发电厂电气运行检修培训-项目5-电气一次设备PPT课件

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二、交流电弧的熄灭与重燃
❖交流电弧熄灭条件 uj(t)＞uh(t)
uj(t)－弧隙介质强度； uh(t)—弧隙恢复电压
u
uj1
1
uj2
2
uh
t1
t
图4—2 介质强度与恢复电压曲线
1—电弧不重燃 2—电弧在t1时刻重燃
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三、开关电器灭弧基本方法
1.高压断路器灭弧方法
采用熔点高、导热系数和热容量大的耐高温金 属作触头材料，可以减少热电子发射和电弧中的金 属蒸汽，抑制游离作用，有利于电弧的熄灭。常用 的触头材料有：铜—钨合金、银—钨合金等。
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1.高压断路器灭弧方法
❖迅速拉长电弧
迅速拉长电弧，可使弧隙的电场强度 降低，电弧的长度和表面积增大，有利于电 弧的冷却和带电质点向周围介质的扩散，从 而加速电弧的熄灭。高压断路器常采用强力 的分闸弹簧，以加快触头的分断速度。
电弧由碰撞游离产生 ，由热游离来 维持电弧燃烧 。
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2.电弧的形成
❖弧隙带电质点的去游离
在电弧形成的过程中，中性质点发生游离的 同时，还存在与游离相反的过程，即去游离。去游 离的作用是减轻弧柱中的游离程度，使电弧熄灭。
去游离
复合
扩散
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2.电弧的形成
❖复合
复合是指两种带异性电荷的质点相接触而 形成中性质点的过程。
由于加在每个断口的电压降 低，使弧隙恢复电压降低， 断路器的积木组合方式示意图 有利于电弧熄灭。
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1.高压断路器灭弧方法
高压断路器采用多断口 结构后，由于断口之间导 电部分对地电容的影响， 会造成每个断口的电压分 布不均匀，使承受较高电 压的断口首先被击穿。为 了改善断口的电压分布， 通常在每个断口上并联电 容。
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2.电弧的形成
❖碰撞游离
当电子的运动速度足够快，其动能大于中性质点 的游离能，当电子与中性质点相碰撞时就会使中性质 点分离为正离子和自由电子，这种游离称为碰撞游离。
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碰撞游离示意图 6
2.电弧的形成
❖热游离
在高温的作用下，气体分子不规则热运动的 速度增加。具有足够动能的中性质点相互碰撞时， 游离出正离子和自由电子，这种游离称为热游离。
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2.电弧的形成
❖小结
电弧形成：阴极发射（起因）→碰撞游离（重
要因素）→击穿（量变到质变）→热游离（主要 因素）→维持发展。
游离和去游离是电弧形成时两个相反的过程， 游离使弧隙中带电质点数量增加，有助于电弧燃 烧；去游离使弧隙中带电质点数量减少，有利于 电弧熄灭。由此可见，要熄灭电弧，就要减弱游 离，加强去游离。
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SW2-110型少油断路 器 每相弧介质
电弧中的去游离作用，在很大程度上取决于电 弧周围介质的特性。介质的灭弧性能越好，则去游离 作用越强，电弧越容易熄灭。SF6气体和真空是理想 的灭弧和绝缘介质。
❖采用特殊金属材料作为灭弧触头
项目五 电气一次设备
❖第一节 开关电器中的电弧 ❖第二节 高压断路器 ❖第三节 高压隔离开关 ❖第四节 互感器 ❖第五节 高压开关柜
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第一节：开关电器中的电弧
❖一、电弧产生的物理过程 ❖二、交流电弧的熄灭与重燃 ❖三、开关电器熄灭电弧基本方法
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一、电弧产生的物理过程
强电场发射
游离
热电子发射 碰撞游离
热游离
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2.电弧的形成
❖强电场发射
在动、静触头刚分离的瞬间，触头间隙距离 很小，触头间隙的电场强度很高,阴极触头表面自 动逸出电子。
❖热电子发射
在弧光放电过程中，一方面电极表面少数点上 有局部集中的电流，另一方面触头分离后，触头接 触压力及接触面积逐渐减小，接触电阻逐渐增加， 会使电极表面产生高温，从而造成其中的电子获得 很大的动能后逸出到周围空间。
＋
+++++ -
+++--
+++++
正离子层空间
图4—1 电流过零后电荷重新分布
A++e→A
直接复合
A+e→A-
间接复合 （主要形式） A-+A+→2A
影响复合的主要因素是温度，温度下降时， 带电质点的运动速度降低，复合的速度迅速增加。
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2.电弧的形成
❖扩散
扩散是带电质点从电弧间隙逸出到周围介质 中的现象。
高浓度→低浓度
影响扩散的主要因素是弧柱直径。将电弧拉长 或用气体、液体吹弧，能带走弧柱中的大量带电质点， 加强扩散作用。
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二、交流电弧的熄灭与重燃
1.交流电弧的特点
交流电弧电流每半周过零一次，给熄灭交流电 弧创造了有利条件。只要在电流过零后，电弧不发 生重燃，电弧就能最终熄灭，因此熄灭交流电弧要 比直流电弧容易.
2.交流电弧的熄灭
电弧过零后是否重燃，取决于电压恢复过程 和介质强度的恢复过程的“竞赛”，如果恢复电压 在某一时刻高于介质强度，弧隙将被击穿，电弧再 次重燃；反之电弧熄灭，间隙恢复成绝缘介质。
❖用液体或气体吹弧
纵吹：吹弧方向与弧柱轴线
平行；主要使电弧冷却变细最
后熄灭；
横吹：吹弧方向与弧柱轴线； 主要将电弧拉长，增大电弧的 （a)
表面积，冷却效果好。
（a) 纵吹
(b) (b) 横吹
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1.高压断路器灭弧方法
❖采用多断口灭弧
采用多个断口串联，使电弧 被分割成多个小电弧段。在 相同的行程下，多断口的电 弧比单断口拉得更长，并且 电弧拉长的速度加快，有利 于弧隙介质强度的恢复。
1.电弧的危害
❖电弧的存在使电路不能断开，开关电器失去了 开断电路的作用，影响电力系统的安全运行； ❖电弧的高温可能会烧坏触头或触头周围的其它 部件。如果电弧长时间不能熄灭，引起开关电器 并爆炸，危及电力系统的安全运行。
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2.电弧的形成
❖电弧是一种气体放电现象，电弧的产生是触头间 中性质点被游离的过程。 ❖电弧中带电质点的产生－游离
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2.中、低压断路器灭弧方法
❖利用短弧的近阴极效应灭弧
近阴极效应：实验表明，开关 开断过程中，当电流过零后，触 头电极极性发生了变化，在新的 阴极附近会出现介质强度升高的 现象，称为近阴极效应。这个突 然升高的介质强度可达150～ 250V，又叫起始介质强度。
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