10电气设备中的电弧

任务

1能 力 目 标of118、了解电弧的概念及特征，理解电弧的形成过程；、理解常用的八种电弧熄灭的方法、原理；、会对电气设备中的电弧采取合理的灭弧方式。知 识 要 点、电气设备中产生电弧的原因及形成过程；、常用的八种灭弧方式。任务

1任务描述任务分析of218任务

1一电弧产生的条件电弧产生的危害of318任务

1二产生电弧的原因不带电的中性质点分离为电子和正离子的现象称为游离。在开关切断电路时，触头间绝缘介质的中性质点被游离，被游离的导电质点即自由电子和正离子，在电场力作用下做定向运动，形成一条导电通道，从而产生了电弧。电弧在断开的触头之间燃烧，使电路仍处于接通状态，延迟了电路的断开，只有当电弧熄灭后电路才算被断开。of418任务

1二发生电弧的游离方式碰撞游离热电发射强电场发射热游离of518在触头分开的过程中，动静触头间的接触压力与接接触电阻迅速增大,导致接触处温度升高，使一部分电子由于热运动而逸出金属表面，形成热电子发射。开关触头分段瞬间，由于触头间距很小，期间电压虽然仅有几百至几千伏，但电场强度却很大，在电场力作用下，自由电子高速奔向阳极，便形成了强电场发射。连续不断的碰撞游离，使触头间带电质点大量增加，结果使绝缘介质变成了导体，形成弧光放电。电场强度越大，气体压力越小，越容易发生碰撞游离。产生更多的自由离子和正离子。触头随着开距的加大，失去了强电场发射电子的条件，但由于弧隙温度很高，使得中性粒子由于热运动而相互碰撞，产生新带电粒子，发生热游离现象，从而使电弧断续燃烧。任务

1三熄灭电弧的条件

在电弧中不断存在着中性质点的游离过程，而且还存在着带电质点不断消失的去游离过程。当游离

>

去游离时，电弧加强；当游离

=

去游离时，电弧稳定燃烧；当游离

<

去游离时，电弧减弱以致熄灭；条

件1

1条

件2

条

件3

因此，要促使电弧熄灭，就必须消弱电弧的游离作用，加强其去游离作用。of618任务

1三熄灭电弧的去游离方式复合是异号带电质点的彼此中和，复合率与下列因素有关：带电质点浓度越大，复合几率越高；电弧温度越低，弧隙电场强度越小，带电质点运动速度就越慢，复合就越容易。复合形式扩散是指带电质点逸🎧弧道的现象，扩散速度受下列因素影响：弧区与周围介质的温差越大，扩散越强烈；弧区与周围介质离子的浓度相差越大，扩散就越强烈。扩散形式上述方式均使电弧中的带电粒子减少，即去游离作用增强，最后可导致电弧熄灭。of718去游离的主要形式是复合与扩散。任务

