斷路器電弧產生及熄滅的辦法

時間：2023-09-06 09:09:28     來源：www.bdhuanzheng.com     作者：     瀏覽次數：75次

(1)電弧產生的條件：電源電壓大于10~20V，電流大于80~100mA，動靜觸頭分離瞬間，觸頭間產生電弧。

  觸頭分開后，電路中有電流，電弧導電，電弧中有大量自由電子。

(2)電弧的危害

電弧的溫度很高，可達5000～7000度以上，常超過金屬的汽化點，可能燒壞開關電器的金屬觸頭。

燒壞開關電器的絕緣。如，燒壞瓷絕緣的表面，或者使有機絕緣材料炭化，以致失去絕緣性能。 

若電弧長時間不熄滅，不僅燒壞開關電器，而且造成系統事故，威脅電力系統安全運行。

特點：

 在交流電路中，電流瞬時值隨時間變化，因而電弧的溫度、直徑以及電弧電壓也隨時間變化，電弧的這種特性稱為動特性。由于弧柱的受熱升溫或散熱降溫都有一定過程，跟不上快速變化的電流，所以電弧溫度的變化總滯后于電流的變化，這種現象稱為電弧的熱慣性。 

經過對圖2-2的分析，可見交流電弧在交流電流自然過零時將自動熄滅，但在下半周隨著電壓的增高，電弧又重燃。如果電弧過零后，電弧不發生重燃，電弧就此熄滅。

   過零自然熄滅

   動態伏安特性

交流電弧的熄滅條件：

弧隙介質強度：弧隙介質能夠承受外加電壓作用而不致使弧隙擊穿的電壓稱為弧隙的介質強度。當電弧電流過零時電弧熄滅，而弧隙的介質強度要恢復到正常狀態值還需一定的時間，此恢復過程稱之為弧隙介質強度的恢復過程，用耐受電壓Ud(t)表示。

    --由滅弧裝置的結構和滅弧介質的性質決定 

弧隙電源電壓- 電流過零前，弧隙電壓呈馬鞍形變化，電壓值很低，電源電壓的絕大部分降落在線路和負載阻抗上。電流過零時，弧隙電壓正處于馬鞍形的后蜂值處。電流過零后，弧隙電壓從后蜂值逐漸增長，一直恢復到電源電壓，這一過程中的弧隙電壓稱為恢復電壓，用恢復電壓Ur(t)表示。  

      -與線路參數、負荷性質等有關

1、提高觸頭的分閘速度

 熄滅交流電弧的關鍵在于電弧電流過零后，弧隙的介質強度的恢復過程能否始終大于弧隙電壓的恢復過程。為了加強冷卻，抑制熱游離，增強去游離，在開關電器中裝設專用的滅弧裝置或使用特殊的滅弧介質，以提高開關的滅弧能力。

迅速拉長電弧，有利于迅速減小弧柱中的電位梯度，增加電弧與周圍介質的接觸面積，加強冷卻和擴散的作用。因此，現代高壓開關中都采取了迅速拉長電弧的措施滅弧，如采用強力分閘彈簧，其分閘速度已達16m/s以上。

2  采用多斷口

    每一相有兩個或多個斷口相串聯。在熄弧時，多斷口把電弧分割成多個相串聯的小電弧段。多斷口使電弧的總長度加長，導致弧隙的電阻增加；在觸頭行程、分閘速度相同的情況下，電弧被拉長的速度成倍增加，使弧隙電阻加速增大，提高了介質強度的恢復速度，縮短了滅弧時間。

       采用多斷口時，加在每一斷口上的電壓成倍減少，降低了弧隙的恢復電壓，亦有利于熄滅電弧。在要求將電弧拉到同樣的長度時，采用多斷口結構成倍減小了觸頭行程，也就減小了開關電器的尺寸。如下圖所示： 

3  吹弧  

用新鮮而且低溫的介質吹拂電弧時，可以將帶電質點吹到弧隙以外，加強了擴散，由于電弧被拉長變細，使弧隙的電導下降。吹弧還使電弧的溫度下降，熱游離減弱，復合加快。按吹弧氣流的產生方法和吹弧方向的不同，吹弧可分為以下幾種。

