熄滅交流電弧的基本方法_斷路器熄滅交流電弧的方法

熄滅交流電弧的基本方法_斷路器熄滅交流電弧的方法

網絡整理 發表於 2020-01-02 11:01:02

　　熄滅交流電弧的基本方法

　　弧隙間的電弧能否重燃，取決於電流過零時，介質強度恢復和弧隙電壓恢復兩者競爭的結果。如果加強弧隙的去游離或減小弧隙電壓的恢復速度，就可以促使電弧熄滅。

　　一、氣體或液體吹弧

　　利用氣體或油熄滅電弧即能加強對流散熱，強烈冷卻弧隙，又可取代部分原弧隙間已游離的氣體或高溫氣體。電弧在氣流或油流中被強烈地冷卻和去游離，其中的游離物質被未游離物質所代替，電弧便迅速熄滅。氣體或油吹動的方式有縱吹和橫吹兩種，縱吹使電弧冷卻變細，然後熄滅;橫吹是把電弧拉長切斷而熄滅。不少斷路器採用縱橫混合吹弧方式，以便取得更好滅弧效果。

　　斷路器斷口加裝並聯電阻。在高壓大容量斷路器中，廣泛利用弧隙並聯電阻來改善它們的工作條件。斷路器每相假如有兩對觸頭，一對為主觸頭，另一對為輔助觸頭，電阻並聯在主觸頭上。當斷路器在合閘位置時，主、輔觸頭都閉合。當斷開電路時，主觸頭先斷開，這時並聯在主觸頭斷口上的電阻在主觸頭斷開過程中起分流作用，有利於主觸頭斷口滅弧。主觸頭的電弧熄滅後，並聯電阻串聯在電路中，有效地降低觸頭上的恢復電壓數值及電壓恢復速度。另外，並聯電阻對切斷小電感電流或電容電流時，可限制過電壓產生。

　　二、多斷口滅弧

　　高壓斷路器為了加速電弧熄滅，常將每相製成具有兩個或多個串聯的斷口，使電弧被分割成若干段。這樣，在相同的形成下，多斷口的電弧比單埠拉得更長，並且電弧被拉長的速度更快，有利於弧隙介質強度的迅速恢復。此外，由於電源電壓加在幾個斷口上，每個斷口上施加的電壓降低，即降低弧隙的恢復電壓，也有助於滅弧。

　　三、真空滅弧的基本原理

　　真空滅弧的基本原理是設法降低觸頭間氣體的壓力，使滅弧室內氣體十分稀薄，單位體積內的分子數目極少，則碰撞游離的數量大為減少，同時，弧隙對周圍真空空間而言具有很高的離子濃度差，帶電質點極易從弧隙中向外擴散，所以真空空間具有較高介質強度的恢復速度。

　　一般在電流第一次過零時，電弧即可熄滅而不再重燃。在有電感的電路中，電弧的急劇熄滅會產生截流過電壓，這是特別需要注意的。

　　四、特殊介質滅弧

　　採用新介質。利用滅弧性能優越的新介質SF6（六氟化硫）斷路器和真空斷路器等，氣體是一種人工合成氣體，它具有強電負性，易俘獲電子形成低活性的負離子，該負離子的運動速度要慢得多，使得去游離的機率增加。弧隙介質強度恢復過程極快，其滅弧能力相當於同等條件下空氣的100倍，所以SF6的這一特性自被發現後，便迅速應用在電力工業中。

　　五、快速拉長電弧

　　快速拉長電弧，可使電弧的長度和表面積增大，有利於冷卻電弧和帶電質點的擴散，去游離作用增強，加快介質強度的恢復。斷路器中常採用強力的分閘彈簧，就是為了提高觸頭的分離速度以快速拉長電弧。在低壓開關中，這更是主要的滅弧手段。

