发电厂电气部分第2章导体的发热、电动力及开关电器的灭弧原理选读.pptVIP

第七节 开关电器中电弧的产生及熄灭 综上所述，由于热电子发射或强电场发射在触头间隙中产生少量的自由电子，这些自由电子与中性分子发生碰撞游离并产生大量的带电粒子，从而形成气体导电，即产生电弧，一旦电弧产生后，将由热游离作用来维持电弧燃烧。电弧的形成过程就是介质向等离子体态的转化过程。 第七节 开关电器中电弧的产生及熄灭 2、熄灭直流电弧方法： （1）冷却或拉长电弧，增大电弧电阻和电弧电压； （2）增大线路电阻，如熄弧过程中串入电阻； （3）长弧分割成串联短弧，利用短弧的特性，使得电弧电压大于触头施加的电压时，则电弧即可熄灭。 在高压大容量的直流电路中（如大容量发电机的励磁电路），一方面采用冷却电弧和短弧原理的方法来熄弧，另一方面采用逐步增大串联电阻的方法来熄弧。 3、交流电弧的特性 交流电弧的伏安特性为动态特性； 电弧电压的波形呈马鞍形变化； 交流电弧每半周过零一次，电弧会暂时自动熄灭 第七节 开关电器中电弧的产生及熄灭 “自然过零” 电流过零时，电弧自然熄灭。 如果电弧是稳定燃烧的，则电弧电流过零熄灭后，在另半周又会重燃。 如果电弧过零后，电弧不发生重燃，电弧就熄灭。 第九节 熄灭交流电弧的基本方法 电气触头：两个或几个导体之间接触的部分。 电气触头直接影响到设备和装置的工作可靠性，它的性能好坏直接决定了开关电器的品质。 电气触头基本要求 ： （1）结构可靠； （2）接触电阻小且稳定，即有良好导电性能和接触性能； （3）通过规定电流时，发热稳定而且温度不超过允许值； （4）通过短路电流时，具有足够的动稳定性和热稳定性； （5）开断规定的短路电流时，触头不被灼伤，磨损尽可能小，不发生熔焊现象。 作业： P64 15，16，17 思考练习 短路电流电动力效应对电气设备有何危害？ 短路电流热效应对电气设备有何危害？ 如何计算短路电流的周期分量和非周期分量的热效应？ 三相平行导体最大电动力出现在哪一相？ 电弧具有什么特征？它对电力系统和电气设备有哪些危害？ 电弧是如何形成的？ 电弧的游离和去游离方式各有哪些？影响去游离的因素是什么？ 交流电弧有什么特征？熄灭交流电弧的条件是什么？ 什么是近阴极效应？ 什么是弧隙介质介电强度和弧隙恢复电压？ 断路器断口并联电阻和电容的作用是什么？ 开关电器中常采用的基本灭弧方法有哪些？各自的灭弧原理是什么？ 第七节 开关电器中电弧的产生及熄灭 “雪崩式”的碰撞游离： 弧柱区的高温产生热游离使电弧维持和发展 电弧的高温使中性质点相互碰撞而游离出自由电子和正离子的过程，这一过程称为热游离。 热游离维持电弧稳定燃烧。 第七节 开关电器中电弧的产生及熄灭 电弧的去游离 自由电子的减少： 复合去游离 异号离子或正离子与自由电子相互吸引而中和成中性质点的现象，称为复合去游离。 扩散去游离 自由电子与正离子从弧柱逸出而进入周围介质中的现象，称为扩散去游离。 第七节 开关电器中电弧的产生及熄灭 四、电弧的主要危害 1.电弧的高温，可能烧坏电器触头和触头周围的其他部件；对充油设备还可能引起着火甚至爆炸等危险。 2.在开关电器中，触头间只要有电弧的存在，电路就没有断开，电流仍然存在，电弧的存在延长了开关电器断开故障电路的时间，加重了电力系统短路故障的危害。 3.容易造成飞弧短路、伤人或引起事故扩大。 五、电弧特性 1、直流电弧的特性 短弧：几毫米长，电弧电压主要由阳极、阴极电压降组成。电弧电压是与电流、外界条件无关的常数，约为20V左右。 长弧：几厘米以上，电弧电压主要由弧柱电压降组成，电弧电压与电弧长度成正比。 第七节 开关电器中电弧的产生及熄灭 六、交流电弧的熄灭条件 电弧重燃取决于弧隙介质绝缘能力或介电强度和弧隙电压的恢复。 弧隙介质强度恢复过程ud（t） 第七节 开关电器中电弧的产生及熄灭 弧隙电压的恢复过程ur（t） 交流电弧熄灭的条件 在交流电弧的灭弧中，应充分利用交流电流的自然过零点，采取有效的措施，加大弧隙间去游离的强度，使电弧不再重燃，最终熄灭。 第八节 弧隙电压恢复过程分析 单相交流电路的电压恢复过程 断路器开断三相短路时可用 单相电路等值。 弧隙电压恢复过程就是熄弧 电压ur0过渡到电源电压的过程。 电压恢复过程很短，恢复过 程中认为电源电压保持熄弧时 电压不变。 第八节 弧隙电压恢复过程分析 等值电路如图所示： 当Q突然合闸时，有： 代入并整理得： 其特征根为： 第八节 弧隙电压恢复过程分析 其通解为： 电容C中的电流i1为: 根据初始条件，代入上式有