13、触头是如何分类的?答:电气触头按结构和工作特点,可分为可断触头、滑动触头和固定触头三类。可断触头是开关电器中不可缺少的部分,按其结构不同,又可分为以下几种:(1)刀形触头:其结构简单,分为面接触和线接触,广泛应用于低压开关和高压隔离开关。(2)对接式触头:具有结构简单、动作速度快的特点,但接触面不稳定,随压力变化较大,动作时容易发生弹跳,无自洁作用,触头容易被电弧烧伤。这种触头常用于额定电流在1000A以下和低于500A的配电断路器中。(3)楔入形(触指)触头:由用双头螺栓套弹簧压装在导电座上的成对触片和楔形触块组成,一般楔形触块作为动触头,但也有反过来将楔形触块作静触头,夹在导电座上的触片作动触头的。这种触头在动、静触头的接触中,相互磨擦,接触面得以自动清扫。它的电动稳定性较高,有自洁作用,增加触片和楔块的组数可能增大额定电流,但横向尺寸也增加了,使装配发生困难。工作电流一般限制在5000A以下,最高可达12000A。触头的工作表面容易被电弧烧伤,一般只作主触头而不作灭弧触头。(4)插入式(梅花形)触头:静触头是由多片梯形触指组成。分为有挠性导电片和无挠性导电片两种。有挠性导电片的插座,触指上有一凹槽,槽内嵌入绝缘套,放进螺管弹簧,以保证触指对导电杆的压力,弹簧另一端由圆环支持,可以沿导电杆(动触头)的周围稍微调节触指位置。触指通过挠性导电片与触头底座连接。无挠性导电片的插座,取消了结构复杂和性能不稳定的导电片,利用弹簧直接将触指压在导电座上。动触头为圆形铜导电杆,为了增加触头的抗弧能力,常常在触头座外套端部加装铜钨合金保护环,在导电杆端部加装铜钨合金的耐弧头。接通时,导电杆插在插座内,梯形触指被弹簧压在导电杆上,利用插座内径与导电杆的适当配合,使每片触指与导电杆形成两条线接触,接触可靠。同时,动静触头间的压力方向与运动方向垂直,触头接通时的弹跳小。动、静触头相对运动时产生磨擦,有自洁作用。短路电流通过时,由于触指间和触指与导电杆之间电流方向一致,电动力趋向将触指压向导电杆,动稳定性好,但这种触头结构比较复杂,允许通过的电流也受到限制,且开断时间较长。也多应用在35KV以下的配电电网中。滑动触头是保持动、静触头间既能相对运动又不分离的连接。
分为Z形触指式滑动触头和滚动式滑动触头。(1)Z形触指式滑动触头:结构与插座式触头相似。它是将Z形触指装在导电座内,用弹簧保持触指位置,并将触指的两侧分别压向导电杆与导电座而构成。它的优点是:高度小,装配简单,没有导电片,接触稳定,有自洁作用,所以应用很广。(2)滚动式滑动触头:动触头为圆形导电杆,定触头是由两根圆杆导电座和成对装在导电杆和导电座之间的紫铜滚轮所组成,滚轮两侧装有弹簧,借助弹簧的压力,保持滚轮和导电杆、滚轮与导电座之间的接触。电流就在导电杆、滚轮、导电座之间传导。由于动触头是运动的,滚动磨擦阻力小,触头的自洁作用差。多用作高压断动器的中间触头。
14、SF6气体有哪些化学和物理性质?答:SF6气体是无色、无臭、无毒、不燃的惰性气体。它的化学性质非常稳定,在大气压下以及温度高达500℃的情况下,都具有高度的化学稳定性。一般认为,在电气设备允许的温度范围内,SF6对断路器的材料没有腐蚀作用,因此断路器的检修周期长,检修工作量少。在电弧高温作用下,很少量的SF6会分解为有毒的SOF2、SO2F2、SF4和SOF4等,但在电弧过零值后,很快又再结合成SF6。因此,长期密封使用的SF6,虽经多次灭弧作用,也不会减少或变质。电弧分解物的多少与SF6中所含水份有关,因此,把水份控制在规定值下是十分重要的。常用活性氧化铝或活性炭、合成沸石等吸附剂,清除水分和电弧分解产物。 SF6气体混入空气时,会使绝缘强度下降,因此断路器及其贮气设备应保持密封。 SF6容易液化,液化温度与压力有关,压力升高时液化温度也增高,所以SF6气体都不采用过高的压力,以使其保持气态。双压式断路器,高压侧压力为1.5MPa左右;单压式断路器,压力为0.3—0.5Mpa。
