直流断路器灭弧原理
第三章灭弧原理及主要开关电器x
提高灭弧效率的方法包 括优化开关电器的结构 设计、采用新型灭弧材 料和加强电场控制等
定义：一种能够接通、承载和分断正常电路条件下的电流，也能在规定的非正常 电路条件下接通、承载一定时间和分断电流的开关电器。
作用：主要用于控制和保护线路、电动机等电气设备，防止短路和过载电流对设 备造成损坏。
工作原理：断路器内部装有触头，当电路发生短路或过载时，触头会断开，切断 电流，从而保护电路和设备。
狭缝灭弧装置：利用狭缝对电弧的冷却和去游离作用，使电弧迅速熄灭。
适用性：根据使用环境和需求选择合适的开关电器
可靠性：确保开关电器能够稳定、可靠地工作
经济性：在满足使用和安全要求的前提下，选择性价比高的开关电器
安全性：选择符合安全标准的开关电器，确保使用过程中不会发生电击、火灾等安全事 故
熄灭
快速切断电流： 通过快速切断 电源来迅速熄
灭电弧
触头在分断过程中产生电弧 电弧在介质中传播，产生热量 触头附近的介质被加热，产生高压气体 高压气体将电弧吹离触头，使电弧熄灭
灭弧效率与开关电 器的性能密切相关
灭弧效率的提高有 助于减小电弧对开 关电器的损害
灭弧效率的评估指 标包括灭弧时间、 灭弧能量和电弧电 压等
主要特点：具有控制容 量大、可频繁操作、寿 命长等优点，但也有噪 音大、体积大等缺点。
应用场合：广泛应 用于电动机的控制 和保护，以及其他 各种电气控制系统。
熔断器是一种用于电路保护的开关电器 当电流超过规定值时，熔断器会因发热而熔断 熔断器具有短路保护功能，可以快速切断故障电路 熔断器的选择应考虑电路的额定电流和短路电流
灭弧原理：断路器在分断电路时会产生电弧，为了熄灭电弧，断路器内部装有灭 弧室或灭弧装置，通过拉长电弧并增加介质强度来熄灭电弧。
电弧及灭弧装置.
射；同时，由于触头的间隙很小，使得电压强度很高，产生强
电场发射。从阴极表面逸出的电子在强电场作用下，加速向阳 极运动，发生碰撞游离，导致触头间隙中带电质点急剧增加， 温度骤然升高，产生热游离并且成为游离的的主要因素，此时， 在外加电压作用下，间隙被击穿，形成电弧。
5、电弧熄灭的物理过程
（1）复合
复合是正、负带电质点相互结合变成不带电质点的现象。又分为直接复合和 间接复合。 复合的速度受温度的影响喝大，温度越高复合几率越小。 加强复合方式：①冷却电弧 ②加入大量的新鲜气体分子
电弧及灭弧装置
学习目标
• 理解交、直流电弧的伏安特性； • 理解交流电弧较直流电弧易于熄灭的原因；
• 掌握交、直流电弧常用的熄弧方法；
• 掌握常用灭弧装置的结构及作用原理。
引言
• 在有触点电器中，触头接通和分断电流的过程中往往伴随 着气体放电现象－－电弧的产生及熄灭。电弧对电器具有 一定的危害。
①近阴极效应
②灭弧方法
正离子因其能动性差，来不及向新阴极移动
薄膜绝缘介质
刚得到负极性的阴极来不及逸出新的电子
②灭弧方法 根据灭弧方法的不同，介质强度继续增长的情况也不 一样。
介质强度的恢复： UJF=UJF0+KJF*t
UJF0---决定于近阴极效应的起始介质恢复强度
KJF-----决定于灭弧方法的介质强度恢复速度 t----介质强度恢复时间
小
学习本章时，注意以下知识点： 1、概念 2、电弧产生的物理过程
结
