1.1开关电器中的电弧详解.ppt

开始上课啦!!!! 概述 General introduction 一. 发电厂和变电所的作用 Action of power plant and substation 二.本门课主要内容 Main content of the text-books 三.本门课的作用 Action of the class 四. 参考资料 The reference books 一、发电厂和变电所的作用 1. 发电厂：生产电能，并通过升压站将电能提高到一定高的电压等级。 2. 降压变电所：传输电能并改变电压（降压），直至达到负荷所需要的电压。 二、本门课程的主要内容 1.高压开关电器 2.互感器 3.电气主接线 4.发电厂和变电所的自用电 5.配电装置 6.电气设备的选择 7.发电厂和变电所的控制与信号 三、本门课程的作用 在完成《电路》、《电机学》、《电力系统分析》课程学习的基础上，通过本门课程的学习，使学生了解和掌握发电厂变电所电气部分的组成；高压开关电器的基本结构、工作原理及其选择；电气主系统的基本接线原理；高压配电装置的基本结构形式；发电厂变电所的控制与信号部分。该课程是本专业最为重要的专业课之一。 四、参考资料 1.《发电厂电气部分》中国电力出版社 熊信银 2. 《发电厂电气部分》中国电力出版社 姚春球 3.《电力系统工程》上海电力学院 陆敏政 4.《电力工程设计手册》 西北电力设计院 第一章 高压开关电器 High-tension switches  1.1 开关电器中的电弧  Arc in switches 一.电弧的产生和维持 Product and standing of arc 二. 电弧的熄灭 Flameout of arc 三.交流电弧的特性和熄灭条件 The characteristic of alternating arc and the condition of flameout 四.熄灭交流电弧的常用方法 Conventional methods of flameout alternating arc 一、电弧的产生和维持 电弧:一种气体的游离放电现象. 游离:使电子从围绕原子核运动的轨道中解脱出来，成为自由电子。 电弧放电:触头之间的气体因为游离而形成大量的自由电子(带负电荷)和正离子(带正电荷)，产生光和热，变为导电状态。 电弧中自由电子的来源 （1）热电子发射 （2）强电场发射 （3）电场游离 （4）热游离 结论：在断路器触头间隙中，由热电子发射 和强电场发射产生电子，由电场游离产生电弧，由热游离维持电弧燃烧。 电极触头分离发射自由电子示意图 二. 电弧的熄灭 电弧的熄灭是电弧区域内已电离的质点不断 发生去游离的结果。 （1）复合： 异号带电质点的电荷发生中和。 （2）扩散： 自由电子和正离子从电弧区逸出，到达电弧 区以外。 影响复合和扩散的物理因素 （1）游离质点的密度 （2）电弧的温度 （3）电弧区的气体压力 （4）电弧区的质点密度 三.交流电弧的特性和熄灭条件 1.交流电弧的特性 2.弧隙介质强度恢复过程 弧隙从导电状态转变成绝缘状态所经历的过程。 近阴极效应：当电弧电流自然过零后,在极短时间内(约0.1～1.0μs)，弧隙就立刻出现150～250伏的起始介质强度的现象。 近阴极效应 电弧电流过零后，电极极性改变时，弧隙 中剩余带电质点的运动方向随之改变。电 极极性改变的瞬间，质量较轻的自由电子 因带负电荷迅速转向新的正极；而此时质 量比电子大得多的正离子虽然因带正电运 动方向也要改变，但由于惯性较大，来不 及改变运动方向，还停留在原处未动。 近阴极效应 这就使新阴极附近被正的空间电荷充满，缺少导电的自由电子，这样就使阴极附近出现了介质强度。在极短时间内(约O.1～1.0μs)，弧隙介质强度将达到150～250V。 影响介质强度恢复速度的物理因素 （1）弧隙温度 （2）弧隙介质的特性 （3）灭弧介质的压力 （4）断路器跳闸时，触头的分断速度 3. 弧隙电压恢复过程 弧隙恢复电压的变化规律分两种情况 （1）弧隙恢复电压按指数规律变化; （2）弧隙恢复电压呈现周期性振荡的变化规律。 弧隙恢复电压的特点 （1）周期性振荡的恢复电压最大值，较指数规律的恢复电压最大值大得多。所以周期性振荡的恢复电压更容易发生再击穿现象。 （2）振荡型恢复电压的上升速率，比指数规律恢复电压的上升速率大得多，振荡频率越大，恢复电压的上升速率也越大。因此，振荡型恢复电压可能很快超过弧隙介