电力工程电力工程第14次课(第五章)课件

第五章第五章 高低压电器高低压电器第一节第一节 开关电器的开关电器的灭弧原理灭弧原理 在发电厂与变电站中运行的发电机、在发电厂与变电站中运行的发电机、变压器、进出线等回路，经常需要进行投入变压器、进出线等回路，经常需要进行投入运行或推出运行的操作。例如，正常情况下运行或推出运行的操作。例如，正常情况下要求能可靠地接通或断开电路；改变运行方要求能可靠地接通或断开电路；改变运行方式时，能灵活方便地进行切换操作；部分电式时，能灵活方便地进行切换操作；部分电路发生故障时，能迅速切断故障电流，将故路发生故障时，能迅速切断故障电流，将故障限制在局部范围内，并保证未故障部分继障限制在局部范围内，并保证未故障部分继续运行，以提高系统运行的可靠性；在检修续运行，以提高系统运行的可靠性；在检修电气设备时，将带电部分隔离开来，以保证电气设备时，将带电部分隔离开来，以保证检修人员的安全。为此，在发电厂与变电站检修人员的安全。为此，在发电厂与变电站中需要装设必要的开关设备。中需要装设必要的开关设备。根据开关设备在电路中的作用，可以分根据开关设备在电路中的作用，可以分为以下四类。为以下四类。（1 1）用来切断、接通正常工作电流，同）用来切断、接通正常工作电流，同时也能切断、接通过负荷电流或短路电流的时也能切断、接通过负荷电流或短路电流的开关电器，如高压断路器、低压自动空气开开关电器，如高压断路器、低压自动空气开关等。关等。（2 2）不要求切断、接通回路的负荷电流）不要求切断、接通回路的负荷电流或短路电流，只用作检修电器设备时隔离电或短路电流，只用作检修电器设备时隔离电压的电器，如高压隔离开关。压的电器，如高压隔离开关。（3 3）仅用来切断过负荷电流或短路电流）仅用来切断过负荷电流或短路电流的电器，如高低压熔断器。的电器，如高低压熔断器。（4 4）只用作正常情况下的操作，即切断、）只用作正常情况下的操作，即切断、接通正常工作电流的电器，如高压负荷开关、接通正常工作电流的电器，如高压负荷开关、低压刀闸开关、接触器等。低压刀闸开关、接触器等。一、电弧放电的特征和危害一、电弧放电的特征和危害 1.1.电弧的概念电弧的概念 当开关电器开断电路时，电压和电流达到当开关电器开断电路时，电压和电流达到一定值时，触头刚刚分离后，触头之间就会产一定值时，触头刚刚分离后，触头之间就会产生强烈的白光，称为电弧。随着电弧的产生和生强烈的白光，称为电弧。随着电弧的产生和熄灭，触头间的空间气体将由绝缘体向导电的熄灭，触头间的空间气体将由绝缘体向导电的等离子体转化，继而由等离子体向绝缘体转化，等离子体转化，继而由等离子体向绝缘体转化，在转化的过程中，电能热能的转换起着重要在转化的过程中，电能热能的转换起着重要的作用。的作用。2.2.电弧的本质电弧的本质 电弧的实质是一种气体放电现象。电弧的实质是一种气体放电现象。3.3.电弧放电的特征电弧放电的特征 （1 1）电弧由三部分组成。包括阴极区、）电弧由三部分组成。包括阴极区、阳极区和弧柱区。阳极区和弧柱区。（2 2）电弧温度很高。）电弧温度很高。（3 3）电弧是一种自持放电现象。）电弧是一种自持放电现象。（4 4）电弧是一束游离的的气体。）电弧是一束游离的的气体。4.