開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理講解

1、電器學(xué) 中南大學(xué)信息學(xué)院電氣工程系中南大學(xué)信息學(xué)院電氣工程系 教學(xué)目的與要求：教學(xué)目的與要求： 掌握在當(dāng)今開(kāi)關(guān)電器中所使用的滅弧裝置的滅弧原理，熟悉提 高滅弧裝置開(kāi)斷能力的輔助方法。 教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)： 金屬柵片滅弧裝置、真空滅弧裝置、SF6滅弧裝置、石英砂滅 弧裝置 2 第五章 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 3 本 章 教 學(xué) 基 本 內(nèi) 容 1開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作 2提高滅弧裝置開(kāi)斷能力的的滅弧輔助方法 ：并聯(lián)低值電阻、附 加同步裝置、附加晶閘管裝置。 通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握當(dāng)今開(kāi)關(guān)電器中所使用的滅弧裝 置的滅弧原理，熟悉提高滅弧裝置開(kāi)斷能力的輔助方法，便于在以 后

2、的工程實(shí)踐中靈活運(yùn)用。 第五章 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 4 概 述 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 5-2 提高滅弧裝置開(kāi)斷能力的輔助方法 小 結(jié) 基基 本本 內(nèi)內(nèi) 容容 第五章 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 5 當(dāng)電源電壓超過(guò)數(shù)十伏、開(kāi)斷電流在數(shù)十安以上時(shí)，為 減少電弧對(duì)觸頭的燒損和限制電弧擴(kuò)展的空間，通常需要采 取加強(qiáng)滅弧能力的措施，為此而采用的裝置稱為滅弧裝置。 這些滅弧裝置的滅弧原理主要有下列十幾種： 1簡(jiǎn)單開(kāi)斷； 2磁吹滅弧裝置； 3縱縫滅弧裝置； 4絕緣柵片滅弧裝置； 5金屬柵片滅弧裝置； 6固體產(chǎn)氣滅弧裝置， 概概 述述 6 7石英砂滅弧裝置； 8變壓器油滅弧裝

3、置； 9壓縮空氣滅弧裝置； 10SF6滅弧裝置； 11真空滅弧裝置。 此外，為了增加滅弧裝置的開(kāi)斷能力，通?？梢圆捎?下列輔助方法： 1在弧隙兩瑞并聯(lián)電阻； 2. 附加同步開(kāi)斷裝置； 3附加晶閘管裝置。 概概 述述 7 上述滅弧裝置的滅弧原理是： (1) 在大氣中依靠觸頭分開(kāi)時(shí)的機(jī)械拉長(zhǎng)，使L增大； (2) 利用流過(guò)導(dǎo)電回路或特制線圈的電流在燃弧區(qū)產(chǎn)生磁場(chǎng)，使電 弧迅速移動(dòng)和拉長(zhǎng)； （3）依靠磁場(chǎng)的作用，將電弧驅(qū)入用耐弧材料制成的狹縫中，以加 強(qiáng)電弧的冷卻和消電離； (4) 用金屬板將電弧分隔成許多串聯(lián)的短?。?概概 述述 8 (5) 在封閉的滅弧室中，利用電弧自身能量分解固體材料，產(chǎn)生氣體，

4、 以提高滅弧室中的壓力，或者利用產(chǎn)生的氣體進(jìn)行吹弧； (6) 利用電弧自身能量，使變壓器油分解成含有大量氫氣的氣體并建 立起很高的壓力，再利用此壓力推動(dòng)冷油和氣體去吹弧； 概概 述述 9 (7) 利用壓縮空氣吹??； (8) 利用SF6氣體吹?。?(9) 在高真空中開(kāi)斷觸頭，利用弧隙中由電極金屬蒸汽形成的弧柱 在電流過(guò)零時(shí)迅速擴(kuò)散的原理進(jìn)行滅??； (10) 利用石英砂等固體顆粒介質(zhì)，限制電弧直徑的擴(kuò)展和加強(qiáng)冷卻。 概概 述述 10 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 一、拉長(zhǎng)電弧 在大氣中利用機(jī)械方式拉長(zhǎng) 電弧進(jìn)行滅弧的原理與圖例。 （1）原理：電弧放長(zhǎng)

