交流电弧的灭弧原理

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1、§5.2弧隙中的电压恢复过程1.恢复电压的组成1）电压恢复过程：交流电路中，若电流过零后电弧熄灭，则电源电压将加到弧隙上，即弧隙两端的电压将由此刻的电弧电压最终上升到电源电压。这一过程被称为电压恢复过程。2）恢复电压：电流过零电弧熄灭后施加于弧隙上的电压。3）恢复电压的组成：稳态分量直流电压+暂态分量+工频电压工频恢复电压§5.2弧隙中的电压恢复过程2.开断不同负载电路时的恢复电压1）电阻性负载：电弧电流与电源电压同相。熄弧后，由零按正弦规律上升。此时，恢复电压不存在暂态分量，其稳定分量为工频电压。HOMEωt0u，iuiuhuhft0tf此刻电弧熄灭此刻触头分离§5.2弧隙中的电

2、压恢复过程2）电感性负载：电流i滞后于电压u90°，当i过零时，u处于最大值。HOMEωt0u，iuiuhuhft0tf此刻电弧熄灭此刻触头分离若i过零后电弧熄灭，电路断开，则理论上u将从零跃升到其幅值。实际应用中，由于弧隙间总存在一定的并联电容，故弧隙两端电压将按一快速的过零过程上升，然后再按工频电压变化。在开断电感性负载时，通常含有暂态分量，其上升速度要比开断电阻性负载时要快得多。§5.2弧隙中的电压恢复过程3）电容性负载：电流i超前于电压u90°。当t＝T/2时，i过零，此刻电容C被充电到u的幅值。若电弧熄灭，则电容将无放电回路，故保持该电压值。i过零后，开断容性负载电路时，

3、uhf不含有暂态分量，其稳态分量为电容电压与工频电压之和。其最大值可达工频电压的两倍。HOMEωt0u，iuiuhuhft0tf此刻电弧熄灭此刻触头分离§5.2弧隙中的电压恢复过程3.三相交流系统工频恢复电压设电流i过零瞬间，工频恢复电压的瞬时值Ug0，则式中：Ugm—工频恢复电压的幅值；Uφ—电源相电压的有效值；φ—被开断线路的电流和电源电压的相角差；Kx—线路因数，用以考虑不同的开断情况，其定义为式中Ugp—电源开断后加在弧隙上的工频电压有效值。HOME§5.2弧隙中的电压恢复过程10开断单相电弧：HOME~~~ABCuAuBuCKAZ0uA0uAhf§5.2弧隙中的电压恢复过

4、程HOME~~~ABCuAuBuCKAZ0uA0uAhf2)开断两相两弧隙电路（中性点不接地）：KBZuBhfuBuAB§5.2弧隙中的电压恢复过程HOME~~~ABCuAuBuCKAZ0uA0uAhfKBZuBhuBuBC3)开断三相三弧隙电路（中性点不接地）：KCZuChA相电弧首先熄灭uCmmuAhf§5.2弧隙中的电压恢复过程HOME~~~ABCuAuBuCKAZ0uA0uAhfKBZuBhuBuBCKCZuChA相电弧首先熄灭uCm’m’uAhf4）开断三相三弧隙电路（中性点接地）：与电源中性点至负载中性点之间的接地电阻大小有关。§5.2弧隙中的电压恢复过程4.理想弧隙上

5、的电压恢复过程1）理想弧隙：电流过零之前，电流过零后，交流电弧电流过零后很短时间内，弧隙上恢复电压的数值和波形与两方面的参数有关：（1）电路参数：电路接线方式，集中或分布的电感、电容和电阻参数。（2）电弧参数：电弧电压，剩余电弧电阻等。HOME§5.2弧隙中的电压恢复过程2）物理模型：（1）实际电网中发生短路故障时，线路呈感性负载特性，即电流滞后电压90°，电流过零瞬间弧隙间的工频电压（2）电压恢复时间作常短，此期间内电源电压变化很小，故可以认为电源电压u＝Ugm＝常数。HOME§5.2弧隙中的电压恢复过程3）开断单频电路时弧隙上的电压恢复过程设有一容量无穷大电源系统。HOME~R

6、LRZLZCKi当在距断路器K不远处后方发生短路时，线路中流过短路电流i。继电保护装置动作，断路器触头分断，触头间产生电弧。电流过零后，电弧熄灭，故障线路被切除。§5.2弧隙中的电压恢复过程等效电路：HOME~RLCKi根据基尔霍夫定律，可得电弧过零后电路电压平衡方程式：uuLuRuCuhf§5.2弧隙中的电压恢复过程已知：HOME得：在瞬态恢复电压开始一段时间内，电源电压基本保持不变，假定等于Ugm。得：§5.2弧隙中的电压恢复过程微分方程式的通解：式中：HOME初始条件：t=0（i过零时瞬间）：§5.2弧隙中的电压恢复过程得系数：HOME§5.2弧隙中的电压恢复过程（1）当时，

7、线路固有振幅衰减系数：线路固有震荡角频率：由欧拉公式可得：式中：HOME§5.2弧隙中的电压恢复过程HOMEuhfUgmtmt0uhfm恢复电压产生初始时刻，其上升速度最快。§5.2弧隙中的电压恢复过程（2）当时，可得：HOME§5.2弧隙中的电压恢复过程HOMEuhfUgmt0恢复电压产生初始时刻，其上升速度较慢。§5.2弧隙中的电压恢复过程低压开关电器中，国标规定采用振幅因数γ和振荡频率f两参数，其定义为对于高压开关电器，国标规定采用恢复电压峰值Uc和峰值时间t3