电弧与灭弧室简介

1、1一.電弧 1.短路和電弧的概念 2.電弧的危害 3.電弧形成的過程 3.影響電弧熄滅的因素 4.滅弧罩的工作原理 5.滅弧罩設計基本概念目录電弧與滅弧室簡介短路的概念2短路：一項或多項載流導體不通過負荷相接觸，由於此時故障點的阻抗很小，導致電流瞬時升高，短路點以前的電壓下降，對電力系統的安全運行極為不利。短路產生的電弧可引起火災、爆炸、電傷等惡性事故電弧的概念大氣中斷開電路，若電流大於0.251A，電壓大於1220V,觸頭間隙會產生電弧。電弧是一種氣體放電現象特點：溫度高，發光強，能導電4電弧的危害1.電弧的存在延長了開關電器（尤其指斷路器）開斷故障電流的時間，加重了電力系統短路等故障的危害

2、。2.電弧產生的高溫將觸頭表面融化和蒸化，燒壞絕緣材料3.由於電弧在電動力和熱動力下能移動，很容易造成飛弧短路和傷人，引起事故擴大電弧形成的過程熱電子 發射強電場強電場 發射發射碰撞游離碰撞游離熱游離熱游離1.熱電子發射階段：觸頭壓力接觸面積接觸電阻電流密度觸頭發熱觸頭開始分離觸頭在分斷時溫度急劇升高，觸頭表面的電子獲得足夠的能量逸出觸頭表面形成自由電子動，靜觸頭分開微小的距離，觸頭間的電場強度非常大，觸頭內部電子在強電場作用下被拉出觸頭表面形成強電場發射。2.強電場發射階段 U熱電子發射和強電場發射是形成自由電子的主要原因電弧形成的過程熱電子發熱電子發射射強電場發強電場發射射碰撞游離碰撞游離

3、熱游離熱游離7電子在電場作用下高速向陽極運動。在運動過程中過程中電子與中性質點碰撞使中性質點分離為帶正電的離子和自由電子。3.碰撞游離階段電弧的形成主要是碰撞游離所致熱電子 發射強電場強電場 發射發射碰撞游離碰撞游離熱游離熱游離電弧形成的過程由於溫度增加，質點運動加速，動能增加，質點相互碰撞不斷產生新的正離子和電子。4.熱游離階段電弧產生後，主要靠熱游離維持電弧形成的過程熱電子熱電子 發射發射強電場強電場 發射發射碰撞游離碰撞游離熱游離熱游離影響電弧熄滅的因素9去遊離：電離氣體中帶點粒子自身消失或者失去電荷變為中性粒子的現象去游離的方式：複合和擴散。1.複合102.擴散：帶點粒子由於熱運動從濃

4、度高的區域向濃度較低的周圍氣體中移動的現 象稱為擴散影響電弧熄滅的因素電極間帶點粒子數減少氣體間電離度下降，導電率減小熄滅電弧的關鍵是減弱熱游離，加強去游離，即加強帶點粒子的複合和擴散影響電弧熄滅的因素111.電弧溫度降低電弧溫度就可以減弱熱游離，同時也減小帶點質點的速度，加強複合作用。（低壓供電系統採用的空氣式斷路器）2.介質特性導熱系數、熱容量、熱游離溫度、介電強度，值越大，介質去游離的程度 越強，電弧越容易熄滅。（110KV系統採用的SF6斷路器）3.氣體介質的壓力在高度真空中，由於碰撞的幾率很小，抑制了碰撞游離，形成電弧以後更容易擴散（10KV系統採用的真空斷路器）4.觸頭材料觸頭材料

