電弧及其與電路的相互作用第1頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第一節(jié)概述一、開(kāi)關(guān)電弧當(dāng)開(kāi)關(guān)電器開(kāi)斷電路時(shí)，電壓和電流達(dá)到一定值時(shí)，觸頭剛剛分離后，觸頭之間就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的白光，稱為電弧。二、電弧產(chǎn)生的條件在大氣中開(kāi)斷電路時(shí)，只要電壓超過(guò)12-20V,被開(kāi)斷的電流超過(guò)0.25-1A，在觸頭間隙(也稱弧隙)中就會(huì)產(chǎn)生電弧。三、電弧的本質(zhì)電弧的實(shí)質(zhì)是一種氣體放電現(xiàn)象。也是一種導(dǎo)體。第2頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二電弧是強(qiáng)功率的放電現(xiàn)象：在開(kāi)斷幾十千安短路電流時(shí)，以焦耳熱形式發(fā)出的功率可達(dá)10,000kW。電弧可具有上萬(wàn)攝氏度或更高的溫度及強(qiáng)輻射，在電弧區(qū)的任何固體、液體或氣體在電弧作用下都會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的物理及化學(xué)變化。在有的開(kāi)關(guān)中，電弧燃燒時(shí)間比正常情況只多一二十毫秒，開(kāi)關(guān)就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重?zé)龘p甚至爆炸。電弧是一種自持放電現(xiàn)象：不用很高的電壓就能維持相當(dāng)長(zhǎng)的電弧穩(wěn)定燃燒而不熄滅。如在大氣中，每厘米長(zhǎng)電弧的維持電壓只有15V左右。在大氣中，在100kV電壓下開(kāi)斷僅5A的電流時(shí)，電弧長(zhǎng)度可達(dá)7m。電流更大時(shí)，可達(dá)30m。因此，單純采用拉長(zhǎng)電弧來(lái)熄滅電弧的方法是不可取的。四、電弧的外部特征第3頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二電弧是等離子體，質(zhì)量極輕、極容易改變形狀：電弧區(qū)內(nèi)氣體的流動(dòng)，包括自然對(duì)流以及外界甚至電弧電流本身產(chǎn)生的磁場(chǎng)都會(huì)使電弧受力，改變形狀，有的時(shí)候運(yùn)動(dòng)速度可達(dá)每秒幾百米。設(shè)計(jì)人員可以利用這一特點(diǎn)來(lái)快速熄弧并預(yù)防電弧的不利影響及破壞作用。第4頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二利用電弧的高溫：金屬焊接、熔煉；利用電弧的強(qiáng)光：強(qiáng)光源；電力開(kāi)關(guān)中的負(fù)面作用：電弧的存在延長(zhǎng)了開(kāi)關(guān)電器開(kāi)斷故障電路的時(shí)間，加重了電力系統(tǒng)短路故障的危害；電弧產(chǎn)生的高溫，將使觸頭表面熔化和蒸化，燒壞絕緣材料。對(duì)充油電氣設(shè)備還可能引起著火、爆炸等危險(xiǎn)；由于電弧在電動(dòng)力、熱力作用下能移動(dòng)，很容易造成飛弧短路和傷人，或引起事故的擴(kuò)大。電力開(kāi)關(guān)中的正面作用：充分利用電弧等離子體的溫度控制，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)體到絕緣體的轉(zhuǎn)換。五、電弧的作用※第5頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二節(jié)電弧的產(chǎn)生和描述一、弧光放電及其特點(diǎn)逐漸增大間隙電壓，就會(huì)發(fā)生放電現(xiàn)象。第6頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二開(kāi)始階段：只有很微小的電流流過(guò)間隙和電路，這是由于外界電離因素的作用，間隙中存在少量的帶電粒子，因此，電流隨著電壓的升高而有所增加。絕緣階段(b點(diǎn)之前)：電流基本保持不變。