发电厂变电站电气设备第五章 电弧的基本理论2PPT培训课件.ppt

发电厂变电站电气设备 第五章 电弧的基本理论 5.2 电弧的特性和熄灭方法 发电厂变电站电气设备 第五章 电弧的基本理论 5.2 电弧的特性和熄灭方法 教学内容 本节教学内容 一、直流电弧的特性 二、直流电弧的熄灭 三、交流电弧的特性 四、交流电弧的熄灭 五、熄灭交流电弧的基本方法 首页 发电厂变电站电气设备 第五章 电弧的基本理论 5.2 电弧的特性和熄灭方法 一、直流电弧的特性 稳定燃烧的直流电弧压降由阴极区压降、弧柱 压降和阳极区压降三部分组成电弧阴极区压降近 似等于常数，它与电极材料和弧隙的介质有关；弧 柱压降与弧长成正比；阳极区的电压降比阴极区的 小 阴极压降区- 10-4cm，电位梯度U1很高（10 20V），与电弧电流无关而与阴极材料及介质有关 弧柱区- 与电流、弧长和介质种类及其状态有关 当电弧稳定燃烧时 ，若弧隙介质情况不变，弧柱压 降U2与电流成反比，与弧长成正比 阳极压降区- 小于阴极电压，与电弧电流有关， 电流越大压降3越小 沿弧长电压降- h123 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。

发电厂变电站电气设备 第五章 电弧的基本理论 5.2 电弧的特性和熄灭方法 hf(h) 1-曲线，电弧稳定燃烧，游离和去游离达到平衡-静态伏安特性 2、3曲线，电弧在不稳定燃烧， -动态伏安特性 由于电弧温度的 变化滞后于电流 的变化，即电弧 的热惯性 一、直流电弧的特性 发电厂变电站电气设备 第五章 电弧的基本理论 5.2 电弧的特性和熄灭方法 1.直流电弧熄灭的条件 直流电弧的熄灭条件是：U-IR Uh 上式的物理意义是，当电源电压减去线路压降后的电 压小于电弧电压降，则电弧无法维持燃烧而自行熄灭 U=IR+Ldi/dt+Uh， 而当电弧稳定燃烧时 , Ldi/dt=0,则 U-IR=Uh 二、直流电弧的熄灭 发电厂变电站电气设备 第五章 电弧的基本理论 5.2 电弧的特性和熄灭方法 2.直流电弧熄灭的方法 为使直流电弧熄灭，可从两方面考虑，一是 降低加在弧隙上的电压，二是提高电弧电压 （1）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 二、直流电弧的熄灭 发电厂变电站电气设备 第五章 电弧的基本理论 5.2 电弧的特性和熄灭方法 （2）增大弧柱的长度 不断增大触头间距离 利用磁场横吹电弧 （3）增大回路电阻 （4）利用狭缝灭弧装置 二、直流电弧的熄灭 发电厂变电站电气设备 第五章 电弧的基本理论 5.2 电弧的特性和熄灭方法 三、交流电弧的特性 交流电弧中电流每半个周期要过零值一次，此时 电弧暂时熄灭，但因热惯性的作用，致使电流过零 后又会重燃。

A点：燃弧电压 C点：熄弧电压 发电厂变电站电气设备 第五章 电弧的基本理论 5.2 电弧的特性和熄灭方法 三、交流电弧的特性 在电弧电流过零期间，弧柱输入功率为零；由于散热， 弧柱变冷，弧柱电阻增大，因为电流较小尚未形成电弧，电 极两端电压随电流的增加以很大的斜率上升，如图中OA部 分所示；当电流到达对应于A点的数值后，弧隙被击穿，形 成电弧，相应于A点的电压通常称为燃弧电压；此后，电压 随电流的增大而减小，如伏安特性中AB部分；当电弧电流 到达最大值后又减小时，电弧电压随电流的减小而上升，因 为热惯性，沿曲线BC上升，BC段低于AB段；当电流到达C 点的数值后，由于输入功率减小，不能继续维持电弧燃烧， 电弧熄灭，C点的电压称为熄弧电压；电弧熄灭后，加在弧 隙上的电压随电流的减小迅速减小显然，由于热惯性，熄 弧电压低于燃弧电压 发电厂变电站电气设备 第五章 电弧的基本理论 5.2 电弧的特性和熄灭方法 三、交流电弧的特性 1. 动态特性 2. 热惯性 3.“自然过零” 电弧的温度、直径以及电弧电压随时间变化 电弧电压呈马鞍形变化，电流小时，电弧电压高，电流 大时，电弧电压减小且接近于常数。