本章所接触到的概念较多，需注意掌握和理解。如：近极压降、近阴极效应 注意掌握在此过程中起主要作用的是哪些；理解各物理现象及影响因素。 3、电弧熄灭的物理过程 理解复合及扩散的概念及影响因素。 4、电弧的熄灭 理解交、直流电弧的伏安特性；理解交流电弧较直流电弧易于熄灭的原因；掌握 交、直流电弧常用的熄弧方法；掌握常用灭弧装置的结构及作用原理。 5、断开感性电路时产生的过电称之为内部过电压，其危害性较大，应掌握减小 或抑制过电压产生的方法。
直流系统基础知识讲解
一、为什么断路器下级不能使用熔断器 （二）
2、目前在电网使用的直流断路器现状
厂家 北京人民电器厂 西门子 ABB 梅兰日兰
产品外 观
型号
GMG100
GMN20R
GM32
GMB32
5SX52 3、4、6、8、 10、13、16、 20、25、32、 40、50A DC 220V/440V AC 400V 4.5kA
目录
下面我就三类12个关键词17个问题，与大家共同探讨和分析，提出一些建议，尽 可能地解决电源系统中存在的故障隐患
1 2 3
为什么断路器下级不能使用熔断器
熔断器在直流系统中运行的产品种类，熔断器选择性好，为什么大驱势 不用了？为什么熔断体或定值应按有关规定分级配置和整定，并定期进 行核对，要进行级差配合校核
电弧的熄灭
电弧的熄灭是由于气体的消游离，而消游离主要是复合和扩散的作用。
1、复合就是异性离子互相结合而中和。
+离子
-离子
中和
四、直流、交流断路器的灭弧机理（二）
2、扩散就是电弧表面的离子扩散到周围冷介质中去。
电弧的熄灭是在消游离的速度超过游离时才能实现。
因此，从电的方面来说，要求介质恢复速度（即空气中恢 复成中性分子的速度）大于触头两端的电压恢复速度，使 电弧不致于因发热形成的热发射和热游离而复燃。在热的 方面要使散热速度大于发热速度，使电弧不致因热发射和 热游离而复燃。
2P 36mm
2P 36mm
一、为什么断路器下级不能使用熔断器 （三）
2、目前在电网使用的直流断路器现状
厂家 北京人民电器厂 西门子 ABB 梅兰日兰
产品外观
型号
GMG隔离开关
开关的灭弧原理
开关的灭弧原理
开关的灭弧原理是通过特定的构造和材料选择来消除或减小断开电流时产生的电弧。
灭弧过程中有以下几个主要的原理：
1. 空气扩散灭弧原理：在断开电路时，电流导体间的间隙会产生弧光。
通过增大电流间的间隙，例如使用均匀分布和绝缘性能较好的材料，可以提高空气在间隙中的自然对流和扩散效果，使电弧能够自然扩散并熄灭。
2. 磁场强制灭弧原理：在开关内部有特定的电磁线圈或磁场辅助装置，当电流降至断开值时，磁场会产生一个恒定的力，将弧光强制移动到较长的电弧室或电弧盘中。
这样可以减少弧光对金属接点的烧蚀，提高开关的寿命。
3. 中性点过零灭弧原理：某些开关设计中，电流降至零时，可使电弧在金属接点之间熄灭。
这一原理适用于交流开关，通过合理设置断开点的位置和结构，可以在电流过零时破坏电弧形成的电路并实现快速灭弧。
4. 高速断开灭弧原理：快速断开电路可以减小电弧的持续时间和能量，从而减小对开关和电气设备的损伤。
高速断开可以通过设计断开部件的特殊构造和预压机构来实现，确保迅速分离接触器，同时限制电弧的能量传播。
上述原理的应用可以减小电弧的产生和影响，保持开关的正常运行，提高开关的安全性和可靠性。