　　六、特殊金屬材料作為滅弧觸頭

　　採用熔點高、導熱係數大、耐高溫的金屬材料做成滅胡觸頭，可減少游離過程中的金屬蒸汽、抑制游離作用。

　　七、並聯電阻

　　在大容量高壓斷路器中，常採用弧隙並聯電阻的方法來促進滅弧，並聯電阻的作用為：

　　7.1、斷路器觸頭兩端並聯小電阻可抑制電弧燃燒及自行熄弧後恢復電壓的變化，有利於電弧的熄滅；

　　7.2、多斷口斷路器觸頭上並聯大電阻可使斷口間電壓分布均勻，充分發揮各斷口作用。

　　八、其它措施

　　基於交流電弧熄滅的基本原理，還可以在開關電器滅弧過程中採用固體介質夾縫滅弧，以及加快斷路器觸頭分離速度等眾多措施。

　　斷路器熄滅交流電弧的方法

　　（1）吹弧

　　溫度對熄弧的影響非常大，氣體熱游離的基本條件是需要有足夠高的溫度，溫度越低，熱游離越不易發生，而且去游離過程加快，使電弧容易熄滅。用高速流動的氣體或液體介質吹弧，流速大，對流換熱能力很強，能使電弧散熱加劇，對弧隙的冷卻作用很大，從而降低弧隙溫度，加快去游離過程，使弧隙介質的絕緣強度隨溫度的降低而增強。吹弧還能帶來新鮮的未游離的絕緣介質，起到取代原弧隙中游離或高溫介質的作用。在高壓斷路器中，常製成各種形式的滅弧室，使氣體或液體產生較高的壓力，有力地吹向弧隙，使電弧迅速熄滅。

　　吹弧的方式按照氣體吹動方向的不同，分為橫吹和縱吹。吹動方向與弧柱軸線垂直的為橫吹，吹動方向與弧柱軸線平行的為縱吹，如圖2-1所示。縱吹使電弧冷卻變細最後熄滅；橫吹將電弧拉長，增大散熱面積，使冷卻加強而熄弧，熄弧效果較好。橫吹和縱吹各有其特點，不少斷路器將縱吹和橫吹結合使用，稱為縱橫混合吹，效果更佳。

　　

　　（2）採用多斷口滅弧。高壓斷路器常將一相觸頭的斷點製造成兩個或更多個斷口串聯的斷口形式，稱之為多斷口滅弧。在開斷過程中，串聯的多個斷口同時斷開，形成多個電弧相串聯的滅弧方式。多斷口的電弧比單斷口拉得更長，電弧被拉長的速度更快，弧隙電阻值大且增長速度快，介質強度恢復快，而且由於電壓被分配到每個斷口，加在每個斷口的電壓較低，使弧隙的恢復電壓降低，因此電弧易於熄滅。採用多斷口結構後，由於斷口之間連接部分存在對地電容，每一個斷口在開斷位置的電壓分配和開斷過程中的恢復電壓分配出現了不均勻現象。為了充分發揮每個滅弧室的作用，應使每個斷口的工作條件接近相等。通常在每個斷口並聯一個比斷口對地電容和斷口間電容大得多的電容（約1000～2000pF），稱為均壓電容，只要均壓電容足夠大，電壓將均勻分配在每個斷口上。

　　（3）加快分閘速度。分閘速度快，可以將電弧迅速拉長，增大弧隙電阻，加大散熱面積，加強去游離作用，從而快速熄滅電弧。

　　（4）採用優良的滅弧介質。斷路器中使用的滅弧介質的傳熱能力越高，介電強度及熱游離溫度越高，熱容量越大，就越不容易產生電弧並且越容易滅弧。目前常用的介質為油、SF6氣體或採用真空方式等。

　　（5）採用特殊材料製作觸頭。特殊材料製作的觸頭可以減少熱電子發射和電弧中的金屬蒸氣，從而使電弧不易產生和容易熄滅。常用的材料有銅鎢合金、銀鎢合金或銅鉻合金等。

　　（6）利用耐弧材料製作的滅弧柵滅弧。觸頭間產生電弧後，將電弧拉人滅弧柵中，使電弧拉長、冷卻，或者將電弧分成幾段短弧，加強去游離作用，從而使電弧熄滅。

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