开关电器中熄灭交流电弧的基本方法

1、开关电器中熄灭交流电弧的开关电器中熄灭交流电弧的 基本方法基本方法 电弧电弧 电孤是一种气体放电现象电孤是一种气体放电现象 它有两个特点：它有两个特点： 一是电弧中有大量的电子、离子，因而是一是电弧中有大量的电子、离子，因而是 导电的，电孤不熄灭电路继续导通，要电弧熄灭导电的，电孤不熄灭电路继续导通，要电弧熄灭 后电路才正式断开后电路才正式断开; ; 二是电弧的温度很高，弧心温度达二是电弧的温度很高，弧心温度达400040005 5 000000摄氏度以上，高温电弧会烧坏设备造成严重事摄氏度以上，高温电弧会烧坏设备造成严重事 故，所以必须采取措施，迅速熄灭电弧。故，所以必须采取措施，迅速熄灭电

2、弧。 电弧的产生电弧的产生 热电子发射热电子发射高温高温 强电场发射强电场发射强电场力强电场力 碰撞游离碰撞游离电场力的作用，由高速运动的电子电场力的作用，由高速运动的电子 作用产生作用产生 热游离热游离高温（起弧），由中性质点运动碰撞高温（起弧），由中性质点运动碰撞 产生产生 电弧的形成： 热电子发射热电子发射 加速加速 碰撞游离碰撞游离 温度温度 热游热游 强电场发射强电场发射 离离 电弧电弧 阴极发射（起因）阴极发射（起因） 碰撞游离（重要因素）碰撞游离（重要因素） 击击 穿（量变到质变）穿（量变到质变） 热游离（主要因素）热游离（主要因素） 维持发展维持发展 电弧产生的过程电弧产生的过

3、程 1.1.热电子、强电场发射电子。热电子、强电场发射电子。 2.2.碰撞游离产生电弧。碰撞游离产生电弧。 3.3.热游离维持电弧稳定燃烧。热游离维持电弧稳定燃烧。 电弧中的去游离电弧中的去游离 1.1.去游离：气隙中带电离子消失的过程。去游离：气隙中带电离子消失的过程。 2.2.去游离的形式去游离的形式 （1 1）复合：正、负质点相互吸引复合为中性质）复合：正、负质点相互吸引复合为中性质 点。点。 （2 2）扩散：将正、负质点扩散移出。）扩散：将正、负质点扩散移出。 开关电器中的灭弧过程就是开关电器中的灭弧过程就是 去游离的过程。去游离的过程。 电弧的特点：电弧的特点： 电弧的放电现象是一种

4、气体自持放电。电弧的放电现象是一种气体自持放电。 电弧是一种电弧是一种离子离子通道（载流通道）：只有通道（载流通道）：只有 触头间的电弧熄灭后，电流才真正切断。触头间的电弧熄灭后，电流才真正切断。 电弧的温度很高、能量大：容易烧坏触头，电弧的温度很高、能量大：容易烧坏触头， 或使触头周围的绝缘材料遭受破坏。或使触头周围的绝缘材料遭受破坏。 电弧燃烧时间过长，压力过高，有可能使电弧燃烧时间过长，压力过高，有可能使 电器发生爆炸事故。电器发生爆炸事故。 质量轻，在外力的作用下易变形。质量轻，在外力的作用下易变形。 电弧的危害电弧的危害 1.1.电弧的高温烧坏开关触头及部件；电弧的高温烧坏开关触头及

5、部件； 2.2.电弧长久不熄灭引起电气设备烧毁或爆电弧长久不熄灭引起电气设备烧毁或爆 炸；炸； 3.3.电弧的存在使故障长时间不能切除，使电弧的存在使故障长时间不能切除，使 事故范围扩大，危及电力系统安全；事故范围扩大，危及电力系统安全； 4.4.电弧会危及人身安全。电弧会危及人身安全。 交流电弧的特性交流电弧的特性 动态伏安特性曲线：电弧电压和电流随时间不断动态伏安特性曲线：电弧电压和电流随时间不断 变化，每一周期，电流过零变化，每一周期，电流过零2 2次次 U Uh h 马鞍形状。 马鞍形状。 A B A B A A 燃烧电压燃烧电压 B B 熄灭电压熄灭电压 电弧在自然过零时将自动熄灭，

6、但下电弧在自然过零时将自动熄灭，但下 半周期随着电压的升高，电弧会重燃。半周期随着电压的升高，电弧会重燃。 若电流过零时，电弧不再重燃，电弧若电流过零时，电弧不再重燃，电弧 就此熄灭。就此熄灭。 交流电弧的熄灭主要是阻止电弧重燃，交流电弧的熄灭主要是阻止电弧重燃， 比直流电弧较易于熄灭。比直流电弧较易于熄灭。 弧隙介质强度弧隙介质强度UjUj的恢复的恢复 过程：过程： 电流过零前电流过零前 电弧的温度高，热游电弧的温度高，热游 离强烈，弧隙的导电性能好。离强烈，弧隙的导电性能好。 电流过零时电流过零时 弧隙温度剧降，热游弧隙温度剧降，热游 离减弱，弧隙失去导电性能而恢复为绝缘离减弱，弧隙失去导

7、电性能而恢复为绝缘 介质。介质。 电流过零后电流过零后温度继续下降，弧隙介温度继续下降，弧隙介 质电强度逐渐回升。质电强度逐渐回升。 (电流极性改变后的电流极性改变后的0.11.0秒瞬间、有秒瞬间、有Uj=150 250) 弧隙电压弧隙电压U Uhf hfd d的恢复过程 的恢复过程 过程：过程： 1 1、电流过零前，电弧电阻很小，电源电压大、电流过零前，电弧电阻很小，电源电压大 部分降落在线路或负载的阻抗上。部分降落在线路或负载的阻抗上。 2 2、电流过零时，电弧熄灭，最后变为绝缘介、电流过零时，电弧熄灭，最后变为绝缘介 质，电源电压全部加在弧隙上。质，电源电压全部加在弧隙上。 交流电弧的熄

8、灭条件交流电弧的熄灭条件 U Uhf hf U Uj j 两曲线无交点 两曲线无交点 熄灭交流电弧的基本方法熄灭交流电弧的基本方法 1.1.采用灭弧能力强的灭弧介质采用灭弧能力强的灭弧介质 2.2.采用特殊金属材料做灭弧触头采用特殊金属材料做灭弧触头 3.3.吹弧吹弧加强冷却和扩散加强冷却和扩散 横吹横吹将电弧吹弯吹长将电弧吹弯吹长 纵吹纵吹将电弧吹细将电弧吹细 4.4.采用多断口灭弧采用多断口灭弧 拉长迅速拉长迅速 ，行程，行程 ，灭弧时间，灭弧时间 提高了灭弧能力提高了灭弧能力 为使两断口电压分部均匀，装设均压电容为使两断口电压分部均匀，装设均压电容 5.5.提高断路器（开关）触头的分离速度提高断路器（开关）触头的分离速度 迅速拉长电弧，冷却与扩散迅速拉长电弧，冷却与扩散 6.6.采用栅片灭弧装置采用栅片灭弧装置 近阴极效应：交流电路电流自然过零近阴极效应：交流电路电流自然过零 时，每一短弧阴极附近有时，每一短弧阴极附近有150250V150250V介质