但具体的设计和实施方式会因不同类型的开关而有所不同。
浅析直流快速断路器的灭弧系统
浅析直流快速断路器的灭弧系统作者：刘德梅来源：《职业·下旬》2009年第08期直流快速断路器的灭弧系统对设备安全运行至关重要。
因为断路器分断电流时所产生的电弧将烧损触头并危及绝缘,严重的情况下甚至会引起断路器的爆炸,造成火灾。
因此,对灭弧系统的设计务必谨慎。
笔者在此对直流快速断路器的灭孤系统、各种灭孤室的灭弧原理及设计灭弧系统中的注意事项做一些简单介绍。
一、直流快速断路器的熄弧机理分断直流电路时,如被分断的电流以及分断后加在触头间隙的电压都超过一定数值,则触头间直接产生电弧。
电弧总压降Uh由阳极压降Ua、阴极压降Uk以及弧柱压降Uz三部分组成,即:Uh=Ua+Uz+Uk ,其中Ua与Uk之和为近极压降、Uz=EZ•LZ (EZ弧柱电位梯度,V/cm ;LZ电弧长度,cm )。
实践和理论都证明:增大直流电弧的总压降Uh可以提高直流电弧的静伏安特性,促进直流电弧的熄灭。
二、直流快速断路器中促进电弧熄灭的常用措施1.增加近极压降如用金属栅片将电弧分割成一系列串联的短弧,因为每一短弧都有一阴极压降和阳极压降,所以可以使总的电弧电压大为增加。
2.拉长电弧在有限的弧室空间内增大电弧长度LZ ,可以提高电弧电压Uh,促进电弧的熄灭。
其具体方法有增加触头开距、利用电动力磁吹灭弧等。
3.增大弧柱电位梯度EZ设法增大EZ可以提高电弧电压,具体方法有:(1)增大电弧周围气体介质的压力。
(2)增大电弧与流体介质之间的相对运动速度,以提高去游离强度。
(3 )使电弧与耐弧的绝缘材料(如石棉水泥板或陶土等)密切接触。
依靠耐弧绝缘材料对电弧的冷却作用以及表面复合作用,使EZ增大。
三、直流快速断路器中各种常用灭弧室的灭弧原理1.金属栅片灭弧室金属栅片灭弧室的灭弧原理是将电弧分割成许多串联的短弧,以增加近极压降,提高电弧总压降,促使电弧熄灭。
它一般是用 1～4 mm 厚的金属栅片叠装而成,栅片可用铁或铜制成,相互绝缘,片间距离一般为 1～10mm,平行或扇形地安装在灭弧室中。
断路器灭弧原理
断路器灭弧原理断路器是电力系统中常用的一种电器设备，用于在电路中断开或者接通电流。
在电路中，由于电流的存在，会产生电弧现象，而断路器的一个重要功能就是灭弧。
那么，断路器是如何实现灭弧的呢？接下来，我们将深入探讨断路器灭弧原理。
首先，我们需要了解电弧的形成原理。
当断路器分断电路中的电流时，由于电流的存在，会在断路器的触点间产生电弧。
电弧是一种电流通过气体时产生的等离子体现象，具有高温、高能量、高亮度等特点。
如果电弧不能及时被灭掉，将对设备和人员造成严重危害。
为了灭除电弧，断路器采用了多种灭弧原理。
其中，最常见的包括，冷却灭弧、压缩空气灭弧、真空灭弧和 SF6 气体灭弧等。
冷却灭弧是指通过将电弧通入冷却装置中，使电弧能量迅速散失，从而达到灭弧的目的。
而压缩空气灭弧则是通过高速喷射压缩空气，将电弧吹断。
真空灭弧则是将电弧通入真空室中，使电弧迅速熄灭。
SF6 气体灭弧则是利用 SF6 气体的优良绝缘性能和灭弧能力，将电弧迅速熄灭。
除了以上几种常见的灭弧原理外，还有一些新型的灭弧原理不断涌现，如等离子灭弧、磁控灭弧等。
这些新型的灭弧原理在提高断路器灭弧性能和可靠性方面发挥着重要作用。
