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图4-2 内部结构
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4.4 本章小结
本章叙述了真空灭弧室的用途、构成和工作原理。
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第5章 电力系统短路等故障的分析
5.1 电力系统概况
由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置（主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等）转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心，通过各种设备再转换成动力、热、光等不同形式的能量，为地区经济和人民生活服务。由于电源点与负荷中心多数处于不同地区，也无法大量储存，故其生产、输送、分配和消费都在同一时间内完成，并在同一地域内有机地组成一个整体，电能生产必须时刻保持与消费平衡。因此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就制约了电力系统的结构和运行。据此，电力系统要实现其功能，就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统，以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，确保用户获得安全、经济、优质的电能。
建立结构合理的大型电力系统不仅便于电能生产与消费的集中管理、统一调度和分配，减少总装机容量，节省动力设施投资，且有利于地区能源资源的合理开发利用，更大限度地满足地区国民经济日益增长的用电需要。电力系统建设往往是国家及地区国民经济发展规划的重要组成部分。
电力系统的出现，使高效、无污染、使用方便、易于调控的电能得到广泛应用，推动了社会生产各个领域的变化，开创了电力时代，发生了第二次技术革命。电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一[8]。
5.2 短路故障浅析
5.2.1 短路类型
图5-1 三相短路
图5-2 两相短路接地
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图5-3 两相短路
图5-4 单相短路接地
电力系统在运行时，除中性点外，相与相或相与地之间是相互绝缘的，当出现了相与相或者相与地（或中性线）之间的连接，我们称之为短路。电力系统的经验表明，单相短路接地占大多数。三相短路时三相仍是对称的，故称为对称短路，其他的几种短路均使三相回路不对称，故称为不对称短路。
5.2.2 短路的危害
(1)电流剧增，设备发热增加，若短路持续时间较长，可能使设备过热甚至损坏；由于短路电流的电动力效应，导体间还将产生很大的机械应力，致使导体变形甚至损坏。
(2)电压大幅度下降，对用户影响很大。
(3)当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时，并列运行的发电机可能失去同步，破坏系统运行的稳定性，造成大面积停电，这是短路最严重的后果。
(4)发生不对称短路时，三相不平衡电流会在相邻的通讯线路感应出电动势，影响通讯。
短路问题是电力系统技术方面的基本问题之一。在发电厂所以变电及整个电力系统的设计和运行工作中，都必须事先进行短路计算，以此为合理选择电气接线选用有足够热稳定度和动力稳定度的电气设备。它也是在电力系统中合理配制各种继电保护并整定其他参数等的重要依据。
5.2.3 造成短路的主要原因
(1)绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良所带来的设备缺陷发展成短路。 (2)恶劣天气，雷击造成的闪络放电或避雷器动作，架空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等。
(3)人为误操作，如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设备检修后未拆除地线就加
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上电压引起短路。
(4)挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。
5.3 本章小结
本章描述了电力系统的概况，主要介绍了电网中短路故障的类型、危害和原因。
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第6章 智能化控制单元的硬件设计
6.1 智能控制单元的整体结构框架
图6-1为整个断路器系统总框图。
电网灭弧室断路器调节装置控制单元操动机构数据转换数据采集智能识别分合闸信号状态信号主控室
图6-1 系统框图
具体电路图附录1,图中智能控制单元由数据采集、智能识别和调节装置(执行机构)三个基本模块构成。
（1）智能识别控制模块 它是智能控制单元的核心，由微控制器构成微机控制系统能根据操作前所采集到的电网信息和主控制室发出的操作信号，自动识别当次操作时断路器所处的电网工作状态，显示断路器是否具备可以操动的条件，给出系统电压操作电压的信息, 以及断路器操动机构故障报警信号, 供运行人员了解断路器的工作状态，并根据事先程序决定对执行机构发出调节信息、从而使断路器发出相应的动作。
（2）数据采集模块 它由小型电压、电流转换装置和高速多通道模/数转换器组成，随时接收断路器的合闸命令、分闸命令、失压跳闸信号、过流跳闸信号, 接收传感器提供的断路器合分状态信号、断路器位置信号, 接收系统电压、断路器的操动电源信号以及复位信号等，并对这些信号进行整形、处理,把数据由模拟量转换为数字量，供智能识别模块进行处理分析，使之满足智能控制模块的要求。
（3）调节装置(执行机构) 它由能接收定量控制信息的部件和驱动执行器组成, 作用是用来控制合闸与分闸线圈的励磁。
总的来说，智能断路器的工作过程如下:由微控制器为核心的智能控制单元时刻采集电网的状态数据，智能识别模块根据所采集的数据对电网的状态进行快速识别，判断电网和断路器所处的状态，并随时根据识别结果控制调节装置动作，另外故障开断时要求断路
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