《水电站电气设备》课件-1.电弧与灭弧

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】一、电弧的形成01二、交流电弧的特性及熄灭02三、灭弧方法及灭弧装置03电弧的概念电弧是种气体导电现象。当开关电器开断电路时，电压和电流达到一定值，触头刚刚分离后，触头之间就会产生强烈的白光，称为电弧。阴极区阳极区弧柱区电弧的结构：电弧产生时伴随有强光和高温（可达数千摄氏度甚至上万摄氏度）；电弧是一种自持放电现象；电弧是一束游离的的气体。电弧的特征电弧的危害

电弧的存在延长了开关电器开断故障电路的时间，加重了电力系统短路故障的危害。电弧产生的高温，将使触头表面熔化和蒸发，烧坏绝缘材料。对充油电气设备还可能引起着火、爆炸等危险。由于电弧在电动力、热力作用下能移动，很容易造成飞弧短路和伤人，或引起事故的扩大。电弧的游离过程：热电子发射------提供电子

断路器动静触头分离时，触头接触面积减小，接触电阻增大，接触部位剧烈发热，阴极表面温度急剧升高而发射电子，形成热电子发射。

电弧的游离过程：强电场发射------提供电子

开关电器分闸瞬间，动静触头距离很小，触头间电场强度很大

，触头内部的电子在强电场作用下被拉出来

，形成强电场发射。电弧的游离过程：碰撞游离------产生电弧从阴极表面发射出的电子在电场力作用下高速向阳极运动，在运动过程中与中性质点发生碰撞，从中性质点中打出一个或多个电子，使中性质点游离。图3-2碰撞游离过程示意图电弧的游离过程：热游离------维持电弧图3-2碰撞游离过程示意图弧隙温度很高，弧柱中气体分子在高温作用下产生剧烈热运动，动能很大的中性质点互相碰撞时，将被游离而形成电子和正离子。断路器触头分离01阴极表面出现高温炽热点产生热电子发射

0203电场强度很高产生强电场发射间隙被击穿、形成电弧06温度骤然升高产生热游离

05逸出的电子加速向阳极运动发生碰撞游离04电弧的形成过程电弧的三种状态电弧稳定燃烧带电质点的游离作用和去游离作用处于动态平衡。电弧熄灭带电质点的去游离作用大于游离作用。电弧发展带电质点的游离作用大于去游离作用。030102

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】一、电弧的形成01二、交流电弧的特性及熄灭02三、灭弧方法及灭弧装置03交流电弧的特性动特性交流电流瞬时值随时间变化，因而电弧的温度、直径以及电弧电压也随时间变化。

热惯性弧柱的升温或降温都有一定过程，跟不上快速变化的电流，故电弧温度的变化总滞后于电流变化。

过零点交流电弧的过零点是灭弧的最有利时机交流电弧特点：交流电弧在交流电流自然过零时自动熄灭，但在下半周随着电压增高，电弧又重燃……交流电流过零后，弧隙中同时存在着两个作用相反的恢复过程，即介质介电强度Uj恢复过程和弧隙电压Uh恢复过程，电弧能否熄灭取决于这两个过程竞争结果。交流电弧的熄灭条件：介质介电强度（弧隙介质的绝缘能力）弧隙电压（电流过零后，弧隙间逐渐上升的电压）交流电弧的熄灭条件为：介质介电强度（

）弧隙电压。练习题

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】一、电弧的形成01二、交流电弧的特性及熄灭02三、灭弧方法及灭弧装置03开关电器中的几种灭弧方法01提高触头的分闸速度07真空灭弧02吹弧06利用耐高温金属材料制作触头灭弧03采用多断口灭弧05固体介质的狭缝狭沟灭弧04短弧原理灭弧（一）提高触头分闸速度迅速拉长电弧，有利于迅速减小弧柱中电位梯度，增加电弧与周围介质的接触面积，加强冷却和扩散。现代高压开关中采用强力分闸弹簧，其分闸速度已达16m/s以上。（二）吹弧吹弧有利于降温、加强扩散、拉长电弧使弧隙电阻增加、加快复合等；吹弧气流：压缩空气、六氟化硫气体、油气、产气管产气。横吹方式比纵吹方式效果更好（三）采用多断口灭弧每一相采用多个断口串联，将电弧分割成多个串联的小电弧段，使加在每一断口上的电压成倍减少，电弧长度成倍增加，有利于灭弧。

（四）采用短弧原理灭弧用金属栅片将电弧引入，把长弧分割成多段串联短弧。近阴极效应使每个新阴极附近产生约150~250V的起始介电强度，当所有串联短弧的阴极介电强度总和大于触头间外加电压时，电弧熄灭。（五）利用固体介质的狭缝狭沟灭弧灭弧片由石棉、水泥或陶土制成，用磁吹装置将电弧吹入灭弧片狭缝，迅速拉长电弧，灭弧片内壁对电弧进行冷却和吸附，产生强烈去游离。（六）利用耐高温金属材料作触头灭弧开关触头采用熔点高、导热系数和热容量大的金属材料钨/铂/铑等金属材料，减少触头热电子发射和电弧中的金属蒸汽，减弱游离过程。铂熔点