电弧的危害电弧的危害 （1）电弧的存在延长了开关电器开断故）电弧的存在延长了开关电器开断故障电路的时间，加重了电力系统短路故障的障电路的时间，加重了电力系统短路故障的危害。危害。（2）电弧产生的高温，将使触头表面熔）电弧产生的高温，将使触头表面熔化和蒸化，烧坏绝缘材料。对充油电气设备化和蒸化，烧坏绝缘材料。对充油电气设备还可能引起着火、爆炸等危险。还可能引起着火、爆炸等危险。（3）由于电弧在电动力、热力作用下能）由于电弧在电动力、热力作用下能移动，很容易造成飞弧短路和伤人，或引起移动，很容易造成飞弧短路和伤人，或引起事故的扩大。事故的扩大。二、电弧产生的物理过程二、电弧产生的物理过程 开关电器的作用就是开断或接通电力电路。开关电器的作用就是开断或接通电力电路。试验证明，被开断的电路的电压大于试验证明，被开断的电路的电压大于101020V20V，电流大于，电流大于8080100mA100mA时，在开断的触头间存时，在开断的触头间存在电弧。电弧形式如图所示，但由于触头间在电弧。电弧形式如图所示，但由于触头间存在电弧，电路仍然处于接通状态。只有电存在电弧，电路仍然处于接通状态。只有电弧熄灭后，电路才真正断开。弧熄灭后，电路才真正断开。（1 1）热电子发射）热电子发射 当断路器的动、静触头分离时，触头当断路器的动、静触头分离时，触头间的接触压力及接触面积逐渐缩小，接间的接触压力及接触面积逐渐缩小，接触电阻增大，使接触部位剧烈发热，导触电阻增大，使接触部位剧烈发热，导致阴极表面温度急剧升高而发射电子致阴极表面温度急剧升高而发射电子 ，形成热电子发射。形成热电子发射。（2 2）强电场发射）强电场发射 开关电器分闸的瞬间，由于动、静触开关电器分闸的瞬间，由于动、静触头的距离很小，触头间的电场强度就非头的距离很小，触头间的电场强度就非常大常大 ，使触头内部的电子在强电场作用，使触头内部的电子在强电场作用下被拉出来下被拉出来 ，就形成强电场发射。，就形成强电场发射。（3）碰撞游离）碰撞游离 从阴极表面发射出的电子在电场力的作用从阴极表面发射出的电子在电场力的作用下高速向阳极运动，在运动过程中不断地与中下高速向阳极运动，在运动过程中不断地与中性质点（原子或分子）发生碰撞。当高速运动性质点（原子或分子）发生碰撞。当高速运动的电子积聚足够大的动能时，就会从中性质点的电子积聚足够大的动能时，就会从中性质点中打出一个或多个电子，使中性质点游离，这中打出一个或多个电子，使中性质点游离，这一过程称为碰撞游离。一过程称为碰撞游离。（4）热游离）热游离 弧柱中气体分子在高温作用下产生剧弧柱中气体分子在高温作用下产生剧烈热运动，动能很大的中性质点互相碰烈热运动，动能很大的中性质点互相碰撞时，将被游离而形成电子和正离子，撞时，将被游离而形成电子和正离子，这种现象称为热游离。弧柱导电就是靠这种现象称为热游离。弧柱导电就是靠热游离来维持的。热游离来维持的。断路器断开过程中电弧是这样形成的。触断路器断开过程中电弧是这样形成的。触头刚分离时突然解除接触压力，阴极表面立即头刚分离时突然解除接触压力，阴极表面立即出现高温炽热点，产生热电子发射；同时，由出现高温炽热点，产生热电子发射；同时，由于触头的间隙很小，使得电压强度很高，产生于触头的间隙很小，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，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，形成此时，在外加电压作用下，间隙被击穿，形成电弧。