5、后，電 弧電壓就增大，其靜態(tài)伏-安特性 向上移動(dòng)。 11 （2）圖解：如下圖示，除依靠觸頭分開(kāi)拉長(zhǎng)電弧以外， 還可依靠導(dǎo)電回路的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)使電弧彎曲來(lái)拉長(zhǎng)電弧。 前者沿電弧的軸向(亦稱切向)拉長(zhǎng)電弧，后者是沿著垂直于 弧軸的方向(亦稱法向)拉長(zhǎng)電弧。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 12 依靠拉長(zhǎng)電弧使之恰好熄滅的最短長(zhǎng)度，稱為臨界長(zhǎng)度，記為L(zhǎng)lj。 其計(jì)算公式為： 0 0.6 lj 0 l KI 式中 K常數(shù)，當(dāng)電源電壓為500V時(shí)，K=0.75；250V時(shí)， K=0.15； 開(kāi)斷電流的起始值（有效值），單位為A。 0 0 I 5-1 5-1

6、 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 13 （3）示例： 例一：刀開(kāi)關(guān)拉長(zhǎng)電弧。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 14 例二：利用流過(guò)導(dǎo)電回路的特制線圈的電流在燃弧期間產(chǎn)生磁場(chǎng)，使 電弧迅速移動(dòng)和拉長(zhǎng)。圖b）還增加了引弧角。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 15 二、磁吹線圈： 可用于低壓直流和交流接 觸器中。對(duì)后者，為減少渦流 損耗和避免由于鋼夾板中磁通 與電弧電流相位不同而產(chǎn)生反 向電動(dòng)力，鐵心2上可開(kāi)一槽 或者用硅鋼片疊成。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理

7、開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 16 當(dāng)鐵心不飽和時(shí)，如果磁吹線圈開(kāi)斷大電流時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)適當(dāng)， 則在開(kāi)斷小電流時(shí)將因電動(dòng)力過(guò)小而引起吹弧困難。當(dāng)然，通過(guò)設(shè)計(jì) 也能使磁吹線圈在開(kāi)斷小電流時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)適當(dāng)。 但這樣做，一方面將使磁吹線圈的匝數(shù)增加，增大了線圈體積 和多用有色金屬；另一方面將使開(kāi)斷大電流時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)過(guò)強(qiáng)，使得 觸頭的電磨損大大增加。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 17 為緩和上述矛盾，可以通過(guò)適當(dāng)選擇磁吹線圈的匝數(shù)以及鐵心和 鋼夾板的截而積，使得開(kāi)斷小電流時(shí)磁場(chǎng)加強(qiáng)，在開(kāi)斷大電流時(shí)則由于 磁路飽和而磁場(chǎng)不致過(guò)強(qiáng)。這樣，電弧所受到的電動(dòng)力

8、將不再隨開(kāi)斷電 流成平方倍數(shù)地增加。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 18 三、 縱縫滅弧裝置 所謂縱縫就是滅弧室的縫隙方向與電弧的軸線平行。 滅弧裝置的工作原理：利用磁吹線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)將電弧驅(qū)入耐弧絕 緣材料(石棉、水泥、陶土等)制成的具有縱縫的滅弧室中進(jìn)行滅弧。它 既可用于熄滅直流電弧，也可用于熄滅交流電弧。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 19 按縫隙的尺寸和形式，它們又分兩 種，如圖5-5所示。 圖5-5a表示一單縱縫滅弧裝置的原 理結(jié)構(gòu)。圖中，1為用耐弧絕緣材料制成 的滅弧室壁，2為磁吹線圈的