外界電離作用所產(chǎn)生的帶電粒子基本一定，電流是恒定值，其電流密度僅10-19A/cm2數(shù)量級(jí)，可認(rèn)為間隙是絕緣的。非自持放電階段（b→c）：在外界電離因素和較高電場(chǎng)作用下，間隙中的碰撞游離和陰極表面的電子發(fā)射使自由電子增加，電流隨著電壓升高而較快地增大。若除去外界電離因素，則放電會(huì)停止，這種在外界電離因素作用下的放電現(xiàn)象稱為非自持性放電。第7頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二自持放電階段（c之后）：間隙中出現(xiàn)了一種新的放電現(xiàn)象，電流迅速增加到較大的數(shù)值，氣體開(kāi)始發(fā)光并伴隨有聲響。即使除去外界電離因素的作用，間隙在電場(chǎng)的作用下也可以持續(xù)放電。若電場(chǎng)比較均勻，則到達(dá)c點(diǎn)后間隙將被擊穿，此時(shí)的電壓就稱為間隙的擊穿電壓，當(dāng)電源功率足夠大時(shí)，擊穿將直接發(fā)展成為弧光放電;（能量集中，電流密度大，高溫，強(qiáng)光）在電場(chǎng)比較均勻而氣體壓力較低時(shí)，氣體間隙擊穿后將首先出現(xiàn)輝光放電，然后隨著電流的增大逐步過(guò)渡到弧光放電;在極不均勻電場(chǎng)中，當(dāng)氣體壓力較高且回路電阻較大時(shí)，先在電極表面電場(chǎng)較集中的區(qū)域出現(xiàn)電暈放電，當(dāng)電極間電壓增大到一定值后，可通過(guò)火花放電過(guò)渡到弧光放電。第8頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二電弧通?？梢苑譃槿齻€(gè)區(qū)域:陰極區(qū)、弧柱區(qū)和陽(yáng)極區(qū)二、電弧的組成部分通常陰極區(qū)的電位降為l0V~20V，并與觸頭材料等有關(guān)。陰極區(qū)的長(zhǎng)度很小，如在大氣中只有10-4cm左右，因此電位梯度很大。陽(yáng)極區(qū)的位降與陰極區(qū)的位降相近，長(zhǎng)度稍長(zhǎng)?；≈L(zhǎng)度大，電位梯度一般不過(guò)幾十伏上下，最高幾百伏，較陰極電位梯度小得多。第9頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二從電弧半徑方向看，電弧中心溫度最高.弧柱周圍發(fā)光較暗的區(qū)域稱為弧焰，其中電流密度很小。第10頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二電弧中的電流從微觀上看是電子及正離子在電場(chǎng)作用下移動(dòng)的結(jié)果，其中電子的移動(dòng)構(gòu)成電流的主要部分。陰極的作用是發(fā)射大量電子，在電場(chǎng)的作用下趨向陽(yáng)極方向從而構(gòu)成陰極區(qū)的電流。陰極表面電子發(fā)射只形成陰極區(qū)的電流，弧柱部分導(dǎo)電需要在弧柱區(qū)域也能出現(xiàn)大量自由電子，這就需要使弧柱區(qū)的氣體原子游離。氣體原子游離的方式通常有碰撞游離和熱游離兩種。碰撞游離：從陰極表面發(fā)射出的電子在電場(chǎng)力的作用下高速向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不斷地與中性質(zhì)點(diǎn)（原子或分子）發(fā)生碰撞。當(dāng)高速運(yùn)動(dòng)的電子積聚足夠大的動(dòng)能，超過(guò)原子游離能Ai時(shí)，就會(huì)從中性質(zhì)點(diǎn)中打出一個(gè)或多個(gè)電子，使中性質(zhì)點(diǎn)游離，這一過(guò)程稱為碰撞游離(電場(chǎng)游離)。三、電弧弧柱的游離過(guò)程+——+—v第11頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二游離能Ai通常用游離電位Ui表示。各種氣體的游離電位：種類HeFNHOCWCuAg電位/V24.517.514.5513.5413.511.37.987.727.57可見(jiàn)，金屬蒸氣比一般氣體容易游離。為提高滅弧能力，應(yīng)減少金屬蒸氣量。在大氣間隙中，電位梯度達(dá)到30kV/cm時(shí),就會(huì)由于電場(chǎng)游離而導(dǎo)致?lián)舸?，但在燃燒的電弧中弧柱電位梯度很小，因此在弧柱中電?chǎng)游離就微乎其微了。