电弧。三、电弧熄灭的物理过程三、电弧熄灭的物理过程 电弧能达到某种平衡而稳定燃烧的原电弧能达到某种平衡而稳定燃烧的原因是由于弧隙中不但进行着游离过程，同因是由于弧隙中不但进行着游离过程，同时还存在去游离的过程。去游离过程指的时还存在去游离的过程。去游离过程指的是自由电子和正离子相互吸引而中和的过是自由电子和正离子相互吸引而中和的过程。在稳定燃烧的电弧中，一定的弧温之程。在稳定燃烧的电弧中，一定的弧温之下，新增加的离子数与电子、离子中的数下，新增加的离子数与电子、离子中的数相等，使得弧隙正负离子体中的导电离子相等，使得弧隙正负离子体中的导电离子数减少，电导下降，电弧将越来越小，弧数减少，电导下降，电弧将越来越小，弧温下降，致使热游离下降或停止，最终导温下降，致使热游离下降或停止，最终导致熄灭。致熄灭。电弧的去游离过程包括复合和扩散两种电弧的去游离过程包括复合和扩散两种形式。形式。1.1.复合复合 2.2.扩散扩散 扩散是弧柱中的带电质点逸出弧柱以外，扩散是弧柱中的带电质点逸出弧柱以外，进入周围介质的现象。扩散有三种形式：进入周围介质的现象。扩散有三种形式：（1 1）温度扩散）温度扩散 （2 2）浓度扩散）浓度扩散 （3 3）利用吹弧扩散）利用吹弧扩散 1.1.电弧温度电弧温度 电弧是由热游离维持的，降低电弧温度就电弧是由热游离维持的，降低电弧温度就可以减弱热游离，减少新的带电质点的的产生。可以减弱热游离，减少新的带电质点的的产生。同时，也减小了带电质点的运动速度，加强了同时，也减小了带电质点的运动速度，加强了复合作用。通过快速拉长电弧，用气体或油吹复合作用。通过快速拉长电弧，用气体或油吹动电弧，或使电弧与固体介质表面接触等，都动电弧，或使电弧与固体介质表面接触等，都可以降低电弧的温度。可以降低电弧的温度。去游离的程度主要取决于以下几个方面：去游离的程度主要取决于以下几个方面：2.2.介质的特性介质的特性 电弧燃烧时所在介质的特性在很电弧燃烧时所在介质的特性在很大程度上决定了电弧中去游离的强大程度上决定了电弧中去游离的强度，这些特性包括：导热系数、热度，这些特性包括：导热系数、热容量、热游离温度、介电强度等。容量、热游离温度、介电强度等。若这些参数值大，则去游离过程就若这些参数值大，则去游离过程就越强，电弧就越容易熄灭。越强，电弧就越容易熄灭。3.3.气体介质的压力气体介质的压力 气体介质的压力对电弧去游离的影响很大。气体介质的压力对电弧去游离的影响很大。因为，气体的压力越大，电弧中质点的浓度就因为，气体的压力越大，电弧中质点的浓度就越大，质点间的距离就越小，复合作用越强，越大，质点间的距离就越小，复合作用越强，电弧就越容易熄灭。在高度的真空中，由于发电弧就越容易熄灭。在高度的真空中，由于发生碰撞的几率减小，抑制了碰撞游离，而扩散生碰撞的几率减小，抑制了碰撞游离，而扩散作用却很强。因此，真空是很好的灭弧介质。作用却很强。因此，真空是很好的灭弧介质。4.触头材料触头材料 触头材料也影响去游离的过程。当触头材料也影响去游离的过程。