9、鋼夾板，3 為電弧。 通常上部縫寬小于熄滅電弧的直徑。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 20 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 21 由圖5-6可見(jiàn)，當(dāng)電流增大（橫坐標(biāo)向右）時(shí)，縱縫滅弧裝置中電 弧的“伏安特性”隨電弧電流增加而下降的程度比自由燃弧時(shí)的“伏 安特性”下降程度要緩得多，特別當(dāng)電流很大時(shí)，E可以認(rèn)為是常數(shù)。 隨著縫寬的減小和電弧橫向運(yùn)動(dòng)速度的提高，電弧的“伏安特 性”也將升高，這表明滅弧能力也隨之增強(qiáng)。 采用多縱縫可以減小電弧進(jìn)入上部窄縫的阻力，在驅(qū)動(dòng)電弧運(yùn)動(dòng) 的電磁力給定時(shí)，可以采用比單縱縫

10、滅弧室更小的縫隙。這使滅弧空壁對(duì) 電弧的冷卻和消電離作用更強(qiáng)。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 22 四、絕緣柵片滅弧裝置 滅弧裝置如圖5-8所示。 其中，滅弧室l中裝有用耐弧 絕緣材料制成的幾片絕緣柵片2， 柵片的邊緣和電弧3的軸線垂直。 當(dāng)開(kāi)斷電流時(shí)，在觸頭4和5之 間產(chǎn)生的電弧在導(dǎo)電回路的磁場(chǎng) 作用下向上運(yùn)動(dòng)。 多縱縫滅弧裝置廣泛用于低壓接觸器中。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 23 當(dāng)磁場(chǎng)的方向?yàn)榇怪庇诩埫?向里時(shí)，電弧AB、BC和CD段所受 的電動(dòng)力都使電弧壓向絕緣柵片 頂部，增大與柵片表面

11、的接觸面 積，從而加強(qiáng)了電弧的冷卻和消 電離作用；而DE段所受的電動(dòng)力 使電弧向上拉長(zhǎng)，更加深入柵片 間隙和增加電弧與絕緣柵片的接 被面積。 由于受到絕緣柵片的阻擋，電弧彎曲成如圖5-9中AG曲 線所示的形狀。 B 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 24 除此以外，電弧AB段和EF段相互作用產(chǎn)生一相吸電動(dòng) 力、CD段和EF段相互作用產(chǎn)生一相斥電動(dòng)力，使AB、CD和E F段壓向絕緣冊(cè)片；CD段和EF段對(duì)DE段相互作用也產(chǎn)生一相 斥電動(dòng)力，使DE段向上運(yùn)動(dòng)。 這種滅弧裝置充分利用了電弧自身磁場(chǎng)產(chǎn)生的電動(dòng)力。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理

12、開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 25 五、金屬柵片(又稱去離子?xùn)?滅弧裝置： 這種滅弧裝置的原理構(gòu)造如圖5-10 a所示。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 26 滅弧室1內(nèi)部有許多由厚度為23mm鋼板沖成的橫向柵片2。 柵片外表面鍍銅以增大傳熱能力和防止鋼片生銹。 每一柵片沖有三角形的缺口。柵片缺口錯(cuò)開(kāi)的作用為減 少電弧初始碰到的柵片數(shù)，從而減少進(jìn)入的阻力。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 27 在電弧進(jìn)入柵片之后，電弧電壓變?yōu)?金屬柵片滅弧裝置既能用于熄滅直流電弧，也能用于熄 滅交流電弧。 當(dāng)熄滅直流

13、電弧時(shí)： 0h UnUEl 0 N U n U 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 28 圖5-11表示厚為2mm、片距5mm的 平板形柵片的滅弧裝置開(kāi)斷350A電流 時(shí)，介質(zhì)初始恢復(fù)強(qiáng)度Ujf0和Kjf與n 變化的關(guān)系是不成比例。其原因是電 弧進(jìn)入柵片分成很多短弧后，它們?cè)?滅弧室中的運(yùn)動(dòng)速度不同、運(yùn)動(dòng)方向 也不同。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 29 金屬柵片滅弧裝置廣泛用 于低壓開(kāi)關(guān)電器中。 其主要缺點(diǎn)是滅弧室除電 弧能量損耗之外，還有柵片中 電阻、磁滯和渦流引起的損耗。 加之柵片間隙較小，阻礙了熱

