新6(设备选择)概要说课讲解.ppt

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1、新6(设备选择)概要一、电弧的形成与熄灭1.电弧的形成和弧隙介质的游离与去游离在开关触头分离的瞬间，触头间会出现电弧。此时触头虽已分开，但电路中的电流还在继续流通，必须将电弧熄灭，电路才真正断开。电弧不仅延迟电路断开，还有下列危害：由于电弧的温度很高，可能烧坏触头，或使触头附近的绝缘遭受破坏；若电弧长久未熄，将会引起电器烧坏，危害电力系统的安全运行，所以在切断电路时，必须尽快熄灭电弧。电弧的组成：阴极区、阳极区、弧柱电弧的产生是触头间中性质点（分子和原子）被游离的结果。游离：中性质点转化为带电质点。游离的四种形式：（1）阴极发射强电场发

2、射：阴极触头表面的自由电子在强电场作用下被拉出来。热电子发射：高温的阴极表面能够向四周空间发射电子。（2）介质游离碰撞游离：从阴极表面发射出来的自由电子，在奔向阳极的途中与介质的中性质点（原子或分子）碰撞。原中性质点游离为自由电子和正离子。热游离：具有足够动能的中性质点相互碰撞，游离出自由电子和正离子。总之，电弧是由强电场发射和热电子发射提供最初电荷，由碰撞游离形成，由热游离维持和发展。这样，触头间就存在大量的自由电子，于是，原来绝缘的气体间隙变成了导电的通道，使介质击穿而形成电弧。电弧中发生游离的同时，还进行着使带电质点减少的去游离过

3、程。去游离：自由电子和正离子相互吸引发生中和的现象。去游离形式：（1）复合：异号带电质点的电荷彼此中和。（2）扩散：弧柱内自由电子与正离子逸出弧柱，到周围介质中去的过程。扩散出去的带电质点，因受冷却而复合为中性质点。总之，利用各种方法，人工强迫冷却电弧内部和表面，不仅可以增强复合速度，同时也能增强扩散速度，使电弧很快熄灭。2.交流电弧的熄灭条件交流电弧具有过零值自然熄灭的特点，即交流电弧中电流每半周过零一次，此时电弧暂时自然熄灭，若此时采取措施（冷却），使弧隙介质的绝缘能力达到不会被弧隙外施电压击穿的程度，则下半周电弧不会重燃而最终熄灭

4、。或者说，电弧是否熄灭，决定于电弧电流过零时，弧隙介质强度恢复速度与系统恢复电压上升速度的竞争。（1）弧隙介质强度恢复过程电弧电流过零时电弧熄灭，而弧隙的绝缘能力要恢复到绝缘的正常状态尚需一定的时间，这一过程称为弧隙介质强度恢复过程。用耐受电压Ud(t)表示，耐受电压主要由断路器灭弧室的结构和灭弧介质的性质决定，因此随断路器型式而异。显然，提高介质强度恢复过程对灭弧有利。影响弧隙介质强度恢复的主要因素（4点）：①与弧隙的冷却条件有关。冷却条件越好，恢复越快。②与电弧电流大小有关。电流越大，温度越高，恢复越慢。④与触头的分断速度有关。分断

5、速度快，弧隙电阻增大得快，恢复就快。③与采用的介质特性有关。应采用绝缘强度高的介质。（2）弧隙电压恢复过程电弧电流自然过零后，电路施加于弧隙的电压，将从不大的电弧电压逐渐增长，一直恢复到电源电压，这一过程中的弧隙电压称为恢复电压，以Ur(t)表示。电压恢复过程与线路参数、负荷性质等因素有关，可能是周期的或非周期的变化过程。电压恢复过程分为两部分：（1）瞬态恢复电压Utr（首先出现）（2）工频恢复电压Usr（以后出现）总之，只要电流过零后，弧隙介质强度永远大于恢复电压，弧隙即不再被击穿，电弧即熄灭。用公式表示：Ud(t)>Ur(t)3.高

6、压断路器熄灭交流电弧的基本方法电弧能否熄灭，取决于电弧电流过零时，弧隙的介质强度恢复速度与系统恢复电压上升速度的竞争。加强去游离、降低Ur的恢复速度，都可以促使电弧熄灭。现代高压断路器中，广泛采用以下几种灭弧方法：（1）利用灭弧介质电弧周围介质的特性，决定电弧中的去游离强度。灭弧能力强的介质主要有：油、SF6气体、真空等。采用不同的介质可以制造出不同类型的高压断路器，如，油断路器、SF6断路器、真空断路器等。（2）采用特殊金属材料作灭弧触头采用耐高温的金属作触头材料，可以减少热电子发射、抑制游离。常用的有铜钨合金、银钨合金等。（3）吹弧

7、即利用气体或油吹动电弧，使电弧熄灭。如前所述，降低弧隙温度能加快去游离，而且介质的绝缘强度随温度的降低而增加。介质强度恢复的快慢，在很大程度上决定于弧隙温度降低的速度。所以，冷却电弧是熄弧的重要方法之一。用气体或液体介质吹弧，能起到对流换热、冷却弧隙的作用。在断路器中，常制成各种形式的灭弧室，使气体或液体产生很高的压力，有力地吹向弧隙。吹弧的方式有：（1）纵吹：吹动方向与弧柱平行，使电弧冷却变细。（2）横吹：吹动方向与弧柱垂直，拉长电弧，使电弧表面积增大并加强冷却。采用纵、横混合吹弧的方式，效果更好。（4）采用多断口熄弧在高压断路器中，

8、每相采用两个或更多的断口串联，在熄弧时，可以起到拉长电弧、增大弧隙电阻、降低弧隙恢复电压等作用。（5）提高断路器触头的分离速度可以使电场强度骤降，有利于熄弧。在实际设备中，常常综合使用几种方法迅速灭弧。二、