熱游離：弧柱中氣體分子在高溫作用下產(chǎn)生劇烈熱運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能很大的中性質(zhì)點(diǎn)互相碰撞時(shí)，將被游離而形成電子和正離子，這種現(xiàn)象稱為熱游離?；≈鶎?dǎo)電就是靠熱游離來(lái)維持的。第12頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二斷路器斷開(kāi)過(guò)程中電弧是這樣形成的：觸頭剛分離時(shí)突然解除接觸壓力，陰極表面立即出現(xiàn)高溫?zé)霟狳c(diǎn)，產(chǎn)生熱電子發(fā)射；同時(shí)，由于觸頭的間隙很小，使得電場(chǎng)強(qiáng)度很高，產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射。從陰極表面逸出的電子在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，加速向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，發(fā)生碰撞游離，導(dǎo)致觸頭間隙中帶電質(zhì)點(diǎn)急劇增加，溫度驟然升高，產(chǎn)生熱游離并且成為游離的的主要因素，此時(shí)，在外加電壓作用下，間隙被擊穿，形成電弧。※第13頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二與可逆化學(xué)反應(yīng)相似。在電弧中一方面由于熱游離使得正離子與電子不斷增多，同時(shí)也存在去游離的作用，使正離子和電子減少。去游離包括復(fù)合和擴(kuò)散兩種方式。復(fù)合：是正、負(fù)帶電質(zhì)點(diǎn)相互結(jié)合變成不帶電質(zhì)點(diǎn)的現(xiàn)象。由于弧柱中電子的運(yùn)動(dòng)速度很快，約為正離子的1000倍，所以電子直接與正離子復(fù)合的幾率很小。一般情況下，先是電子碰撞中性質(zhì)點(diǎn)時(shí)，被中性質(zhì)點(diǎn)捕獲變成負(fù)離子，然后再與質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度相當(dāng)?shù)恼x子互相吸引而接近，交換電荷后成為中性質(zhì)點(diǎn)。當(dāng)電弧區(qū)有金屬物時(shí)，可以吸引帶電粒子使金屬帶電，再吸引相反電荷的粒子復(fù)合為中性粒子。電弧區(qū)有絕緣物時(shí)，帶電粒子附在上面也可促進(jìn)復(fù)合。四、弧柱的消游離（去游離）過(guò)程第14頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二擴(kuò)散：弧柱中的帶電粒子，由于熱運(yùn)動(dòng)從弧柱中濃度較高的區(qū)域移動(dòng)到弧柱周圍濃度較低的區(qū)域的現(xiàn)象叫做擴(kuò)散.擴(kuò)散的結(jié)果，使弧柱中的帶電粒子減少，因此對(duì)弧柱而言是一種去游離。在斷路器中采用高速氣體吹弧，帶走電弧中的大量帶電質(zhì)點(diǎn)，以加強(qiáng)擴(kuò)散作用第15頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二電弧溫度：電弧是由熱游離維持的，降低電弧溫度就可以減弱熱游離，減少新的帶電質(zhì)點(diǎn)的的產(chǎn)生。同時(shí)，也減小了帶電質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度，加強(qiáng)了復(fù)合作用。通過(guò)快速拉長(zhǎng)電弧，用氣體或油吹動(dòng)電弧，或使電弧與固體介質(zhì)表面接觸等，都可以降低電弧的溫度。介質(zhì)的特性：電弧燃燒時(shí)所在介質(zhì)的特性在很大程度上決定了電弧中去游離的強(qiáng)度，這些特性包括：導(dǎo)熱系數(shù)、熱容量、熱游離溫度、介電強(qiáng)度等。若這些參數(shù)值大，則去游離過(guò)程就越強(qiáng)，電弧就越容易熄滅。五、影響去游離的因素第16頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二氣體介質(zhì)的壓力：①氣體的壓力越大(大于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，電弧中質(zhì)點(diǎn)的濃度就越大，質(zhì)點(diǎn)間的距離就越小，復(fù)合作用越強(qiáng)，電弧就越容易熄滅;②在高度的真空中，由于發(fā)生碰撞的幾率減小，抑制了碰撞游離，而擴(kuò)散作用卻很強(qiáng)。