熄滅交流電弧的基本方法_斷路器熄滅交流電弧的方法

熄滅交流電弧的基本方法

弧隙間的電弧能否重燃，取決于電流過零時(shí)，介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)和弧隙電壓恢復(fù)兩者競爭的結(jié)果。如果加強(qiáng)弧隙的去游離或減小弧隙電壓的恢復(fù)速度，就可以促使電弧熄滅。

一、氣體或液體吹弧

利用氣體或油熄滅電弧即能加強(qiáng)對流散熱，強(qiáng)烈冷卻弧隙，又可取代部分原弧隙間已游離的氣體或高溫氣體。電弧在氣流或油流中被強(qiáng)烈地冷卻和去游離，其中的游離物質(zhì)被未游離物質(zhì)所代替，電弧便迅速熄滅。氣體或油吹動(dòng)的方式有縱吹和橫吹兩種，縱吹使電弧冷卻變細(xì)，然后熄滅;橫吹是把電弧拉長切斷而熄滅。不少斷路器采用縱橫混合吹弧方式，以便取得更好滅弧效果。

斷路器斷口加裝并聯(lián)電阻。在高壓大容量斷路器中，廣泛利用弧隙并聯(lián)電阻來改善它們的工作條件。斷路器每相假如有兩對觸頭，一對為主觸頭，另一對為輔助觸頭，電阻并聯(lián)在主觸頭上。當(dāng)斷路器在合閘位置時(shí)，主、輔觸頭都閉合。當(dāng)斷開電路時(shí)，主觸頭先斷開，這時(shí)并聯(lián)在主觸頭斷口上的電阻在主觸頭斷開過程中起分流作用，有利于主觸頭斷口滅弧。主觸頭的電弧熄滅后，并聯(lián)電阻串聯(lián)在電路中，有效地降低觸頭上的恢復(fù)電壓數(shù)值及電壓恢復(fù)速度。另外，并聯(lián)電阻對切斷小電感電流或電容電流時(shí)，可限制過電壓產(chǎn)生。

二、多斷口滅弧

高壓斷路器為了加速電弧熄滅，常將每相制成具有兩個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的斷口，使電弧被分割成若干段。這樣，在相同的形成下，多斷口的電弧比單端口拉得更長，并且電弧被拉長的速度更快，有利于弧隙介質(zhì)強(qiáng)度的迅速恢復(fù)。此外，由于電源電壓加在幾個(gè)斷口上，每個(gè)斷口上施加的電壓降低，即降低弧隙的恢復(fù)電壓，也有助于滅弧。

三、真空滅弧的基本原理

真空滅弧的基本原理是設(shè)法降低觸頭間氣體的壓力，使滅弧室內(nèi)氣體十分稀薄，單位體積內(nèi)的分子數(shù)目極少，則碰撞游離的數(shù)量大為減少，同時(shí)，弧隙對周圍真空空間而言具有很高的離子濃度差，帶電質(zhì)點(diǎn)極易從弧隙中向外擴(kuò)散，所以真空空間具有較高介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)速度。

一般在電流第一次過零時(shí)，電弧即可熄滅而不再重燃。在有電感的電路中，電弧的急劇熄滅會(huì)產(chǎn)生截流過電壓，這是特別需要注意的。

四、特殊介質(zhì)滅弧

采用新介質(zhì)。利用滅弧性能優(yōu)越的新介質(zhì)SF6（六氟化硫）斷路器和真空斷路器等，氣體是一種人工合成氣體，它具有強(qiáng)電負(fù)性，易俘獲電子形成低活性的負(fù)離子，該負(fù)離子的運(yùn)動(dòng)速度要慢得多，使得去游離的幾率增加?；∠督橘|(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)過程極快，其滅弧能力相當(dāng)于同等條件下空氣的100倍，所以SF6的這一特性自被發(fā)現(xiàn)后，便迅速應(yīng)用在電力工業(yè)中。

五、快速拉長電弧

快速拉長電弧，可使電弧的長度和表面積增大，有利于冷卻電弧和帶電質(zhì)點(diǎn)的擴(kuò)散，去游離作用增強(qiáng)，加快介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)。斷路器中常采用強(qiáng)力的分閘彈簧，就是為了提高觸頭的分離速度以快速拉長電弧。在低壓開關(guān)中，這更是主要的滅弧手段。

六、特殊金屬材料作為滅弧觸頭

采用熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱系數(shù)大、耐高溫的金屬材料做成滅胡觸頭，可減少游離過程中的金屬蒸汽、抑制游離作用。