14、 量的散發(fā)。這些都使滅弧室的 溫度容易升向，從而引起滅弧 條件惡化。 因此，這種滅弧裝置不適 用于過(guò)分頻繁操作的場(chǎng)所。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 30 六、固體產(chǎn)氣滅弧裝置 某些固體絕緣材料如鋼紙(亦稱反白)、有 機(jī)玻璃等，在電弧的高溫作用下能迅速氣化， 產(chǎn)生大量主要成分為氫及其化合物的氣體。 利用這些材料的產(chǎn)氣性質(zhì)進(jìn)行滅弧的滅弧 裝置稱為固體產(chǎn)氣滅弧裝置。 圖5-13是利用串聯(lián)短弧和高氣壓兩種方式 滅弧。其中，鋼紙管在電弧的高溫作用下分解， 產(chǎn)生氣體，使壓力提高。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理

15、 31 如圖5-14所示，滅弧期間管內(nèi)的壓力可達(dá)4.8MPa。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 32 圖5-15是利用產(chǎn)氣原理提高氣壓，再利用氣壓進(jìn)行滅弧的高壓跌落 式熔斷器熔管的原理結(jié)構(gòu)圖。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 33 當(dāng)短路電流通過(guò)時(shí)，熔絲3被熔斷產(chǎn)生電弧，于是彈簧6長(zhǎng)度縮短， 電弧被迅速拉長(zhǎng)。同時(shí)，電弧的高溫使鋼紙分解產(chǎn)生大量的氣體，管內(nèi) 壓力迅速升高，這一壓力推動(dòng)軟線5加速向右運(yùn)動(dòng)，從而也加速電弧的拉 長(zhǎng)和壓力的升高。 當(dāng)軟線5被推出鋼紙管8以后，管內(nèi)的高壓氣體向外沖出，進(jìn)行縱向 吹弧

16、，使電弧熄滅。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 34 七、石英砂滅弧裝置： 利用石英砂限制弧柱的擴(kuò)展并冷卻電弧使之熄滅的裝置，叫做 石英砂滅弧裝置。 圖中 熔管1用瓷制成，2和3分別為端蓋和接線板。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 35 七、石英砂滅弧裝置： 利用石英砂限制弧柱的擴(kuò)展并冷卻電弧使之熄滅的裝置，叫做 石英砂滅弧裝置。 圖中 熔管1用瓷制成，2和3分別為端蓋和接線板。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 36 石英砂熔斷器釆用了多斷口串聯(lián)、提高弧隙中

17、氣壓以加強(qiáng)電離氣體 的擴(kuò)散作用，以及利用狹縫冷卻電弧共三種滅弧原理，所以它的滅弧能力 強(qiáng)，限流作用非常顯著。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 37 八、變壓器油滅弧裝置 1、分類： （1）自能式：利用電弧自身的能量將油蒸發(fā)分解而成 油氣，提高滅弧室中的壓力以驅(qū)動(dòng)油或油氣進(jìn)行吹弧。 （2）外能式：用外界能量(通常是儲(chǔ)存在彈簧中的能量) 推動(dòng)活塞，提高滅弧室中的壓力以驅(qū)動(dòng)油或油氣進(jìn)行滅弧。 （3）混合式：兼用上述兩種能量，提高滅弧室中的壓 力以驅(qū)動(dòng)油或油氣進(jìn)行吹弧。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 38 2