因此，真空是很好的滅弧介質(zhì)。觸頭材料：觸頭材料也影響去游離的過(guò)程。當(dāng)觸頭采用熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱能力強(qiáng)和熱容量大的耐高溫金屬時(shí)，減少了熱電子發(fā)射和電弧中的金屬蒸汽，有利于電弧熄滅。當(dāng)游離>去游離——電弧電流↑當(dāng)游離=去游離——電弧電流不變（穩(wěn)定燃燒）當(dāng)游離<去游離——電弧電流↓→（熄滅）第17頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第三節(jié)直流電弧一、直流電弧的伏安特性在直流電路中產(chǎn)生的電弧稱為直流電弧。表示直流電弧兩端的電弧電壓Uh與流過(guò)它的電弧電流Ih的關(guān)系。伏安特性曲線一般可由實(shí)驗(yàn)法求得。直流電弧在一定長(zhǎng)度下穩(wěn)定燃燒時(shí)所測(cè)得的伏安特性稱為靜態(tài)伏安待性。1、靜態(tài)伏安特性第18頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二狀態(tài)均勻的穩(wěn)定電弧：截面積電導(dǎo)率小電流范圍：Eh隨i增加而下降大電流范圍：Eh近似常數(shù)弧長(zhǎng)第19頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二直流電弧的工作點(diǎn)二、直流電弧的燃燒與熄滅t<0時(shí)，D閉合，電路達(dá)穩(wěn)態(tài)U0UhLRDit=0時(shí)，D打開(kāi)，出現(xiàn)電弧，弧長(zhǎng)lh=l1電路方程：D非線性，可采用圖解法曲線A：直線B：兩個(gè)交點(diǎn)，三個(gè)區(qū)域穩(wěn)定的工作點(diǎn)穩(wěn)態(tài)電流I第20頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二D電弧拉長(zhǎng)為l1,l2,l3,時(shí)，Uh向上平移，工作點(diǎn)隨之變化直流電弧的熄滅條件當(dāng)l=l5時(shí)無(wú)交點(diǎn)，即不滿足電弧不能穩(wěn)定燃燒而熄滅當(dāng)時(shí)，，i減小至熄滅弧長(zhǎng)lh=l1時(shí)，若電弧穩(wěn)定燃燒，則工作點(diǎn)為2由電路方程：231iDU0UU0-Ri4臨界l5第21頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二熄弧條件：物理意義：;當(dāng)電源電壓在不足以維持穩(wěn)態(tài)電弧電壓及線路電阻壓降的條件下，電弧即熄滅。影響直流電弧熄弧的因素：三、直流電弧的開(kāi)斷參數(shù)燃弧時(shí)間th從起弧瞬間起到電弧最終熄滅瞬間止的時(shí)間間隔稱為燃弧時(shí)間∴燃弧時(shí)間：從電路參數(shù)上看，電源電壓U0越高，電路電阻R越小(相當(dāng)于穩(wěn)態(tài)電流I越大)越不易熄弧。從開(kāi)關(guān)特性看，為了熄弧，必須采取措施加大電弧電壓Uh第22頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二燃弧時(shí)間可見(jiàn)，電流I越大，線路中電感I.越大，燃弧時(shí)間越長(zhǎng)。電弧電壓Uh越大，則燃弧時(shí)間越短。電弧能量Ah電弧能量的計(jì)算式為電源能量電阻消耗電感儲(chǔ)能雖然在直流電弧熄滅條件中沒(méi)有電感L，但電感I.卻對(duì)燃弧時(shí)間和電弧能量A有很大影響，而燃弧時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或電弧能量過(guò)大都會(huì)使觸頭、滅弧室有更大燒損，甚至?xí)?dǎo)致開(kāi)斷失敗。因此在實(shí)際中，同一開(kāi)關(guān)開(kāi)斷電感電路和電阻電路的開(kāi)斷電流值會(huì)相差幾倍。