总的来说，断路器的灭弧原理是多种多样的，各种原理都有其适用的场合和特点。
在实际应用中，根据电路的特点和要求，选择合适的断路器及其灭弧原理至关重要。
在现代电力系统中，断路器作为一种重要的电器设备，其灭弧原理的研究和应用将继续得到重视。
通过不断创新和技术改进，断路器的灭弧性能和可靠性将得到进一步提升，为电力系统的安全稳定运行提供更加可靠的保障。
通过对断路器灭弧原理的深入了解，我们可以更好地理解断路器在电力系统中的作用和重要性。
同时，也为我们在选择和使用断路器时提供了更多的参考依据。
希望本文能够对大家有所帮助，谢谢阅读！。
断路器的灭弧原理和办法
断路器的灭弧原理和办法灭弧是断路器的一个首要运用之一，因为电弧不只会对设备线路构成损坏，乃至还会影响人身安全。
然后灭弧是啥有必要的，通常情况下的灭弧的常用办法有四种，包含机械灭弧，磁吹灭弧等。
这篇文章中我阐明下灭弧的常用办法和一些多见断路器的灭弧原理。
首要议论下如今常用的灭弧办法，首要有以下四种：1、机械灭弧：经过极限设备将电弧活络拉长。
这种办法多用于开关电器中。
2、磁吹灭弧：在一个与触头串联的磁吹线圈发作的磁场效果下，电弧受电磁力的效果而拉长，被吹入有固体介质构成的灭弧罩内，与固体介质相触摸，电弧被冷却而暂停。
3、窄缝（纵缝）灭弧法：在电弧所构成的磁场电动力的效果下，可使电弧拉长并进入灭弧罩的窄（纵）缝中，几条纵缝可将电弧切开成数段而且与固体介质相触摸，电弧便活络暂停。
这种构造多用于沟通触摸器上。
4、栅片灭弧法：当触头分隔时，发作的电弧在电动力的效果下被推入一组金属栅片中而被切开成数段，相互绝缘的金属栅片的每一片都恰当于一个电极，因而就有很多个阴阳极压降。
对沟通电弧来说，近阴极处，在电弧过零时就会呈现一个150V～250V的介质强度，使电弧无法持续坚持而暂停。
因为栅片灭弧效应时要比直流时强得多，所以沟通电器常常选用栅片灭弧。
这些办法是首要关于一些低压断路器的，要了解选用这些办法的要素，就有必要了解断路器灭弧的原理，下面临于一些常用的断路器议论。
真空断路器的灭弧原理在真空断路器分断顷刻间，因为两触头间的电容存在，使触头间绝缘击穿，发作真空电弧。
因为触头形状和构造的要素，使得真空电弧柱活络向弧柱体外的真空区域涣散。
当被分断的电流挨近零时，触头间电弧的温度和压力急剧下降，使电弧不能持续坚持而暂停。
电弧暂停后的几mu;s内，两触头间的真空空位耐压水平活络康复。
一同，触头间也抵达了必定间隔，能接受很高的康来电压。
所以，通常电流在过零后，不会发作电弧重燃而被分断。
这即是其灭弧的原理。
高压下跌熔式断器的灭弧原理我们都知道在高压大电流的场合，开关为了灭弧常常用较凌乱的办法和构造，而高压下跌式熔断器却只需求一个很简略的胶管就能够顺畅且极好的完毕灭弧，首要要素是：榜首、高压下跌熔断器电流不是很大。
特高压直流开关的结构及灭弧原理分析
特高压直流开关的结构及灭弧原理分析摘要：本文基于普侨特高压直流输电系统的高压直流断路器的技术规范和运行维护手册，深入分析了普侨直流的高压直流断路器结构及灭弧原理，着重从分合闸过程分析直流断路器的动作机理和灭弧过程；通过分析交直流电弧特性和直流断路器的LC振荡回路原理，找出直流断路器无法切断直流电流的三种常见情况；最后，归纳总结直流断路器的常见故障及处理方法。