5、採用熔點高，導熱能力強，熱容量大的耐高溫金屬時，能減少熱電子發射和電弧中的金屬蒸汽，有利於滅弧。（Ag-W）12滅弧罩單極模組CT操作機構合閘彈簧滅弧柵片靜觸頭動觸頭ACB交流電弧熄滅的基本原理靜觸頭靜觸頭動觸頭動觸頭13ACB交流電弧熄滅的基本原理短弧原理滅弧短弧原理滅弧-滅弧裝置是一個金屬柵滅弧罩，利用將電弧分為多個串聯的短弧的方法來滅弧- 受到電磁力的作用，電弧從金屬柵片的缺口處被引入金屬柵片內被多個金屬片分 割成多個串聯的短弧。- 所有串聯短弧陰極區的起始介質強度或陰極區的電壓降的總和永遠大於觸頭間 外施電壓，電弧就不再重燃而熄滅-采用缺口鐵質柵片，是為了減少電弧進入柵片的阻力，縮短燃

6、弧時間。1.靜觸頭、2金屬柵片、3滅弧罩、4、動觸頭14交流電弧在交流電流自然過零時將自動熄滅，但在下半周隨著電壓的增高，電弧又重燃。如果電弧過零後，電弧不發生重燃，電弧就此熄滅。a.一般冷卻 b.加強冷卻交流電弧電壓變化曲線交流電弧的特性交流電弧的特性ACB交流電弧熄滅的基本原理過零點滅弧過零點滅弧電弧重燃電弧重燃弧隙介質介電強度的恢復弧隙介質介電強度的恢復15弧隙的介質強度:弧隙介質能夠承受外加電壓作用而不致使弧隙擊穿的電壓弧隙介質強度的恢復:當電弧電流過零時電弧熄滅，而弧隙的介質強度要恢復到正常狀態值需一定的時間的過程ACB交流電弧熄滅的基本原理16交流電弧的熄滅交流電弧的熄滅- -電弧

7、不重燃電弧不重燃如果弧隙介質強度在任何情況下都高於弧隙恢復電壓，則電弧熄滅；反之，如果弧隙恢復電壓高於弧隙介質強度，弧隙就被擊穿，電弧重燃。交流電弧的熄滅條件是，交流電弧短暫熄滅後，弧隙介質強度恢復過程弧隙電壓恢復過程。1.弧隙電壓恢復曲線 2.弧隙介質強度恢復曲線ACB交流電弧熄滅的基本原理17電弧的移動過程電弧的移動過程ACB交流電弧熄滅的基本原理18滅弧室的基本設計思路縮短燃弧時間：交流電弧未必均能于電流首次自然過零時熄滅，經23個 半周才熄滅，即0.04s0.06s。介質強度的恢復：為避免電弧的重燃 ，需要介質強度恢復的快，通過增 加柵片厚度及柵片間隙可以加快介質強度的恢復散熱： 散熱

8、是為了加快介質強度的恢復 電弧產生的功率為 電弧散發功率電弧在滅弧柵中釋放的能量（熱傳導+熱對流+熱輻射）電弧溫度降低，直徑減小，逐漸熄滅電弧在滅弧柵中釋放的功率跟柵片厚度和間隙有關柵片數量确定：正常情況下每兩片滅弧柵片之間可以承載60V電 壓，工作電壓 690V至少要13片19支架（隔弧板）材质的选择鋼紙板：適用於短路分斷能力20KA的斷路器三聚氰胺板：性能好，價格高陶瓷：無法加工，價格昂貴短路分斷能力20KA，較多使用聚酯玻璃絲增強板滅弧室的設計基本概念20滅弧柵片中心到動、靜觸頭中心的距離:縮短栅片到觸頭的距離，可減少電弧在觸頭上的停留時間，增大柵片對電弧的吸力，有利於滅弧。滅弧室的設計基本概念導弧板：將電弧從靜觸頭引入滅弧室採用10號冷軋鋼板，表面鍍鋅外形尺寸：NA1系列智慧型斷路器 觸頭最小開距3035mm。滅弧室的尺寸根據斷路器尺寸而定。在允許範圍內盡可能放大可增強滅弧效果21滅弧室柵片採用10號鋼沖壓而成，表面鍍銅或者鍍鋅