七、并聯(lián)電阻

在大容量高壓斷路器中，常采用弧隙并聯(lián)電阻的方法來促進(jìn)滅弧，并聯(lián)電阻的作用為：

7.1、斷路器觸頭兩端并聯(lián)小電阻可抑制電弧燃燒及自行熄弧后恢復(fù)電壓的變化，有利于電弧的熄滅；

7.2、多斷口斷路器觸頭上并聯(lián)大電阻可使斷口間電壓分布均勻，充分發(fā)揮各斷口作用。

八、其它措施

基于交流電弧熄滅的基本原理，還可以在開關(guān)電器滅弧過程中采用固體介質(zhì)夾縫滅弧，以及加快斷路器觸頭分離速度等眾多措施。

斷路器熄滅交流電弧的方法

（1）吹弧

溫度對熄弧的影響非常大，氣體熱游離的基本條件是需要有足夠高的溫度，溫度越低，熱游離越不易發(fā)生，而且去游離過程加快，使電弧容易熄滅。用高速流動(dòng)的氣體或液體介質(zhì)吹弧，流速大，對流換熱能力很強(qiáng)，能使電弧散熱加劇，對弧隙的冷卻作用很大，從而降低弧隙溫度，加快去游離過程，使弧隙介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度隨溫度的降低而增強(qiáng)。吹弧還能帶來新鮮的未游離的絕緣介質(zhì)，起到取代原弧隙中游離或高溫介質(zhì)的作用。在高壓斷路器中，常制成各種形式的滅弧室，使氣體或液體產(chǎn)生較高的壓力，有力地吹向弧隙，使電弧迅速熄滅。

吹弧的方式按照氣體吹動(dòng)方向的不同，分為橫吹和縱吹。吹動(dòng)方向與弧柱軸線垂直的為橫吹，吹動(dòng)方向與弧柱軸線平行的為縱吹，如圖2-1所示?？v吹使電弧冷卻變細(xì)最后熄滅；橫吹將電弧拉長，增大散熱面積，使冷卻加強(qiáng)而熄弧，熄弧效果較好。橫吹和縱吹各有其特點(diǎn)，不少斷路器將縱吹和橫吹結(jié)合使用，稱為縱橫混合吹，效果更佳。

（2）采用多斷口滅弧。高壓斷路器常將一相觸頭的斷點(diǎn)制造成兩個(gè)或更多個(gè)斷口串聯(lián)的斷口形式，稱之為多斷口滅弧。在開斷過程中，串聯(lián)的多個(gè)斷口同時(shí)斷開，形成多個(gè)電弧相串聯(lián)的滅弧方式。多斷口的電弧比單斷口拉得更長，電弧被拉長的速度更快，弧隙電阻值大且增長速度快，介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)快，而且由于電壓被分配到每個(gè)斷口，加在每個(gè)斷口的電壓較低，使弧隙的恢復(fù)電壓降低，因此電弧易于熄滅。采用多斷口結(jié)構(gòu)后，由于斷口之間連接部分存在對地電容，每一個(gè)斷口在開斷位置的電壓分配和開斷過程中的恢復(fù)電壓分配出現(xiàn)了不均勻現(xiàn)象。為了充分發(fā)揮每個(gè)滅弧室的作用，應(yīng)使每個(gè)斷口的工作條件接近相等。通常在每個(gè)斷口并聯(lián)一個(gè)比斷口對地電容和斷口間電容大得多的電容（約1000～2000pF），稱為均壓電容，只要均壓電容足夠大，電壓將均勻分配在每個(gè)斷口上。

（3）加快分閘速度。分閘速度快，可以將電弧迅速拉長，增大弧隙電阻，加大散熱面積，加強(qiáng)去游離作用，從而快速熄滅電弧。

（4）采用優(yōu)良的滅弧介質(zhì)。斷路器中使用的滅弧介質(zhì)的傳熱能力越高，介電強(qiáng)度及熱游離溫度越高，熱容量越大，就越不容易產(chǎn)生電弧并且越容易滅弧。目前常用的介質(zhì)為油、SF6氣體或采用真空方式等。

（5）采用特殊材料制作觸頭。特殊材料制作的觸頭可以減少熱電子發(fā)射和電弧中的金屬蒸氣，從而使電弧不易產(chǎn)生和容易熄滅。常用的材料有銅鎢合金、銀鎢合金或銅鉻合金等。

（6）利用耐弧材料制作的滅弧柵滅弧。觸頭間產(chǎn)生電弧后，將電弧拉人滅弧柵中，使電弧拉長、冷卻，或者將電弧分成幾段短弧，加強(qiáng)去游離作用，從而使電弧熄滅。