18、、即使在油中簡(jiǎn)單地位長(zhǎng)電弧，其滅弧能力也比在大氣 中拉長(zhǎng)電弧高得多。這是因?yàn)椋?(1) 油氣的主要成分是氫，它在所有氣體中具有最高 的導(dǎo)熱系數(shù)和最小的粘度，這就使弧柱的熱量容易散發(fā)。 (2) 在電弧的高溫作用下，油的氣化和分解過(guò)程非常 劇烈。油氣形成后由于受到周圍冷油的阻礙，體積不能迅速膨 脹，因而氣泡中壓力很高，通常可達(dá)（0.51）MP。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 39 (3) 在熄滅交流電弧過(guò)程中，當(dāng)電流增大時(shí)，電弧的功 率增大，油氣的形成加劇，氣泡中油氣溫度增高和壓力上升。 在壓力較高的情況下，氣泡壁處油的沸點(diǎn)升高，處于過(guò)熱狀 態(tài)。當(dāng)電

19、流減小到過(guò)零附近時(shí)，由于電弧功率減小，油氣產(chǎn) 生的速度下降，但氣泡在壓力作用下仍繼續(xù)膨脹，結(jié)果引起 氣泡中油氣的溫度和壓力迅速降低。此時(shí)氣泡壁處油的沸點(diǎn) 下降，處于過(guò)熱狀態(tài)的油猛烈氣化。由于氣泡壁各處油的氣 化速度不一致，在氣泡內(nèi)就形成了壓力差。此壓力差促使油 氣產(chǎn)生混亂的運(yùn)動(dòng)，使剛剛形成的溫度較低的油氣進(jìn)入弧柱 中，加強(qiáng)了弧柱的冷卻。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 40 (4) 在某些情況 下，還可利用被開(kāi)斷 電流產(chǎn)生的電動(dòng)力使 電弧彎曲和靠近氣泡 壁，加強(qiáng)對(duì)弧柱的冷 卻作用。 按照油或油氣與 電弧作用的方式，自 能吹弧滅弧裝置又可 分為橫吹、

20、縱吹、縱 橫吹和環(huán)吹四種。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 41 開(kāi)斷電流越大，則單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的氣體越多，滅弧室 內(nèi)壓力越高，吹弧力量越強(qiáng)，于是燃弧時(shí)間越短； 當(dāng)開(kāi)斷較小電流時(shí)，滅弧室內(nèi)壓力越低，吹弧力量減弱， 燃弧時(shí)間增長(zhǎng)，實(shí)際上沒(méi)有吹弧作用，即相當(dāng)于在油中簡(jiǎn)單 開(kāi)斷。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 42 由圖可見(jiàn)，燃弧時(shí)間有一 最大值，相應(yīng)于最大燃弧時(shí)間 的電流稱為臨界電流Ilj。其數(shù) 值視滅弧裝置的具體結(jié)構(gòu)而異， 一般為幾十安到上千安。 自能吹弧滅弧裝置的極限 開(kāi)斷電流Ilx主要決定于滅弧室

21、的機(jī)械強(qiáng)度。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 43 九、壓縮空氣滅弧方式。 在開(kāi)斷電路對(duì)，將預(yù)先儲(chǔ)備好的壓縮空氣用管道引向燃弧區(qū)，利用 壓縮空氣猛烈吹弧和提高燃弧區(qū)的壓力，使電弧熄滅的裝置叫做壓縮空 氣滅弧裝置。 按照氣流吹弧的方向分橫吹式和縱吹式兩類。 橫吹式缺點(diǎn)較多，已淘汰，現(xiàn)主要介紹縱吹式。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 44 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 45 十、SF6滅弧裝置。 SF6是無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)毒、無(wú)公害和不燃燒的氣體。 其沸點(diǎn)在大氣壓