由于弧柱的受热升温或散热降温都有一定过程，跟不 上快速变化的电流，所以电弧温度的变化总滞后于电流的 变化，这种现象称为电弧的热惯性 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 发电厂变电站电气设备 第五章 电弧的基本理论 5.2 电弧的特性和熄灭方法 四、交流电弧的熄灭 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 1.弧隙介质介电强度（以能耐受的电压uj表示）的 恢复 恢复过程：电弧电流过零，电弧熄灭时，弧隙中 去游离作用继续进行，弧隙电阻不断增大，弧隙介质 的介电强度要恢复到正常状态值所需要的过程 介质介电强度的恢复速度与冷却条件、电流 大小、开关电器灭弧装置的结构和灭弧介质的性质有 关 发电厂变电站电气设备 第五章 电弧的基本理论 5.2 电弧的特性和熄灭方法 四、交流电弧的熄灭 2.弧隙电压的恢复过程 电流过零后，弧隙电压从熄弧电压恢复 到电源电压的过程，用Uhf（t）表示，恢复过 程与电路参数、负荷性质等有关受电路参 数等因素的影响，电压恢复过程可能是周期 性的变化过程，也可能是非周期性变化过程 。

发电厂变电站电气设备 第五章 电弧的基本理论 5.2 电弧的特性和熄灭方法 四、交流电弧的熄灭 3.交流电弧的熄灭条件 Uj（t）Uhf（t） 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 发电厂变电站电气设备 第五章 电弧的基本理论 5.2 电弧的特性和熄灭方法 1.加装并联电阻 加强弧隙的去游离使介质强 度恢复速度加大； 减小弧隙上的电压恢复速率 五、熄灭交流电弧的基本方法 发电厂变电站电气设备 第五章 电弧的基本理论 5.2 电弧的特性和熄灭方法 五、熄灭交流电弧的基本方法 2.吹弧 利用灭弧介质（气体、油等）在灭弧室中吹动电 弧，广泛应用在开关电器中，特别是高压断路器中 横吹:吹弧方向与电弧轴线相垂直 纵吹:吹动方向与电弧轴线一致 纵横吹:将纵吹和横吹结合起来 作用 冷却：温度下降，热游离减弱 离子扩散：离子减少，去游离加强 方式 发电厂变电站电气设备 第五章 电弧的基本理论 5.2 电弧的特性和熄灭方法 五、熄灭交流电弧的基本方法 熄弧时，利用多断口把电弧分解为多个相串联的 短电弧，使电弧的总长度加长，弧隙电导下降；在触 头行程、分闸速度相同的情况下，电弧被拉长的速度 成倍增加，促使弧隙电导迅速下降，提高了介电强度 的恢复速度；另一方面，加在每一断口上的电压减小 数倍，输入电弧的功率和能量减小，降低了弧隙电压 的恢复速度，缩短了灭弧时间。

3.采用多断口灭弧 发电厂变电站电气设备 第五章 电弧的基本理论 5.2 电弧的特性和熄灭方法 110KV的积木式结构的断路器 五、熄灭交流电弧的基本方法 发电厂变电站电气设备 第五章 电弧的基本理论 5.2 电弧的特性和熄灭方法 五、熄灭交流电弧的基本方法 若Cd=C0，则 发电厂变电站电气设备 第五章 电弧的基本理论 5.2 电弧的特性和熄灭方法 五、熄灭交流电弧的基本方法 4.用耐高温金属材料制作触头 5.采用优质灭弧介质 6.利用固体介质的狭缝灭弧装置灭弧 用熔解点高、导热系数和热容量大的耐高 温金属制作触头，可以减少热电子发射和电弧 中的金属蒸气，减弱游离过程，利于电弧熄灭 如铜钨合金和银钨合金 灭弧介质的特性，如导热系数、介电强度 、热游离温度、热容量等，对电弧的游离程度 有很大影响，这些参数值越大，去游离作用越 强油、压缩空气、SF6气体、真空 利用一个金属灭弧栅将电弧分为多个短弧 ，利用近阴极效应的方法灭弧 发电厂变电站电气设备 第五章 电弧的基本理论 5.2 电弧的特性和熄灭方法 思考练习 思考练习 1.交流电弧有什么特征？熄灭交流电弧的条件是 什么？ 2.交流电弧为什么比直流电弧容易熄灭? 3.什么是弧隙介质介电强度和弧隙恢复电压？ 发电厂变电站电气设备 第五章 电弧的基本理论 5.2 电弧的特性和熄灭方法 。