关键词：直流断路器；灭弧室；振荡回路；电弧特性；RLC串联电路；前言：高压直流开关在实际运行中需要切断高电压直流电流，相比常规的高压交流断路器灭弧难度和要求更高，相应的MRTB、MRS、HSNBS直流断路器均需配置LC振荡回路和能量吸收器（±500kV高压直流工程HSNBS无振荡回路，为双断口），MRTB和HSNBS采用四断口形式，其余开关采用双断口形式，这样才能更有效地避免切断特高压直流电流带来的系统震荡。
因此，分析高压直流开关的结构及灭弧原理对实际运行维护工作和常见故障处理具有重大指导意义。
1高压直流开关配置及作用±800kV特高压直流逆变站和整流站均有阀组旁路开关4台，高速接地开关1台，中性母线开关2台，其中整流站增加配置金属回线开关和金属回线转换开关各1台，目前国内主流采用液压机构SF6开关，其名称及作用如下：高速中性母线开关（High Speed Neutral Bus Switch，HSNBS）：闭锁时将极直流电流降为零，无电流情况下分闸，将极设备与另一个极隔离。
高速接地开关（High Speed Ground Switch，HSGS）：1）BP方式下,在接地极出现故障时，防止接地极母线过电压（00401合上，快速合上0040）；2）MR 方式下,钳制直流系统的电位。
阀组旁路开关（Bypass Switch，BPS）：在换流阀退出工作过程中将换流阀短路，投入过程中将电流转移。
金属回线开关（Metallic Return Switch，MRS）：在不停电的情况下，将高压直流输电系统从单极金属回线运行方式转换为单极大地回线运行方式，切断电流。
现代开关电器采用的灭弧方法
现代开关电器采用的灭弧方法
1、拉长电弧：电弧拉长以后，电弧电压将会增大，从而改变电弧的伏安特性。
在直流电弧中，其静伏安特性上移，电弧可以熄灭；在交流电弧中，由于燃弧电压的提高，电弧重燃困难。
2、灭弧罩：灭弧罩是让电弧与固体介质相接触以降低电弧温度，从而加速电弧熄灭的比较常用的装置。
灭弧罩的结构形式多种多样，但其基本构成单元为“缝”。
3、油冷灭弧装置：油冷灭弧是将电弧置于液体介质（一般为变压器油）中，电弧将油气化、分解而形成油气。
油气中主要成分是氢，在油中以气泡的形式包围电弧。
4、气吹灭弧装置：气吹灭弧是利用压缩空气来熄灭电弧的。
压缩空气作用于电弧，可以很好地冷却电弧、提高电弧区的压力、很快带走残余的游离气体，所以有较高的灭弧性能。
5、横向金属栅片灭弧：横向金属栅片又称去离子栅，它利用的是短弧灭弧原理。
它使用磁性材料的金属片置于电弧中，将电弧分成若干短弧，利用交流电弧的近阴极效应和直流电弧的近极压降来达到熄灭电弧的目的。
6、真空灭弧装置：真空灭弧是使触头电弧的产生和熄灭在真空中进行，它是依据零点熄弧原理，以真空为熄弧介质工作的。
7、采用多断口：高压断路器常制成每相有两个或多个串联的断口，使加于每个断口的电压降低，电弧易于熄灭。
8、断路器断口加装并联电阻：在高压大容量断路器中，广泛利用弧隙并联电阻来改善它们的工作条件。
断路器每相假如有两对触头，一对为主触头，另一对为辅助触头，电阻并联在主触头上。
当断路器在合闸位置时，主、辅触头都闭合。
9、采用新介质：利用灭弧性能优越的新介质，例如S六氟化硫断路器等。
直流断路器的灭弧原理和灭弧过程
