流是断路器的重要参数之一。为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器的额定短路关合电流iNcl不应小于短路电流*大冲击值ish，即 iNcl≥ish 三、 裸导体的选择 1.导体选型 导体是由铜、铝、铝合金制成。载流导体一般使用铝或铝合金材料。纯铝的成型导体一般为矩形、槽型和管型；铝合金导体有铝锰合金和铝镁合金两种，形状均为管型，铝锰合金载流量大，但强度太差；铜导体只用在持续工作电流大，且出线位置特别狭窄或污秽，对铝有严重腐蚀的场所。 2.导体截面选择 导体截面可按长期发热允许电流或经济电流密度选择。 对年负荷利用小时数大（Tmax>500ℎ）传输容量大，长度在20m以上的导体，如发电机、变压器的连接导体其截面一般按经济电流密度选择。而配电装置的汇流母线通常在正常运行方式下，传输容量不大，故可按长期允许电流来选择。
⑴按导体长期发热允许电流选择 按导体长期发热允许电流选择，则计算式为 Imax≤KIal 式中：Imax为导体所在回路中*大持续工作电流（A）; Ial为在额定环境温度为25度时导体允许电流（A）；K为与实际环境温度和海拔有关的综合修正系数，见附表3. 综合修正系数K还可以计算为 K= Θal−θ Θal−θ0 式中：θ、θ0分别为导体安装处的实际环境温度和导体额定载流量的基准温度；Θal为导体长期发热允许*高温度。 ⑵按经济电流密度选择 按经济电流密度选择导体截面可使用年计算费用*低。不同种类的导体和不同的*大负荷利用小时数Tmax将有一个年计算费用*低的电流密度，成为经济电流密度J。各种铝导体的经济电流密度如图所示。导体的经济截面SJ为 SJ=Imax J (mm2) 应尽量选择接近上式计算的标准截面，为节约投资允许选择小于经济截面电导体。按经济电流密度选择的导体截面的允许电流还必须满足式的要求。
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