電弧能量的主要部分第23頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二過(guò)電壓1）電感值愈大則過(guò)電壓愈高2）從改善滅弧的角度，希望縮短燃弧時(shí)間，但有可能會(huì)出現(xiàn)較高的過(guò)電壓開(kāi)斷過(guò)程中，通常希望燃弧時(shí)間越短越好，但若燃弧時(shí)間過(guò)短，即電弧電流從某一值下降到零的速度過(guò)快時(shí)，則電感中將產(chǎn)生很大的自感電勢(shì)，該電勢(shì)與電源電壓疊加后使弧隙兩端以及與之相連的線路和電氣設(shè)備上承受的電壓數(shù)值上大于電源電壓，通常稱之為過(guò)電壓。令：i→0熄弧電壓過(guò)電壓峰值：第24頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第四節(jié)交流電弧一、交流電弧的特性在交流電路中產(chǎn)生的電弧稱為交流電弧。在交流電路中，電流瞬時(shí)值隨時(shí)間變化，因而電弧的溫度、直徑以及電弧電壓也隨時(shí)間變化，電弧的這種特性稱為動(dòng)特性。溫度由于弧柱的受熱升溫或散熱降溫都有一定過(guò)程，跟不上快速變化的電流，所以電弧溫度的變化總滯后于電流的變化，這種現(xiàn)象稱為電弧的熱慣性。第25頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二電流按正弦曲線變化時(shí)，電弧直徑呈脈動(dòng)形變化，周期為電流的一半。電弧波形：每一周期，電流過(guò)零2次。Uh——馬鞍形狀。A>BA——燃弧電壓B——熄弧電壓直徑第26頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二由兩條曲線組成，一條曲線是電流增加時(shí)的特性，另一條屬于電流減小時(shí)的特性。后一條曲線低于前一條，這是由于電極和弧柱氣體的熱慣性所致。交流電弧的伏安特性與電流的數(shù)值、電弧冷卻的程度、電極的材料、氣體的成分、電弧的長(zhǎng)度以及電流的頻率等因素有關(guān)。動(dòng)態(tài)伏安特性曲線：交流電弧的電流變化速度很快，不可能建立穩(wěn)定平衡狀態(tài)，因此，其伏安特性為動(dòng)態(tài)特性。第27頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

▉冷卻對(duì)電弧的影響第28頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二交流電弧熄滅過(guò)程主要有以下三種:二、交流電弧的熄滅1)強(qiáng)迫熄弧在這種情況下，電弧電壓Uh很高，電源電壓不能維持，電弧電流很快被減小到零而熄滅，這種滅弧過(guò)程與直流電弧熄滅情況相同。填充石英砂的熔斷器在開(kāi)斷交流短路電流時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)這種強(qiáng)迫熄弧現(xiàn)象。這種熔斷器熔絲很長(zhǎng)，如10kV石英砂熔斷器的熔絲長(zhǎng)度近lm。石英砂有很強(qiáng)的散熱能力，熔絲又很細(xì)，因此電弧電壓較高，電弧電流不能維持而急劇減小導(dǎo)致熄弧。與直流熄弧情況相同，在電感元件上將出現(xiàn)過(guò)電壓。第29頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2)截流開(kāi)斷在一定條件下，電弧特別是小電流的電弧還可能由于出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象而導(dǎo)致熄滅。出現(xiàn)這種熄弧的基本原因是:包含電弧在內(nèi)的電路，在一定條件下是動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定系統(tǒng)，在外界的干擾下，電弧燃燒不穩(wěn)定，出現(xiàn)了自激的高頻振蕩，最后電弧電流降到零導(dǎo)致熄弧。熄弧過(guò)程中電流的變化：通常，電弧中振蕩的頻率很高，可達(dá)幾百千赫，在頻率響應(yīng)較差的示波器顯示的示波圖中，電流的波形如右圖，好像電流被突然截?cái)嘁话?，故這一現(xiàn)象通常稱為截流現(xiàn)象。截流前電流值稱為截流值。直流電弧也存在截流。