当触头采用熔点高、导热能力强和热容量触头采用熔点高、导热能力强和热容量大的耐高温金属时，减少了热电子发射大的耐高温金属时，减少了热电子发射和电弧中的金属蒸汽，有利于电弧熄灭。和电弧中的金属蒸汽，有利于电弧熄灭。除了上述因素以外，去游离还受电场除了上述因素以外，去游离还受电场电压等因素的影响。电压等因素的影响。四、交流电弧的熄灭交流电弧的熄灭 交流电弧的熄灭条件交流电弧的熄灭条件弧隙介质介电强度的恢复弧隙介质介电强度的恢复 弧隙介质能够承受外加弧隙介质能够承受外加电压作用而不致使弧隙击穿电压作用而不致使弧隙击穿的电压称为弧隙的介质强度。的电压称为弧隙的介质强度。当电弧电流过零时电弧熄灭，当电弧电流过零时电弧熄灭，而弧隙的介质强度要恢复到而弧隙的介质强度要恢复到正常状态值还需一定的时间，正常状态值还需一定的时间，此恢复过程称之为弧隙介质此恢复过程称之为弧隙介质强度的恢复过程，以耐受的强度的恢复过程，以耐受的电压电压Uj（t）表示。）表示。交流电弧的熄灭条件交流电弧的熄灭条件弧隙电压的恢复过程弧隙电压的恢复过程 电流过流前，弧隙电压呈马鞍形变化，电压值很低，电源电流过流前，弧隙电压呈马鞍形变化，电压值很低，电源电压的绝大部分降落在线路和负载阻抗上。电流过零时，弧隙电压的绝大部分降落在线路和负载阻抗上。电流过零时，弧隙电压正处于马鞍形的后蜂值处。电流过零后，弧隙电压从后蜂电压正处于马鞍形的后蜂值处。电流过零后，弧隙电压从后蜂值逐渐增长，一直恢复到电源电压，这一过程中的弧隙电压称值逐渐增长，一直恢复到电源电压，这一过程中的弧隙电压称为恢复电压，其电压恢复过程以为恢复电压，其电压恢复过程以Uhf（t）表示。）表示。电压恢复过程与线路参数、负荷性质等有关。受线路参数电压恢复过程与线路参数、负荷性质等有关。受线路参数等因素的影响，电压恢复过程可能是周期性的变化过程，也可等因素的影响，电压恢复过程可能是周期性的变化过程，也可能是非周期性的变化过程。能是非周期性的变化过程。交流电弧的熄灭条件交流电弧的熄灭条件交流电弧的熄灭条件交流电弧的熄灭条件 如果弧隙介质强度在任何情况下都高于如果弧隙介质强度在任何情况下都高于弧隙恢复电压，则电弧熄灭；反之，如果弧弧隙恢复电压，则电弧熄灭；反之，如果弧隙恢复电压高于弧隙介质强度，弧隙就被击隙恢复电压高于弧隙介质强度，弧隙就被击穿，电弧重燃。因此，交流电弧的熄灭条件穿，电弧重燃。因此，交流电弧的熄灭条件为：为：Uj（t）Uhf（t）Uj（t）弧隙介质强度；弧隙介质强度；Uhf（t）弧隙恢复电压。弧隙恢复电压。五、五、熄灭交流电弧的方法熄灭交流电弧的方法一、提高触头的分闸速度一、提高触头的分闸速度二、采用多断口二、采用多断口三、吹弧三、吹弧 吹弧气流产生的方法吹弧气流产生的方法 吹弧的方向吹弧的方向四、短弧原理灭弧四、短弧原理灭弧五、利用固体介质的狭缝狭沟灭弧五、利用固体介质的狭缝狭沟灭弧六、采用耐高温金属材料制作触头六、采用耐高温金属材料制作触头七、采用优质灭弧介质七、采用优质灭弧介质 提高触头的分闸速度提高触头的分闸速度 熄灭交流电弧的关键在于电弧电流过零后，熄灭交流电弧的关键在于电弧电流过零后，弧隙的介质强度的恢复过程能否始终大于弧隙弧隙的介质强度的恢复过程能否始终大于弧隙电压的恢复过程。为了加强冷却，抑制热游离，电压的恢复过程。