直流断路器的灭弧原理和灭弧过程一、PRB系列直流断路器的灭弧原理PRB系列直流断路器的燃弧及熄弧过程与交流断路器是不同的，交流断路器分断时产生的交流电弧每秒钟有2f（f为电网频率）次经过零点。
通过近极效应，使电弧熄灭。
交流继电器只要解决电弧重燃问题，即解决由导电状态恢复到介质绝缘状态的介质强度恢复过程，这里不再详述。
PRB系列直流断路器分断时产生的直流电弧恒定不变，电流愈大，时间常数俞大，电弧就愈难熄灭。
PRB系列直流断路器的触头接通和长期承载电流的性能与一般交流断路器相似，无特殊要求。
但直流断路器与交流断路器分断电流的差异较大，PRB系列直流断路器的触头分断时要熄灭直流电弧，现将直流电弧的特性和熄灭直流电弧的措施简介如下：断路器的触头分断时，在动静触头间立即产生电弧，这不仅有碍于电路的及时分断，还会使触头烧损，此时的主要问题是触头的电烧损，这对交直流回路的情况是一样的。
为了解直流断路器的切断电弧性能，首先要分析电弧的产生过程和灭弧能力。
当分断时，触头刚开始分离时，其间隙很小，电场强度极大，易产生高热和强场，金属内部的自由电子从阴极表面逸出，奔向阳极。
同时这自由电子在电场种撞击中性气体分子，使之激励和游离，产生正离子和电子，电子在强电场作用下继续向阳极移动时，还要撞击其他中性分子，因此，在触头间隙中产生大量的正离子和电子的带点粒子。
使气体导电形成炽热的电子流，即电弧。
PRB系列直流断路器的电弧产生后，有游离与去游离因素，游离作用是由于在弧隙中产生大量的热能，主要是使气体热游离，特别是当触头表面的金属蒸汽进入弧隙后，气体热游离作用更为显著。
电压越高，电流越大，即电弧功率越大，弧区温度越高，电弧的游离因素就越强，去游离是因为已游离的正离子和电子在空间相遇时要复合，重新形成中性的气体分子，而高密集的高温离子电子，也要向其周围密度小和温度低的介质方面扩散，其结果弧隙内离子和自由电子的浓度降低，电弧电阻增大，电弧电流减少，从而消弱热游离。
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直流断路器灭弧原理
直流断路器灭弧原理是指在直流电路中，断开或接通电流时，通过采用确定的方法和机构来消除或限制电流中断引起的电弧现象，以确保设备的安全运行和保护电路。
在直流电路中，由于电流是单向流动，电弧的特性和灭弧原理与交流电路略有不同。
直流断路器的灭弧原理可以分为物理灭弧和电磁灭弧两种。
物理灭弧是指通过采用浸油灭弧室、充满绝缘材料或磁力引导等方法，将电弧消耗的能量转化为其他形式的能量，或将电弧长度拉长并冷却，使其自动熄灭。
在消耗能量的过程中，物理灭弧会产生大量的热量和气体，因此需要进行有效的排除和处理，以防止设备损坏或环境污染。
电磁灭弧是利用电磁力的作用将电弧熄灭。
通过在直流断路器中引入电磁场或重点控制电弧的移动方向，使电弧在短时间内中断，从而实现灭弧效果。
电磁灭弧具有快速、精准的特点，能够快速切断高电流，保护设备和电路。
为了保证直流断路器的灭弧效果，还需要考虑灭弧时间、电弧能量消耗、耐电弧性能和灭弧介质等因素。
同时，灭弧过程中还需要考虑系统的稳定性、造价和维护等因素，以实现最佳的灭弧原理和设备性能。
总之，直流断路器的灭弧原理是通过合理的设计和控制，采用
物理灭弧和电磁灭弧两种方式，将电弧能量转化为其他形式的能量或迅速熄灭电弧，以确保设备和电路的安全运行。