《发电厂电气部分》课程教学资源（教材课件，PPT讲稿）第三章 灭弧原理及主要开关电器

第三章灭弧原理及主要开关电器 §3.1电弧的形成与熄灭 §3.2切断交流电路时电压的恢复过程 §3.3交流电弧熄灭的基本方法

第三章 灭弧原理及主要开关电器 §3.1 电弧的形成与熄灭 §3.2 切断交流电路时电压的恢复过程 §3.3 交流电弧熄灭的基本方法

§3.1电弧的形成与熄灭

§3.1 电弧的形成与熄灭

引言 开关电器的类型 ① 断路器：既可断开或闭合正常工作电流，也可断开或 闭合过负荷电流或短路电流。如高压断路器、低压自 动空气断路器等。 ② 负荷开关：只能断开或闭合正常情况下的工作电流。 如高压负荷开关、低压闸刀开关、接触器、磁力启动 器等。 ③ 熔断器：只能断开故障情况下的过负荷电流或短路电 流。如高压熔断器、低压熔断器。 ④ 隔离开关：不能断开或闭合电流，只能在检修时隔离 电压

引言 ① 断路器：既可断开或闭合正常工作电流，也可断开或 闭合过负荷电流或短路电流。如高压断路器、低压自 动空气断路器等。 ② 负荷开关：只能断开或闭合正常情况下的工作电流。 如高压负荷开关、低压闸刀开关、接触器、磁力启动 器等。 ③ 熔断器：只能断开故障情况下的过负荷电流或短路电 流。如高压熔断器、低压熔断器。 ④ 隔离开关：不能断开或闭合电流，只能在检修时隔离 电压。 1. 开关电器的类型

引言 2 断路器的作用 在正常情况下，控制各种电力线路和设备的开断 和关合。 ■在电力系统发生故障时，自动地切除电力系统的 短路电流，以保证电力系统的正常运行

引言 2. 断路器的作用 ◼ 在正常情况下，控制各种电力线路和设备的开断 和关合。 ◼ 在电力系统发生故障时，自动地切除电力系统的 短路电流，以保证电力系统的正常运行

、 电弧的形成与熄灭 用开关电器切断通有电流的电路时，只要电源 电压大于10~20V,电流大于80~100mA,在开 关电器的动、静触头分离瞬间，触头间就会出 现电弧。 ■此时，触头虽已分开，但电路中的电流还在继 续流通。只有电弧熄灭，电路才被真正断开

◼ 用开关电器切断通有电流的电路时，只要电源 电压大于10~20V，电流大于80~100mA，在开 关电器的动、静触头分离瞬间，触头间就会出 现电弧。 ◼ 此时，触头虽已分开，但电路中的电流还在继 续流通。只有电弧熄灭，电路才被真正断开。 一、电弧的形成与熄灭

1.电弧的产生、维持与熄灭 1 电弧的产生 静触头 阴极发射电子 (+) ■热电子发射 ■ 强电场电子发射 U U E= 碰撞游离 d E>3×106V/m 电弧的维持 ◆ 热游离 动触头 复合去游离 去游离 扩散去游离 ③ 电弧的熄灾 ■ 若游离过程大于去游离过程，则电弧继续燃烧； ■ 若去游离过程大于游离过程，则电弧逐渐熄灭

① 电弧的产生 ◼ 阴极发射电子 ◼ 热电子发射 ◼ 强电场电子发射 ◼ 碰撞游离 ② 电弧的维持 ◼ 热游离 ◼ 去游离 ③ 电弧的熄灭 ◼ 若游离过程大于去游离过程，则电弧继续燃烧； ◼ 若去游离过程大于游离过程，则电弧逐渐熄灭。 d U d U E = 动触头 静触头 (-) (+) 3 10 V / m 6 E   复合去游离 扩散去游离 1. 电弧的产生、维持与熄灭

2.交流电弧的熄灭 (O)交流电弧的特性 ■电弧温度随时间变化 ·电弧电流数值随时间变动，电弧的功率也随电弧电流变动。 ·电弧功率增大时，电弧的温度增加：反过来，当电弧功率减 小时，电弧的温度降低。 ■电弧有热惯性 ·电弧的温度跟不上电流的变化，存在一个滞后过程。 ■交流电弧每半周自动熄灭一次 ·随着交流电流的周期性变化，电弧电流每隔半周过零一次。 。在电弧电流自然过零前后，电源向弧隙输送的能量较少，电 弧温度和热游离下降，而去游离作用继续进行，电弧将自然 熄灭

◼ 电弧温度随时间变化 ◼ 电弧电流数值随时间变动，电弧的功率也随电弧电流变动。 ◼ 电弧功率增大时，电弧的温度增加；反过来，当电弧功率减 小时，电弧的温度降低。 ◼ 电弧有热惯性 ◼ 电弧的温度跟不上电流的变化，存在一个滞后过程。 ◼ 交流电弧每半周自动熄灭一次 ◼ 随着交流电流的周期性变化，电弧电流每隔半周过零一次。 ◼ 在电弧电流自然过零前后，电源向弧隙输送的能量较少，电 弧温度和热游离下降，而去游离作用继续进行，电弧将自然 熄灭。 (0) 交流电弧的特性 2. 交流电弧的熄灭

2.交流电弧的熄灭 ()交流电弧的熄灭条件 ■在交流电流过零时，电弧将自动熄灭，但不等于最终 熄灭。 ■在交流电弧自动熄灭后，弧隙中存在两个恢复过程： ·弧隙介质强度恢复过程 ■弧隙电压恢复过程

◼ 在交流电流过零时，电弧将自动熄灭，但不等于最终 熄灭。 ◼ 在交流电弧自动熄灭后，弧隙中存在两个恢复过程： ◼ 弧隙介质强度恢复过程 ◼ 弧隙电压恢复过程 (1) 交流电弧的熄灭条件 2. 交流电弧的熄灭

2.交流电弧的熄灭 ()交流电弧的熄灭条件 ud 1)弧隙介质强度恢复过程 真空 SF6 ■含义：弧隙中介质强度恢复 到绝缘的正常状态的过程。 以能耐受的电压do表示。 影响因素：主要是断路器灭 油 弧装置的结构和灭弧介质的 性质。 空气 真空断路器和SF6断路器灭弧性 t 能较好。 真空 SF6 空气 油

1) 弧隙介质强度恢复过程 真空断路器和SF6 断路器灭弧性 能较好。 ◼ 含义：弧隙中介质强度恢复 到绝缘的正常状态的过程。 以能耐受的电压ud(t)表示。 ◼ 影响因素：主要是断路器灭 弧装置的结构和灭弧介质的 性质。 ud 0 t 空气 油 真空 SF6 (1) 交流电弧的熄灭条件 2. 交流电弧的熄灭 油 空气 真空 SF6

2.交流电弧的熄灭 (1)交流电弧的熄灭条件 ud 1)弧隙介质强度恢复过程 ■近阴极效应 (+) (-) t () (+) 油 SF6 空气 真空

◼ 近阴极效应 1) 弧隙介质强度恢复过程 ud 0 t 油 空气 SF6 真空 (1) 交流电弧的熄灭条件 (+) (-) + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - (-) (+) + + - - + + + - - - + + - - + + + - - - 2. 交流电弧的熄灭