电气设备培训课程

图2－1钢灭弧栅对电弧的作用 1一钢栅片2一电弧3一触头
二、熄灭电弧的常用方法
电弧进入钢灭弧栅钢片后，除短弧灭弧外，还有以下三种灭弧作用： 电动力吹弧，图2－2所示 铁磁吸弧，图2－3所示 钢片对电弧还有冷却降温的作用
图2－2电动力吹弧(分闸时)
图2－3铁磁吸弧 1-电弧；2-钢片
二、熄灭电弧的常用方法
上述灭弧方法中，通常以冷却灭弧为基础，再配合其他灭弧方法， 构成各种开关电器的灭弧装置。如高压隔离开关采用冷却灭弧 加速拉灭弧；在充填石英砂的管形熔断器中，利用狭缝灭弧加 冷却灭弧；在低压自动空气开关、接触器和带灭弧罩的刀开关 中，采用短弧灭弧加冷却灭弧的方法；在压缩气断路器及负荷 开关中，广泛利用气吹灭弧的方法。近年来，采用6作为高压 断路器、高压负荷开关的灭弧介质，以及真空灭弧法应用于真 空断路器中，都得到了广泛的应用，取得了良好的效果。
常重要的。
一、电弧的形成
（1）强电场发射 触头刚分ห้องสมุดไป่ตู้的瞬间，触头间具有很高的电场强度E()，当E大于
一定值时，金属触头表面的电子被将从阳极拉出，成为自由 电子，在电场力的作用下，自由电子向阳极加速运动。这种 现象称强电场发射。
（2）热电发射
触头即将分开的瞬间，由于触头间压力和接触面积减小，接触 电阻R增大，从而电能损耗I2R增大，在阳极表面出现炽热点。 金属触头在高温作用下，亦将发射电子，这种现象称热电发 射。
第二章 电气设备
第一节 电弧的形成及灭弧措施 第二节 高压电气设备 第三节 低压电气设备 思考题
第一节 电弧的形成及灭弧措施
开关电器切除有电流通过的电路时，动、静触头之间会产生 电弧。电弧的影响：
（1）延长了短路电流的作用时间。 （2）产生高温： 可能烧损触头 烧毁电气设备及导线电缆 可能引起电路的弧光短路 可能引起火灾和爆炸事故 （3）损害人的视力。 研究电弧的产生与熄灭过程，对制造厂家和运行部门都是非
图2－5 吹弧方式 a)横吹 b)纵吹 1-电弧；2-触头
图2－6 磁力吹弧 1-磁吹线圈；2-灭弧触头；3-电弧
二、熄灭电弧的常用方法
（6）真空灭弧法：
真空具有较高的绝缘强度，如将开关触头置于真空容器中，则当 电流过零时即能熄灭电弧。为防止产生过电压，应当不使触头 分开时电流突变为零。为此，宜在触头间产生少量金属蒸汽， 以便形成电弧通道。当交流电流自然下降过零前后，这些等离 子态的金属蒸汽便在真空中迅速飞散而熄灭电弧。
三、电气触头
➢ 电气触头是开关电器的重要部件。开关电器工作的可靠程度，与触头 的结构和状况有着密切的关系。高低压开关电器的电气触头必须满足 以下几项基本要求:
➢ (1)具有足够的断流能力。在开断所规定的最大负荷电流或短路电流 时，触头不应被电弧过度烧损，更不应发生熔焊现象。为了保证触头 在闭合时尽量减少触头电阻，而在通断时又使触头能经受电弧高温的 作用，因此有些开关的触头分为工作触头和灭弧触头两部分。工作触 头采用导电性好的铜(或镀银)触头，灭弧触头则采用耐高温的铜钨等 合金触头。通路时，电流主要由工作触头通过。通断电流时，电弧基 本上在灭弧触头间产生，不致使工作触头烧损。
图2－4绝缘灭弧栅对电弧的作用 1一绝缘栅片2一电弧3一触头
二、熄灭电弧的常用方法
（5）吹弧灭弧法 按吹弧的方向分，有横吹和纵吹两种，如图2－5所示 按外力的性质分，有气吹、油吹、电动力吹和磁力吹等方式。 低压刀开关迅速拉开刀闸时，不仅迅速拉长了电弧，而且其本身回路电 流产生的电动力作用于电弧，也吹动电弧使之加速拉长，如图2－2所示。 有的开关采用专门的磁吹线圈来吹动电弧，如图2－6所示。 也有的开关利用铁磁物质如钢片来吸动电弧，如图2－3所示，这相当于 反向吹弧。
二、熄灭电弧的常用方法
（3）短弧灭弧法：
将长电弧切成几个短电弧是有利于 灭弧的。一般均采用绝缘夹板夹着 许多金属栅片组成灭弧栅，罩住开 关触头的全行程。当开关触头分离 时，长电弧在电动力和磁场力的作 用下迅速移入灭弧栅，结果长电弧 被灭弧片切割成一连串的短电弧， 使触头间的电压不足以再击穿所有 栅片间的气隙，而使这些短电弧同 时熄灭，并且不再复燃。图2－1 为钢灭弧栅(又称去离子栅)将长弧 切成若干短弧的情形。电弧进入钢 片，一是利用了图2－2所示的电 动力吹弧，另一是利用了图2－3 所示的铁磁吸弧。钢片对电弧还有 冷却降温的作用。
（4）狭缝灭弧法： 利用狭缝窄沟灭弧是使电弧与固体介质接触，将电弧冷却，加强去游离。 同时电弧在狭缝窄沟中燃烧，压力增大，特别是有产气材料时使去游离 作用更加强烈，有利于电弧的熄灭。有的熔断器在熔管中充填石英砂， 就是利用狭沟灭弧原理。有一种用耐弧的绝缘材料(如陶瓷)制成的灭弧 栅，也同样利用了这种狭沟灭弧原理，如图2－4所示。
一、电弧的形成
（3）碰撞游离
向阳极运动的自由电子，在运动过程中，碰撞到中性介原子， 使其外围电子被撞出，分离成为自由电子和正离子的现象称 为碰撞游离。
当触头间的自由电子、正离子达到一定浓度时，中性介质被击 穿变成了导电体，在外加电压作用下，大量的电子连续流向 阳极，形成电流，开始了弧光放电。这是电弧产生的最初阶 段，随着触头距离增大，E减小，强电场发射与碰撞游离作用 减弱。
(4)热游离
当电弧产生以后，介质分子在高温作用下，产生迅速且不规则 的运动，并有很大的动能，它们相互碰撞时，同样可游离出 自由电子和正离子，这种靠高温产生游离的方式，称为热游 离。
热游离是维持电弧燃烧的主要原因。
二、熄灭电弧的常用方法
（1）冷却灭弧法： 降低电弧的温度，使离子运动速度减慢，这样不但使热游离
作用减弱，同时离子的复合作用也增强，有利于电弧的熄 灭。在交流电弧中，当触头间电压过零时，复合现象特别 强烈。复合的速度也与电弧的温度有关，温度愈低，复合 作用就愈强烈，因此电弧就愈易熄灭。
（2）速拉灭弧法： 电弧的燃烧必须有一定的电弧电压来维持。如在开关触头断
开时，加速触头分离，将电弧迅速拉长，从而降低了开关 触头之间的电场强度，或者说电弧电压不足以维持电弧的 燃烧，而使电弧熄灭。