为了加强冷却，抑制热游离，增强去游离，在开关电器中装设专用的灭弧装增强去游离，在开关电器中装设专用的灭弧装置或使用特殊的灭弧介质，以提高开关的灭弧置或使用特殊的灭弧介质，以提高开关的灭弧能力。能力。迅速拉长电弧，有利于迅速减小弧柱中的迅速拉长电弧，有利于迅速减小弧柱中的电位梯度，增加电弧与周围介质的接触面积，电位梯度，增加电弧与周围介质的接触面积，加强冷却和扩散的作用。因此，现代高压开关加强冷却和扩散的作用。因此，现代高压开关中都采取了迅速拉长电弧的措施灭弧，如采用中都采取了迅速拉长电弧的措施灭弧，如采用强力分闸弹簧，其分闸速度已达强力分闸弹簧，其分闸速度已达16m/s以上。以上。采用多断口采用多断口 每一相有两个或多个断口相串联。在熄弧每一相有两个或多个断口相串联。在熄弧时，多断口把电弧分割成多个相串联的小电弧时，多断口把电弧分割成多个相串联的小电弧段。多断口使电弧的总长度加长，导致弧隙的段。多断口使电弧的总长度加长，导致弧隙的电阻增加；在触头行程、分闸速度相同的情况电阻增加；在触头行程、分闸速度相同的情况下，电弧被拉长的速度成倍增加，使弧隙电阻下，电弧被拉长的速度成倍增加，使弧隙电阻加速增大，提高了介质强度的恢复速度，缩短加速增大，提高了介质强度的恢复速度，缩短了灭弧时间。了灭弧时间。采用多断口时，加在每一断口上的电压成采用多断口时，加在每一断口上的电压成倍减少，降低了弧隙的恢复电压，亦有利于熄倍减少，降低了弧隙的恢复电压，亦有利于熄灭电弧。在要求将电弧拉到同样的长度时，采灭电弧。在要求将电弧拉到同样的长度时，采用多断口结构成倍减小了触头行程，也就减小用多断口结构成倍减小了触头行程，也就减小了开关电器的尺寸。了开关电器的尺寸。吹弧吹弧 吹弧气流产生法吹弧气流产生法.（1）用新鲜而且低温的介质吹拂电弧时，可以用新鲜而且低温的介质吹拂电弧时，可以将带电质点吹到弧隙以外，加强了扩散，由于将带电质点吹到弧隙以外，加强了扩散，由于电弧被拉长变细，使弧隙的电导下降。吹弧还电弧被拉长变细，使弧隙的电导下降。吹弧还使电弧的温度下降，热游离减弱，复合加快。使电弧的温度下降，热游离减弱，复合加快。按吹弧气流的产生方法和吹弧方向的不同，吹按吹弧气流的产生方法和吹弧方向的不同，吹弧可分为以下几种。弧可分为以下几种。1.1.吹弧气流产生的方法有：吹弧气流产生的方法有：（1 1）用油气吹弧）用油气吹弧 用油气作吹弧介质的断路器称为油断路器。用油气作吹弧介质的断路器称为油断路器。在这种断路器中，有用专用材料制成的灭弧在这种断路器中，有用专用材料制成的灭弧室，其中充满了绝缘油。当断路器触头分离室，其中充满了绝缘油。当断路器触头分离产生电弧后，电弧的高温使一部分绝缘油迅产生电弧后，电弧的高温使一部分绝缘油迅速分解为氢气、乙炔、甲烷、乙烷、二氧化速分解为氢气、乙炔、甲烷、乙烷、二氧化碳等气体，其中氢的灭弧能力是空气的碳等气体，其中氢的灭弧能力是空气的7.57.5倍。倍。这些油气体在灭弧室中积蓄能量，一旦打开这些油气体在灭弧室中积蓄能量，一旦打开吹口，即形成高压气流吹弧。吹口，即形成高压气流吹弧。（2 2）用压缩空气或六氟化硫气体吹弧）用压缩空气或六氟化硫气体吹弧 将将2020个左右大气压的压缩空气或个左右大气压的压缩空气或5 5个大气个大气压左右的六氟化硫气体（压左右的六氟化硫气体（SF6SF6）先储存在专门）先储存在专门的储气罐中，断路器分闸时产生电弧，随后打的储气罐中，断路器分闸时产生电弧，随后打开喷口，用具有一定压力的气体吹弧。