0.01s第30頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二3)過(guò)零熄弧對(duì)頻率為50Hz的交流電路，電流每秒有100次零值，因此不管開(kāi)關(guān)熄弧能力如何差，電弧電壓如何低，電流i都要過(guò)零，電弧自然熄滅，至少是暫時(shí)地熄滅。--自然過(guò)零這時(shí)對(duì)交流電弧來(lái)說(shuō)，不是電弧電流能不能降低到零，而是電流過(guò)零后電弧間隙(簡(jiǎn)稱弧隙)是否會(huì)重新被擊穿而復(fù)燃的問(wèn)題。如電流過(guò)零后，弧隙未復(fù)燃，電弧就最后熄滅;反之，如發(fā)生復(fù)燃,則電弧在電流此次過(guò)零時(shí)不能熄滅，至少需燃燒至電弧電流下次過(guò)零時(shí)再熄滅。弧隙是否復(fù)燃決定于兩方面:一是弧隙的介質(zhì)強(qiáng)度，另一是加在弧隙上的電壓，通常稱為恢復(fù)電壓。uh第31頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二弧隙介質(zhì)能夠承受外加電壓作用而不致使弧隙擊穿的電壓稱為弧隙的介質(zhì)強(qiáng)度。當(dāng)電弧電流過(guò)零時(shí)電弧熄滅，而弧隙的介質(zhì)強(qiáng)度要恢復(fù)到正常狀態(tài)值還需一定的時(shí)間，此恢復(fù)過(guò)程稱之為弧隙介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)過(guò)程，以耐受的電壓Uj（t）表示。三、電壓恢復(fù)過(guò)程與介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)過(guò)程1)介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)過(guò)程第32頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二電流過(guò)流前，弧隙電壓呈馬鞍形變化，電壓值很低，電源電壓的絕大部分降落在線路和負(fù)載阻抗上。電流過(guò)零時(shí)，弧隙電壓正處于馬鞍形的后峰值處。電流過(guò)零后，弧隙電壓從后峰值逐漸增長(zhǎng)，一直恢復(fù)到電源電壓，這一過(guò)程中的弧隙電壓稱為恢復(fù)電壓，其電壓恢復(fù)過(guò)程以Uhf（t）表示。電壓恢復(fù)過(guò)程與線路參數(shù)、負(fù)荷性質(zhì)等有關(guān)。受線路參數(shù)等因素的影響，電壓恢復(fù)過(guò)程可能是周期性的變化過(guò)程，也可能是非周期性的變化過(guò)程。2)電壓恢復(fù)過(guò)程(c)電感電路(a)電阻電路(b)電容電路第33頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二如果弧隙介質(zhì)強(qiáng)度在任何情況下都高于弧隙恢復(fù)電壓，則電弧熄滅；反之，如果弧隙恢復(fù)電壓高于弧隙介質(zhì)強(qiáng)度，弧隙就被擊穿，電弧重燃。因此，交流電弧的熄滅條件為：Uj（t）>Uhf（t）Uj（t）—弧隙介質(zhì)強(qiáng)度；Uhf（t）—弧隙恢復(fù)電壓。3)熄弧條件第34頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二一、提高觸頭的分閘速度二、采用多斷口三、吹弧■吹弧氣流產(chǎn)生的方法■吹弧的方向四、短弧原理滅弧五、利用固體介質(zhì)的狹縫狹溝滅弧六、采用耐高溫金屬材料制作觸頭七、采用優(yōu)質(zhì)滅弧介質(zhì)第五節(jié)熄滅電弧的措施※第35頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二▉

提高觸頭的分閘速度熄滅交流電弧的關(guān)鍵在于電弧電流過(guò)零后，弧隙的介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)過(guò)程能否始終大于弧隙電壓的恢復(fù)過(guò)程。迅速拉長(zhǎng)電弧，有利于迅速減小弧柱中的電位梯度，增加電弧與周圍介質(zhì)的接觸面積，加強(qiáng)冷卻和擴(kuò)散作用，使介質(zhì)快速恢復(fù)。因此，現(xiàn)代高壓開(kāi)關(guān)中都采取了迅速拉長(zhǎng)電弧的措施滅弧，如采用強(qiáng)力分閘彈簧，其分閘速度已達(dá)16m/s以上?！?6頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二▉