 3.1   吹弧氣流產生的方法 

（1）用油氣吹弧

用油氣作吹弧介質的斷路器稱為油斷路器。在這種斷路器中，有用專用材料制成的滅弧室，其中充滿了絕緣油。當斷路器觸頭分離產生電弧后，電弧的高溫使一部分絕緣油迅速分解為氫氣、乙炔、甲烷、乙烷、二氧化碳等氣體，其中氫的滅弧能力是空氣的7.5倍。這些油氣體在滅弧室中積蓄能量，一旦打開吹口，即形成高壓氣流吹弧。

（2）用壓縮空氣或六氟化硫氣體吹弧

 將20個左右大氣壓的壓縮空氣或5個大氣壓左右的六氟化硫氣體（SF6）先儲存在專門的儲氣罐中，斷路器分閘時產生電弧，隨后打開噴口，用具有一定壓力的氣體吹弧。

（3）產氣管吹弧

       產氣管由纖維、塑料等有機固體材料制成，電弧燃燒時與管的內壁緊密接觸，在高溫作用下，一部分管壁材料迅速分解為氫氣、二氧化碳等，這些氣體在管內受熱膨脹，增高壓力，向管的端部形成吹弧。

3.2   按吹弧的方向分

（1）縱吹

     吹弧的介質（氣流或油流）沿電弧方向的吹拂稱為縱吹，縱吹能增強弧柱中的帶電質點向外擴散，使新鮮介質更好地與熾熱電弧接觸，加強電弧的冷卻，有利于迅速滅弧。

（2）橫吹

        橫吹時氣流或油流的方向與觸頭運動方向是垂直的，或者說與電弧軸線方向垂直。橫吹不但能加強冷卻和增強擴散，還能將電弧迅速吹彎吹長。有介質滅弧柵的橫吹滅弧室，柵片能更充分地冷卻和吸附電弧，加強去游離。在相同的工作條件下，橫吹比縱吹效果要好。

（3）縱橫吹

       橫吹滅弧室在開斷小電流時因室內壓力太小，開斷性能較差。為了改善開斷小電流時的滅弧性能，可將縱吹和橫吹結合起來。在大電流時主要靠橫吹，小電流時主要靠縱吹。

4   短弧原理滅弧

       滅弧裝置是一個金屬柵滅弧罩，利用將電弧分為多個串聯的短弧的方法來滅弧。由于受到電磁力的作用，電弧從金屬柵片的缺口處被引入金屬柵片內，一束長弧就被多個金屬片分割成多個串聯的短弧。如果所有串聯短弧陰極區的起始介質強度或陰極區的電壓降的總和永遠大于觸頭間的外施電壓，電弧就不再重燃而熄滅。采用缺口鐵質柵片，是為了減少電弧進入柵片的阻力，縮短燃弧時間。 

4.1   利用固體介質的狹縫狹溝滅弧

滅弧裝置的滅弧片是由石棉水泥或陶土制成的。觸頭間產生電弧后，在磁吹裝置產生的磁場作用下，將電弧吹入由滅弧片構成的狹縫中，把電弧迅速拉長的同時，使電弧與滅弧片內壁緊密接觸，對電弧的表面進行冷卻和吸附，產生強烈的去游離。原理圖如圖所示。 

4.2   用耐高溫金屬材料作觸頭、優質滅弧介質

 觸頭材料對電弧中的去游離也有一定影響，用熔點高、導熱系數和熱容量大的耐高溫金屬制作觸頭，可以減少熱電子發射和電弧中的金屬蒸汽，從而減弱了游離過程，有利于熄滅電弧。

       滅弧介質的特性，如導熱系數、電強度、熱游離溫度、熱容量等，對電弧的游離程度具有很大影響，這些參數值越大，去游離作用就越強。在高壓開關中，廣泛采用壓縮空氣、六氟化硫（SF6）氣體、真空等作為滅弧介質。

HZC-3980斷路器動特性分析儀

本文標簽：

本文斷路器電弧產生及熄滅的辦法：http://www.bdhuanzheng.com/news_detail-167.html是由保定鏵正電氣公司小編整理發布，如需轉載我公司文章，請保留本文網址，謝謝！

免責聲明：我公司部分文章信息來源于網絡，本網站只負責對文章進行整理、排版、編輯，如本站文章和轉稿涉及版權等問題，請作者在及時聯系本站，我們會盡快處理。

上一頁：變頻器的啟動頻率設定多大合適

下一頁：供電系統的諧波產生及抑制方法