开喷口，用具有一定压力的气体吹弧。（3）产气管吹弧）产气管吹弧 产气管由纤维、塑料等有机固体材料产气管由纤维、塑料等有机固体材料制成，电弧燃烧时与管的内壁紧密接触，制成，电弧燃烧时与管的内壁紧密接触，在高温作用下，一部分管壁材料迅速分在高温作用下，一部分管壁材料迅速分解为氢气、二氧化碳等，这些气体在管解为氢气、二氧化碳等，这些气体在管内受热膨胀，增高压力，向管的端部形内受热膨胀，增高压力，向管的端部形成吹弧。成吹弧。2.2.按吹弧的方向分为：按吹弧的方向分为：（1 1）纵吹）纵吹 吹弧的介质（气流或油流）沿电弧方向的吹拂称吹弧的介质（气流或油流）沿电弧方向的吹拂称为纵吹，纵吹能增强弧柱中的带电质点向外扩散，使为纵吹，纵吹能增强弧柱中的带电质点向外扩散，使新鲜介质更好地与炽热电弧接触，加强电弧的冷却，新鲜介质更好地与炽热电弧接触，加强电弧的冷却，有利于迅速灭弧。有利于迅速灭弧。（2）横吹）横吹 横吹时气流或油流的方向与触头运横吹时气流或油流的方向与触头运动方向是垂直的，或者说与电弧轴线方动方向是垂直的，或者说与电弧轴线方向垂直。横吹不但能加强冷却和增强扩向垂直。横吹不但能加强冷却和增强扩散，还能将电弧迅速吹弯吹长。有介质散，还能将电弧迅速吹弯吹长。有介质灭弧栅的横吹灭弧室，栅片能更充分地灭弧栅的横吹灭弧室，栅片能更充分地冷却和吸附电弧，加强去游离。在相同冷却和吸附电弧，加强去游离。在相同的工作条件下，横吹比纵吹效果要好。的工作条件下，横吹比纵吹效果要好。吹弧吹弧 吹弧方向法吹弧方向法（2）（3）纵横吹）纵横吹 横吹灭弧室在开断小横吹灭弧室在开断小电流时因室内压力太小，电流时因室内压力太小，开断性能较差。为了改善开断性能较差。为了改善开断小电流时的灭弧性能，开断小电流时的灭弧性能，可将纵吹和横吹结合起来。可将纵吹和横吹结合起来。在大电流时主要靠横吹，在大电流时主要靠横吹，小电流时主要靠纵吹，这小电流时主要靠纵吹，这就是纵横吹灭弧室。就是纵横吹灭弧室。短弧原理灭弧短弧原理灭弧 灭弧装置是一个金属栅灭弧罩，利用将电弧分为灭弧装置是一个金属栅灭弧罩，利用将电弧分为多个串联的短弧的方法来灭弧。由于受到电磁力的作多个串联的短弧的方法来灭弧。由于受到电磁力的作用，电弧从金属栅片的缺口处被引入金属栅片内，一用，电弧从金属栅片的缺口处被引入金属栅片内，一束长弧就被多个金属片分割成多个串联的短弧。如果束长弧就被多个金属片分割成多个串联的短弧。如果所有串联短弧阴极区的起始介质强度所有串联短弧阴极区的起始介质强度或阴极区的电压降的或阴极区的电压降的总和永远大于触头间总和永远大于触头间的外施电压，电弧就的外施电压，电弧就不再重燃而熄灭。采不再重燃而熄灭。采用缺口铁质栅片，是用缺口铁质栅片，是为了减少电弧进入栅为了减少电弧进入栅片的阻力，缩短燃弧片的阻力，缩短燃弧时间。时间。利用固体介质的狭缝狭沟灭弧利用固体介质的狭缝狭沟灭弧 灭弧装置的灭弧片是由石棉水泥或陶土制成的。触头间产生电弧后，在磁吹装置产生的磁场作用下，将电弧吹入又灭弧片构成的狭缝中，把电弧迅速拉长的同时，使电弧与灭弧片内壁紧密接触，对电弧的表面进行冷却和吸附，产生强烈的去游离。原理图如2-162-16所示。