15、SF6气体有哪些电气特性?答:(1)SF6分子很容易吸附自由电子,形成负离子,具有较强的电负性。但在一定电场下,这些离子很难积累足够的能量导致气体电离。同时因为气体中的自由电子减少,还降低了这些电子容易使气体被击穿的危害。因此,SF6气体具有良好的绝缘性能,在均匀电场中SF6的绝缘强度比空气大2—3倍,在0.3Mpa压力下,绝缘强度超过变压器油。但在不均匀电场中,其绝缘强度会下降,因此六氟化硫断路器的部件多呈同心圆状,以使电场均匀。(2) SF6分子具有较强的电负性,使SF6具有强大的灭弧能力。因为SF6分子吸附自由电子后变为负离子,负离子容易和正离子复合形成中性分子,使电弧空间的导电性能很快消失。特别在电弧电流接近零值时,这种作用更加显著。如果例用SF6气体吹弧,使大量新鲜的SF6分子不断和电弧接触则灭弧更加迅速。由于SF6气体灭弧能力强,从导电电弧向绝缘体变化速度特别快,所以SF6断路器的开断电流大,开断时间短。在同一电压等级,同一开断电流和其它条件相同的条件下,SF6断路器的串联断口较少。(3)SF6气体是多原子的分子气体,在电弧高温下分解和电离的情况非常复杂。SF6气体中弧心部分导热率低,温度高,电导率大,其外焰部分导热率高,温度低,电导率小,所以电弧电流几乎集中在弧心部分。因此,在SF6气体中,可以看到很细、很亮的电弧,几乎看不到外焰部位。这也是SF6气体灭弧时间短的原因之一。当电弧电流减小趋近于零值时,SF6分子此时电负性显著,从而使电流保持连续,可使细小的弧心一直存在到极小的电流范围。SF6电弧的这种特点,使断路器开断小电流时,也不会由于截流作用而产生操作过电压。
16、利用SF6气体吹弧与利用空气吹弧有什么不同?答:利用SF6气体吹弧与利用空气吹弧在外形上十分相似,但实际灭弧原理不同。空气吹弧主要是冷却电弧,而SF6气体吹弧主要是利用SF6分子与电弧不断接触进行灭弧,SF6气体的灭弧能力较空气大100倍。
17、SF6断路器有哪几种类型?答:SF6断路器的类型按灭弧方式分,有单压式和双压式;按总体结构分,有落地箱式和支柱瓷套式。
18、简述单压式和双压式SF6断路器的工作原理?答:单压式SF6断路器只有一种较低的压力系统,即只有0.3—0.6MPa压力(表压)的SF6气体作为断路器的内绝缘。在断路器开断过程中,由动触头带动压气活塞或压气罩,利用压缩气流吹熄电弧。分闸完毕,压气作用停止,分离的动、静触头处在低压的SF6气体中。双压式SF6断路器内部有高压区和低压区,低压区0.3—0.6MPa的SF6气体作为断路器的主绝缘。在分闸过程中,排气阀开启,利用高压区约1.5MPa的气体吹熄电弧。分闸完毕,动、静触头处于低压气体或高压气体中。高压区喷向低压区的气体,再经气体循环系统和压缩气体打回高压区。
19、SF6断路器灭弧室有哪些类型?答:SF6断路器灭弧室结构按灭弧介质的压力不同,分双压式和单压式两种,但双压式由于结构复杂、辅助设备多,目前一般不采用。按吹弧方向不同,可分为双吹式、单吹式、外吹式和内吹式。按触头运动方向不同,分为定熄弧距(也称为定开距)和变熄弧距(也称为变开距)。另外,代表最新发展和研究的还有自能式灭弧室。
20、变熄弧距灭弧室是怎样工作的?答:这类灭弧室中的活塞固定不动。当分闸时,操动机构通过绝缘拉杆使带有动触头和绝缘喷口的工作缸运动,在活塞与压气缸之间产生压力,等到绝缘喷口脱离静触头后,触头间产生电弧。同时压气缸内气体在压力作用之下吹向电弧,使电弧熄灭。在这种灭弧室结构中,电弧可能在触头运动的过程中熄灭,所以称为变熄弧距。变熄弧距式灭弧室在目前国内运行的SF6断路器中普遍应用。
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