1.1开关电器中的电弧73244

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,开始上课啦,!,概述,General introduction,一.,发电厂和变电所的作用,Action of power plant and substation,二.,本门课主要内容,Main content of the text-books,三.本门课的作用,Action of the class,四.,参考资料,The reference books,一、,发电厂和变电所的作用,1.发电厂：生产电能，并通过升压站将电能提高到一定高的电压等级。,2.降压变电所：传输电能并改变电压（降压），直至达到负荷所需要的电压。,发电厂,变压器,二、,本门课程的主要内容,1.高压开关电器,2.,互感器,3.,电气主接线,4.,发电厂和变电所的自用电,5.,配电装置,6.,电气设备的选择,7.,发电厂和变电所的控制与信号,三、,本门课程的作用,在完成,电路、电机学、电力系统分析课程学习的基础上，通过本门课程的学习，使学生了解和掌握发电厂变电所电气部分的组成；高压开关电器的基本结构、工作原理及其选择；电气主系统的基本接线原理；高压配电装置的基本结构形式；发电厂变电所的控制与信号部分。该课程是本专业最为重要的专业课之一。,四、,参考资料,1.发电厂电气部分中国电力出版社 熊信银,2.发电厂电气部分中国电力出版社 姚春球,3.电力系统工程上海电力学院 陆敏政,4.电力工程设计手册 西北电力设计院,第一章,高压开关电器,High-tension switches,1.1,开关电器中的电弧,Arc in switches,一.电弧的产生和维持,Product and standing,of arc,二.,电弧的熄灭,Flameout of arc,三.交流电弧的特性和熄灭条件,The characteristic of alternating arc and the condition of flameout,四.熄灭交流电弧的常用方法,Conventional methods of flameout,alternating arc,一、,电弧的产生和维持,电弧,:,一种气体的游离放电现象,.,游离,:,使电子从围绕原子核运动的轨道中解脱出来，成为自由电子。,电弧放电,:,触头之间的气体因为游离而形成大量的自由电子,(,带负电荷,),和正离子,(,带正电荷,),，产生光和热，变为导电状态。,电弧中自由电子的来源,（1）热电子发射,（2）强电场发射,（3）电场游离,（4）热游离,结论：在断路器触头间隙中，,由热电子发射,和强电场发射产生电子，,由电场游离产生电弧，由热游离维持电弧燃烧。,电极触头分离发射自由电子示意图,二.,电弧的熄灭,电弧的熄灭是电弧区域内已电离的质点不断,发生去游离的结果。,（1）复合：,异号带电质点的电荷发生中和。,（2）扩散：,自由电子和正离子从电弧区逸出，到达电弧,区以外。,1.气体介质的温度,2.气体介质的压力,3.触头之间的外加电压,4.触头之间的开断距离,5.触头之间的介质种类,6.开关电器的触头材料,影响游离作用的物理因素,影响复合和扩散的物理因素,（1）游离质点的密度,（2）电弧的温度,（3）电弧区的气体压力,（4）电弧区的质点密度,三.,交流电弧的特性和熄灭条件,1,.,交流电弧的特性,(1)电弧电流数值随时间变动，电弧的功率也跟随电弧电流变动,。,(2)电弧有热惯性。,(3)交流电流每隔半个周期要经过零值一次，称为“自然过零”。,2.,弧隙介质强度恢复过程,弧隙从导电状态转变成绝缘状态所经历的过程。,近阴极效应：当电弧电流自然过零后,在极短时间内,(,约0,.1,1.0s),，弧隙就立刻出现,150,250,伏的起始介质强度的现象。,近阴极效应,电弧电流过零后，,电极极性改变时，弧隙,中剩余带电质点的运动方向随之改变。电,极极性改变的瞬间，质量较轻的自由电子,因带负电荷迅速转向新的正极；而此时质,量比电子大得多的正离子虽然因带正电运,动方向也要改变，但由于惯性较大，来不,及改变运动方向，还停留在原处未动。,近阴极效应,这就使新阴极附近被正的空间电荷充满，缺少导电的自由电子，这样就使阴极附近出现了介质强度。在极短时间内(约,O.11.0s)，,弧隙介质强度将达到150250,V。,影响介质强度恢复速度的物理因素,（1）弧隙温度,（2）弧隙介质的特性,（3）灭弧介质的压力,（4）断路器跳闸时，触头的分断速度,3.,弧隙电压恢复过程,弧隙恢复电压的变化规律分两种情况,（1）,弧隙恢复电压按,指数规律变化,;,（2）弧隙恢复电压呈现周期性振荡的变化规律。,弧隙恢复电压的特点,（1）周期性振荡的恢复电压最大值，较指数规律的恢复电压最大值大得多。所以周期性振荡的恢复电压更容易发生再击穿现象,。,（2）振荡型恢复电压的上升速率，比指数规律恢复电压的上升速率大得多，振荡频率越大，恢复电压的上升速率也越大。因此，振荡型恢复电压可能很快超过弧隙介质强度，造成电弧重新燃烧。,热击穿,热击穿：电弧电流过零后短时间内，若弧隙温度仍然保持在,30000K,40000K,以上，使残余电流比较大，电源输入弧隙的能量大于弧隙散发到外界的热量，那么，弧隙导电性将越来越强，最终导致电弧重燃。,电击穿,如果恢复电压增大很快，超过介质强度增加速度，而且恢复电压数值大于介质强度，就要发生再击穿，使电弧重燃。,4.,交流电弧的熄灭条件,在交流电流过零，电弧自然熄灭后，若加强弧隙的冷却，不发生热击穿；同时加强去游离作用，使弧隙的介质强度恢复数值始终大于加在弧隙两端的恢复电压，弧隙不会发生电击穿，则电弧不会重燃。,交流电弧重燃和熄灭的示意图,四.,熄灭交流电弧的常用方法,(1)拉长电弧,(2)油吹灭弧,(3)压缩空气吹弧,(4)用,SF,6,气体灭弧,(5)真空灭弧,(6)磁吹灭弧,(7)用窄缝灭弧,(8)长电弧截成多段串联的短电弧,磁吹线圈灭弧原理,1磁吹铁心；,2磁吹线圈；,3静触头；,4动触头；,5灭弧片；,6灭弧罩,7电弧移动位置,用灭弧栅熄灭电弧,1灭弧栅片；,2电弧；,3电弧移动位置；,4静触头；,5动触头,多断口串联灭弧,1静触头；,2动触头；,3电弧；,4导电横担；,5提升杆,