采用多斷口每一相有兩個(gè)或多個(gè)斷口相串聯(lián)。在熄弧時(shí)，多斷口把電弧分割成多個(gè)相串聯(lián)的小電弧段。多斷口使電弧的總長(zhǎng)度加長(zhǎng)，導(dǎo)致弧隙的電阻增加；在觸頭行程、分閘速度相同的情況下，電弧被拉長(zhǎng)的速度成倍增加，使弧隙電阻加速增大，提高了介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)速度，縮短了滅弧時(shí)間。采用多斷口時(shí)，加在每一斷口上的電壓成倍減少，降低了弧隙的恢復(fù)電壓，亦有利于熄滅電弧。在要求將電弧拉到同樣的長(zhǎng)度時(shí)，采用多斷口結(jié)構(gòu)成倍減小了觸頭行程，也就減小了開(kāi)關(guān)電器的尺寸。如圖所示：※第37頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二▉采用多斷口—※第38頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二▉

吹弧—吹弧氣流產(chǎn)生法...（1）用新鮮而且低溫的介質(zhì)吹拂電弧時(shí)，可以將帶電質(zhì)點(diǎn)吹到弧隙以外，加強(qiáng)了擴(kuò)散，由于電弧被拉長(zhǎng)變細(xì)，使弧隙的電導(dǎo)下降。吹弧還使電弧的溫度下降，熱游離減弱，復(fù)合加快。按吹弧氣流的產(chǎn)生方法和吹弧方向的不同，吹弧可分為以下幾種。1.吹弧氣流產(chǎn)生的方法有：（1）用油氣吹弧用油氣作吹弧介質(zhì)的斷路器稱為油斷路器。在這種斷路器中，有用專用材料制成的滅弧室，其中充滿了絕緣油。當(dāng)斷路器觸頭分離產(chǎn)生電弧后，電弧的高溫使一部分絕緣油迅速分解為氫氣、乙炔、甲烷、乙烷、二氧化碳等氣體，其中氫的滅弧能力是空氣的7.5倍。這些油氣體在滅弧室中積蓄能量，一旦打開(kāi)吹口，即形成高壓氣流吹弧?！?9頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二▉吹弧—吹弧氣流產(chǎn)生法...（2）（2）用壓縮空氣或六氟化硫氣體吹弧將20個(gè)左右大氣壓的壓縮空氣或5個(gè)大氣壓左右的六氟化硫氣體（SF6）先儲(chǔ)存在專門的儲(chǔ)氣罐中，斷路器分閘時(shí)產(chǎn)生電弧，隨后打開(kāi)噴口，用具有一定壓力的氣體吹弧。（3）產(chǎn)氣管吹弧產(chǎn)氣管由纖維、塑料等有機(jī)固體材料制成，電弧燃燒時(shí)與管的內(nèi)壁緊密接觸，在高溫作用下，一部分管壁材料迅速分解為氫氣、二氧化碳等，這些氣體在管內(nèi)受熱膨脹，增高壓力，向管的端部形成吹弧?！?0頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二▉吹弧—吹弧方向法…（1）2.按吹弧的方向分為：（1）縱吹吹弧的介質(zhì)（氣流或油流）沿電弧方向的吹拂稱為縱吹，縱吹能增強(qiáng)弧柱中的帶電質(zhì)點(diǎn)向外擴(kuò)散，使新鮮介質(zhì)更好地與熾熱電弧接觸，加強(qiáng)電弧的冷卻，有利于迅速滅弧。（2）橫吹橫吹時(shí)氣流或油流的方向與觸頭運(yùn)動(dòng)方向是垂直的，或者說(shuō)與電弧軸線方向垂直。橫吹不但能加強(qiáng)冷卻和增強(qiáng)擴(kuò)散，還能將電弧迅速吹彎吹長(zhǎng)。有介質(zhì)滅弧柵的橫吹滅弧室，柵片能更充分地冷卻和吸附電弧，加強(qiáng)去游離。在相同的工作條件下，橫吹比縱吹效果要好。※第41頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

▉吹弧—吹弧方向法…（2）

※第42頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

▉吹弧—吹弧方向法…（3）（3）縱橫吹橫吹滅弧室在開(kāi)斷小電流時(shí)因室內(nèi)壓力太小，開(kāi)斷性能較差。為了改善開(kāi)斷小電流時(shí)的滅弧性能，可將縱吹和橫吹結(jié)合起來(lái)。在大電流時(shí)主要靠橫吹，小電流時(shí)主要靠縱吹，這就是縱橫吹滅弧室?！?3頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

▉短弧原理滅弧滅弧裝置是一個(gè)金