1三常用灭弧方法一切灭弧的方法，都是认为创造有助于去游离的条件，使电弧尽快熄灭。灭弧的方法主要有七种。速

拉

灭

弧

法1

迅速拉长电弧，可使电弧的电场强度骤降，从而消弱碰撞游离，

增强带点质点的复合作用，加速电

弧的熄灭。这种灭弧方法是开关电器中普遍采用的最基本的一种灭弧法。冷

却

灭

弧

法2

降低电弧的温度，可消弱热游离，增强带电质点的复合作用，有

助于电弧的熄灭。这种灭弧方法在

开关电器中的应用也比较普遍。of818任务

1三常用灭弧方法吹

弧

灭

弧

法3吹弧原理：利用外力（如气流、油

流或电磁力）来吹动电弧，使电弧

加速冷却，同时拉长电弧，迅速降

低电弧中的电场强度，使带电质点

的复合和扩散增强，从而加速电弧

的熄灭。吹弧的种类按方向分按外力性质分横 吹纵 吹气

吹（略）油

吹（略）电

动

吹磁 吹反向吹弧of918任务

1三常用灭弧方法吹

弧

灭

弧

法3A

：按吹弧方向分类B

：按外力性质分类横

吹

和

纵

吹电

动

吹磁 吹反向吹弧2 桥 式 接 线（

a

）

全

桥

接

线

的

优

缺

点

WL

1

WL

21

号电源

2

号电源图

（a

）

所

示为

全

桥接

线，其

特QF

1

QF

2点是

线路

侧、变压

器侧和

母线桥上都装有

断路器，

故其

具

有运

行灵

活、

适

35

～110

k

V应性

强的优点

，不

论

是切换变

压器

还QF

3是切

换线

路都可方便

地操

作，并易

发QF

4

QF

5展成

分段

单母线接线的中

间变电所

。其缺

点是

所用设备多

，投

资大

，占地T

1

T

2面积大。（a

）

全

桥

接

线of1018任务

1三常用灭弧方法狭缝（或狭沟）灭弧法4吹弧原理：这种方法是使电弧在固体介质的狭缝中运动，一方面加强了冷却与复合作用，加强去游离；另一方面电弧被拉长，弧径被压小，弧电阻增大，促使电弧迅速熄灭。图2

狭缝灭弧对电弧的作用

1

—绝缘栅片；2

—电弧；3

—触头Iof11183123I任务

1三常用灭弧方法长

弧

切

短

法5

图

3

长弧切短灭弧 2 桥 式 接 线（

a

）

全

桥

接

线

的

优

缺

点

WL

1

WL

21

号电源

2

号电源图

（a

）

所

示为

全

桥接

线，其

特QF

1

QF

2点是

线路

侧、变压

器侧和

母线桥上都装有

断路器，

故其

具

有运

行灵

活、

适

35

～110

k

V应性

强的优点

，不

论

是切换变

压器

还QF

3是切

换线

路都可方便

地操

作，并易

发QF

4

QF

5展成

分段

单母线接线的中

间变电所

。其缺

点是

所用设备多

，投

资大

，占地T

1

T

2面积大。（a

）

全

桥

接

线2 桥 式 接 线（b

）内桥接线的优缺点1号电源

WL1

WL2

2号电源图（b）所示为内桥接线，其特

Q

F1Q

F2点是在母线与变压器之间只设隔离开关，不设断路器，因而投资与占地面 35～110

kV积比全桥少，仍保持切换线路方便的

Q

F3优点。其缺点是切换变压器不方便。因此适用于电源进线长、线路故障可T1

T2能性大、变压器负荷较平稳且切换次数少的变电所。（

b

）

内 桥

接

线图3

将长电弧分成若干个短电弧1—金属栅片；2—电弧；3—静触头；4—动触头5 长 弧 切 短 法I313I2 φ22吹弧原理：

触头间的电弧在电磁力的作用下，进入与电弧垂直放置的、彼此绝缘的金属栅片内将一个长弧分成若干个短弧。在交流电中。利用近阴极效应，即当电流过零时有短弧同时熄灭，在每一短弧的阴极附近立即🎧现

150

～

250V

的绝缘强度，又有各段短弧是串联的，所以短弧的数量越多，总的绝缘强度就越高。当总绝缘强度大于外加电压时，电弧就不再重燃。此外，金属栅片也有冷却电弧的作用，这种方法常用于低压交流开关中。of1218任务

1三常用灭弧方法真

空

灭

弧

法6吹弧原理：真空具有较高的绝缘强

度，若将开关触头装在真空容器内

，在此间产生的电弧较小，且很快

将电弧熄灭。真空断路器就是利用

这个原理来熄灭电弧的。SF6 灭

弧

法7吹弧原理：

SF6

气体具有优良的绝缘性能和灭弧性能，其绝缘强度是

空气的3

倍，其绝缘强度的恢复速

度是空气的

100

多倍。 of1318任务

1三常用灭弧方法除上述灭弧方法外，开关电器在设计制造时，还采取了限制电弧产生的措施。开关触头采用不易发射电子的金属材料制成触头间采用绝缘油、六