变电所电气部分—第二章—开关电器(上)详解.ppt

变电工程设计 河北农业大学机电工程学院 影响复合快慢的因素： 电场强度 ：电场强度愈小，离子运动速度愈小，复合的 或然率越大。因此，在交流电弧中，当加电 弧两端的交流电压接近于零值时的瞬间，复 合进行的特别强烈。 电弧的温度 和截面积 ：温度越低，截面越小，复合就进行的愈强烈。 （1）电弧燃烧所在介质的特性 若气体介质的导热系数大、介电强度高、热游离温度高、热容量大，则去游离过程强烈，电弧容易熄灭。 （2）气体介质的压力 气体压力越大，则单位体积中的质点数量就越多，质点间的距离就越小，使复合加强。 因此，增加气体介质的压力，电弧就容易熄灭。 （3）触头的材料 触头的材料采用熔点高、导热系数和热容量大的耐高温金属，以减少热电发射和电弧中的金属蒸气。 图3-1 交流电弧电压流 与电流波形 三、交流电弧的电压和电流波形 在交流电路中，电流随时间变化，因而电弧的温度、直径以及电弧电压都随时间变化，交流电弧的这种特性称为动特性。如图3-1所示。 交流电弧的电流波形接近于正弦波形，但在电流过零前后偏离了正弦波形。 因为在电流过零前后很短的时间 内，电弧电阻变的相当大，电弧 电流就变得很小。在过零以前， 其波形比正弦波形下降的快，而 在零点附近变化缓慢，电弧电流 几乎接近于零，这种现象叫电流 的“零休”。 综上所述，当交流电流自然过零 时，电弧将自动熄灭；但在下半周随 着电压的增高，电弧又重燃。 因此，对于交流电弧来说，不是 电弧能否熄灭，而是电流过零后弧隙 是否会再击穿而重燃的问题。 图3-1 交流电弧电压流 与电流波形 交流电弧的电压波形特点是： ①Uh为马鞍形状。 ②由于是动态特性的原因，熄弧电压总低于燃弧电压，即 。 四、交流电弧的熄灭 交流电弧电流每半周期要过零一次，在过零前后很短的时 间内会出现“零休”，此时弧隙的输入能量为零或趋近于 零，电弧的温度下降，弧隙将从导体逐渐变成介质，为 熄灭电弧提供了了有利条件。 从每次电弧电流过零时刻开始，弧隙中都发生两个作用相 反而又相互联系的过程：弧隙中的介质强度恢复过程和弧 隙上电压恢复过程。 电弧熄灭与否取决于这两种恢复过程的速度。 弧隙中电离气体从导电状态迅速变为绝缘状态，使弧隙能承受电压作用而不发生电弧重燃的过程。包括： (1)弧柱区介质强度恢复过程 (2)近阴极区介质强度恢复过程 1、弧隙介质强度恢复过程 当电流自然过零时，弧隙输入的能量为零，弧隙散失的能量 进一步增加，使其温度继续下降，去游离 继续加强，弧隙电阻继续上升并达到相当 高的数值，此时弧隙有可能从导体状态 转变为介质状态。 (1)弧柱区介质强度恢复过程。 电弧电流过零前，电弧处在炽热燃烧阶段，热游离很强， 电弧电阻很小。 当电流接近自然过零时，电流很小，输入弧隙能量减小，散 失能量增加，弧隙温度逐渐降低，游离减 弱，去游离增强，弧隙电阻增大，并达到 很高的数值。 实际上，因电流过零的速度很快，而弧隙温度的降低和 弧隙恢复到绝缘状态需要一定的时间，因此，电流 过零后很短时间内，电弧热惯性的作用使热游离仍然存 在，弧隙具有一定的电导性，称为剩余电导。 NOTE: ●在弧隙两端电压作用下，弧隙中仍有能量输入。 ●如果此时加在弧隙上的电压足够高，使弧隙输入能量大于散失能量，则使弧隙温度升高，热游离又得到加强，弧隙电阻迅速减小，电弧重新剧烈燃烧。 ●该重燃是由于输入弧隙的能量大于其散失能量引起的，称为热击穿，电流过零时的阶段称热击穿阶段。 热击穿阶段的弧隙介质强度为弧隙在该阶段每一时刻所 能承受的外加电压，在该电压作用下，弧隙输入能量等 于散失能量。 如果此时加在弧隙上的电压相当小甚至为零，则弧隙温 度继续下降，弧隙电阻继续增大至无穷，此时热游离已 基本停止，电弧熄灭，弧隙中的带电质点转变为中性介 质。 当加在弧隙上的电压超过此时弧隙所能承受的电压时， 则会引起弧隙重新击穿，从而使电弧重燃。由此而引起 的重燃称为电击穿，电流过