石英砂熔断器中的熔丝熔断时，在石英砂的狭沟中产生电弧。由于受到石英砂的冷却和表面吸附作用，使电弧迅速熄灭。同时，熔丝气化时产生的金属蒸汽渗入石英砂中遇冷而迅速凝结，大大减少了弧隙中的金属蒸汽，使得电弧容易熄灭。原理图如2-172-17所示。利用固体介质的狭缝狭沟灭弧利用固体介质的狭缝狭沟灭弧 用耐高温金属材料作触头、优质灭弧介质用耐高温金属材料作触头、优质灭弧介质 触头材料对电弧中的去游离也有一定影触头材料对电弧中的去游离也有一定影响，用熔点高、导热系数和热容量大的耐高响，用熔点高、导热系数和热容量大的耐高温金属制作触头，可以减少热电子发射和电温金属制作触头，可以减少热电子发射和电弧中的金属蒸汽，从而减弱了游离过程，有弧中的金属蒸汽，从而减弱了游离过程，有利于熄灭电弧。利于熄灭电弧。灭弧介质的特性，如导热系数、电强度、灭弧介质的特性，如导热系数、电强度、热游离温度、热容量等，对电弧的游离程度热游离温度、热容量等，对电弧的游离程度具有很大影响，这些参数值越大，去游离作具有很大影响，这些参数值越大，去游离作用就越强。在高压开关中，广泛采用压缩空用就越强。在高压开关中，广泛采用压缩空气、六氟化硫（气、六氟化硫（SF6）气体、真空等作为灭弧）气体、真空等作为灭弧介质。介质。六、六、电气触头的基本知识电气触头的基本知识一、概述一、概述二、触头的接触电阻二、触头的接触电阻三、触头的动稳定和热稳定三、触头的动稳定和热稳定四、触头的分类和结构四、触头的分类和结构 按接触面的形式分类按接触面的形式分类 按结构形式类按结构形式类 电气触头基本知识概述电气触头基本知识概述 1.触头的概念触头的概念 电气触头是指两个导体或几个导体之间相互接触的部电气触头是指两个导体或几个导体之间相互接触的部分，如母线或导线的接触连接处以及开关电器中的动、静分，如母线或导线的接触连接处以及开关电器中的动、静触头。触头。2.对电气触头的基本要求对电气触头的基本要求 （1）结构可靠；）结构可靠；（2）接触电阻小且稳定，有良好的导电性能和接触）接触电阻小且稳定，有良好的导电性能和接触性能；性能；（3）通过规定电流时，发热稳定而且不超过允许值；）通过规定电流时，发热稳定而且不超过允许值；（4）通过短路电流时，具有足够的动稳定性和热稳）通过短路电流时，具有足够的动稳定性和热稳定性；定性；（5）开断规定短路电流时，触头不被灼伤，不发生）开断规定短路电流时，触头不被灼伤，不发生熔焊。熔焊。触头的接触电阻触头的接触电阻 触头在正常工作和通过短路电流时的发热都与接触头在正常工作和通过短路电流时的发热都与接触电阻值有关，所以触头的质量在很大程度上取决于触电阻值有关，所以触头的质量在很大程度上取决于触头的接触电阻值。正常情况下，触头间的接触压力、触头的接触电阻值。正常情况下，触头间的接触压力、表面加工状况、表面氧化程度及接触情况等都会影响表面加工状况、表面氧化程度及接触情况等都会影响接触电阻值。接触电阻值。1.1.1.1.触头间的压力触头间的压力触头间的压力触头间的压力 触头间的压力越大，触头间触头间的压力越大，触头间 的接触电阻就越小。的接触电阻就越小。2.2.2.2.触头材料及防氧化措施触头材料及防氧化措施触头材料及防氧化措施触头材料及防氧化措施 触头一般由铜、黄铜和青铜等材料制成。为防止触头一般由铜、黄铜和青铜等材料制成。