22、時(shí)為-60，加溫到150 都不易與其他物質(zhì)起化學(xué) 反應(yīng)，到500時(shí)仍不能自行分解。它的密度是空氣的5倍。常溫時(shí)的傳 熱能力(包括對(duì)流在內(nèi))為空氣的1.6倍。 它具有很高的絕線性能。在壓力為0.1MPa時(shí)約為氮?dú)獾?6倍，當(dāng)壓力 為0.16MP時(shí)已與變壓器油相等，而擊穿電壓為壓縮空氣的23倍。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 46 所以，采用 SF6作為絕緣介 質(zhì)可以大大減小 絕緣間隙的尺寸 和縮小電器的體 積。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 47 SF6另一突出優(yōu)點(diǎn)是它只有很強(qiáng)的滅弧能力，主要原因有三

23、條。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 48 （十一）真空滅弧裝置。 由于空氣稀薄，空氣分子及其電子的平均自由行程加長(zhǎng)，這就使弧 中氣體粒子受到其他粒子碰障而電離的幾率大大減少。因此，真空具有 很高的絕緣和滅弧性能。 將觸頭在高度真空中開(kāi)斷便構(gòu)成有很高開(kāi)斷能力的滅弧裝置。 按照觸頭結(jié)構(gòu)的不同，真空滅弧裝置分帶圓柱狀觸頭、帶螺旋槽的 磁吹觸頭和帶縱磁場(chǎng)線圈的觸頭三種。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 49 圖5-29是帶圓柱狀觸頭真空滅弧裝置的原理結(jié)構(gòu)圖。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)

24、電器典型滅弧裝置的工作原理 50 在一定條件下，真空的擊穿電壓比空氣高得多，但是，它受觸頭材 料、電極形狀、特別是電極表面粗糙度和電極上有無(wú)臟圬影響很大。 真 空滅弧裝置的觸頭形狀示例。 5-1 5-1 開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理開(kāi)關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理 51 5-2 5-2 提高滅弧裝置開(kāi)斷能力的輔助方法提高滅弧裝置開(kāi)斷能力的輔助方法 一、并聯(lián)電阻幫助滅弧電路：圖5-33是圖5-32的簡(jiǎn)化圖。 并聯(lián)電阻有助于滅弧。 52 二、附加同步開(kāi)斷裝置 由于交流電流每秒要通過(guò)零點(diǎn)2f(f是電源頻率)次。如果我們能使 開(kāi)關(guān)電器的觸頭在電流過(guò)零瞬時(shí)分開(kāi)，并以極高的速度拉開(kāi)到足以承受恢 復(fù)電壓而不

25、發(fā)生間隙擊穿的距離，則此時(shí)弧隙中將不產(chǎn)生電弧，也不存在 所謂熱擊穿階段。 同時(shí)，由于弧隙是未電離的，只需較小的極間距離，就可承受較 高的恢復(fù)電壓。這種開(kāi)斷電路的方法叫做同步開(kāi)斷，而相應(yīng)的開(kāi)關(guān)電器叫 做同步開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)。 5-2 5-2 提高滅弧裝置開(kāi)斷能力的輔助方法提高滅弧裝置開(kāi)斷能力的輔助方法 53 由上述可見(jiàn)，這種理想的同步開(kāi)關(guān)可以無(wú)需采用滅弧裝置。然而， 事實(shí)上，實(shí)現(xiàn)這一方案非常困難。 其原因主要是： (1） 技術(shù)上還不能保證開(kāi)關(guān)電器的觸頭穩(wěn)定地每次恰在電流過(guò) 零時(shí)分開(kāi)； (2)還沒(méi)有比較簡(jiǎn)便的方法使開(kāi)關(guān)電器的動(dòng)觸頭獲得所需的高速 度。 5-2 5-2 提高滅弧裝置開(kāi)斷能力的輔助方法提高滅弧裝置開(kāi)斷能力的輔助方法 54 工程上獲得實(shí)際應(yīng)用的是帶滅弧裝置的同步開(kāi)關(guān)，即在現(xiàn)有的開(kāi)關(guān)電 器滅弧裝置上加裝同步裝置，使觸頭在電流過(guò)零前一極短時(shí)刻(例如lms左右) 分開(kāi)，