为防止触头表面被氧化，一般需要采取镀锡、镀银和涂防腐触头表面被氧化，一般需要采取镀锡、镀银和涂防腐漆和凡士林油等措施加以防护。漆和凡士林油等措施加以防护。触头的热稳定和动稳定触头的热稳定和动稳定 触头在长期负荷电流下工作时，由于接触头在长期负荷电流下工作时，由于接触电阻的存在，触头要发热，使其温度升高，触电阻的存在，触头要发热，使其温度升高，同时也向周围介质散热，当发热量等于散热同时也向周围介质散热，当发热量等于散热量时，触头就稳定在工作温度下运行。这个量时，触头就稳定在工作温度下运行。这个温度值小于触头材料长期允许的温度。因此，温度值小于触头材料长期允许的温度。因此，触头是安全的。由于负荷电流相对于短路电触头是安全的。由于负荷电流相对于短路电流要小得多，所产生的电动力不会影响触头流要小得多，所产生的电动力不会影响触头的正常工作。的正常工作。当触头短时间内通过大电流时，如短当触头短时间内通过大电流时，如短路电流、电动机的起动电流等，所产生路电流、电动机的起动电流等，所产生的热效应和电动力具有冲击特性，对触的热效应和电动力具有冲击特性，对触头能否正常工作造成很大威胁，可能使头能否正常工作造成很大威胁，可能使触头熔焊和短时过热、触头接触压力下触头熔焊和短时过热、触头接触压力下降等后果。因此，开关电器必须采取有降等后果。因此，开关电器必须采取有效措施，保证在通过短路电流时有足够效措施，保证在通过短路电流时有足够的动稳定和热稳定。的动稳定和热稳定。触头的分类及其结构触头的分类及其结构 1.1.按接触面按接触面的形式分类的形式分类 （1 1）点接触）点接触 是指两个触头间的接触是指两个触头间的接触面为点接触的触头，如球面和平面接触、面为点接触的触头，如球面和平面接触、两个球面接触等都是点接触。这种接触点两个球面接触等都是点接触。这种接触点较固定、接触电阻稳定、触头结构简单；较固定、接触电阻稳定、触头结构简单；但接触面积小不宜通过较大电流、热稳定但接触面积小不宜通过较大电流、热稳定性差。性差。（2 2）线接触）线接触 是指两个触头的接触是指两个触头的接触面为线接触的触头，如柱面与平面接触，面为线接触的触头，如柱面与平面接触，或两个圆柱面间的接触等都属于线接触或两个圆柱面间的接触等都属于线接触 。这种接触电阻较小，接触面比较稳定。这种接触电阻较小，接触面比较稳定。（3 3）面接触）面接触 是指两个平面或两个是指两个平面或两个曲面的接触。在受到较大压力时，接触曲面的接触。在受到较大压力时，接触点数和实际接触面积仍比较小点数和实际接触面积仍比较小 。2.2.按结构按结构形式分类形式分类 （1 1）固定触头）固定触头 固定触头是指连接导体之间不能相对移动的触固定触头是指连接导体之间不能相对移动的触头。固定触头按其连接方式可分为可拆卸和不可拆头。固定触头按其连接方式可分为可拆卸和不可拆卸两类。卸两类。（2 2）可断触头）可断触头 可断触头按其结构可分为对接式和插入式两大可断触头按其结构可分为对接式和插入式两大类。类。（3 3）可动触头）可动触头 可动触头也叫中间触头，又称滑动触头，是指可动触头也叫中间触头，又称滑动触头，是指在工作中被连接的导体总是保持接触，能由一个接在工作中被连接的导体总是保持接触，能由一个接触面沿着另一个接触面滑动的触头。触面沿着另一个接触面滑动的触头。谢谢