交流電弧熄滅原理轉(zhuǎn)用

11序20弧30弧30介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度(dielectricrecovery0介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度(dielectricrecovery40UhfUhf5總0UhfUhf5總序617+－－+17+－－+1E—8電極極性電子迅速1E—8電極極性電子迅速向新陽極運(yùn)動(dòng)電弧電壓也正負(fù)粒子均勻分布（熱運(yùn)動(dòng)+－+1Ex9 距離陰極的U：x處相對(duì)于陰1Ex9 距離陰極的U：x處相對(duì)于陰極的電位 正電荷的數(shù)q：一個(gè)正電荷的電量：氣體的介電d2UdE U2U+－1Ex0l設(shè)正電荷層厚度為假定EE0Enqlx解陰極表面1Ex0l設(shè)正電荷層厚度為假定EE0Enqlx解陰極表面的絕對(duì)值最大E d2UdE +－1EElx0l邊界條件U解1EElx0l邊界條件U解Unqxlx 2 +－1Ex注意：僅適用于正空間電荷層0假定：E弧隙中其他部分為等離子體，大，認(rèn)為空間電荷層電壓即1Ex注意：僅適用于正空間電荷層0假定：E弧隙中其他部分為等離子體，大，認(rèn)為空間電荷層電壓即加在電極兩x=U0nqlUj lUnqxlx 2 +－1E陰極表面（x＝0）的電場強(qiáng)度—x0電極間的電流過零1E陰極表面（x＝0）的電場強(qiáng)度—x0電極間的電流過零瞬間陰極表面電場強(qiáng)度與電極間施加電壓的關(guān)U隨著電極間施加電壓的增大，陰極表面電場強(qiáng)度0lE nqlUj E +1E電流過零瞬間陰極表面電場強(qiáng)度與電—極間施加電1E電流過零瞬間陰極表面電場強(qiáng)度與電—極間施加電x0產(chǎn)生電弧，需要陰極若電流過零時(shí)陰極較冷即0要大于一定值，否則電弧不會(huì)重燃這種弧隙在電流過零后立即獲得一定耐壓強(qiáng)的現(xiàn)象，稱為近陰極效U0lE 2nqU +1E—介質(zhì)初始恢復(fù)強(qiáng)度與電弧電流、電流過零瞬間陰極1E—介質(zhì)初始恢復(fù)強(qiáng)度與電弧電流、電流過零瞬間陰極（原陽極）的溫度有很大的x0極前不再缺電子，近陰極效應(yīng)將不存在U極溫度上升時(shí)需要的擊穿電壓減0lIhTcathodei0Ujf0hE +1E流短弧有很大意義（參p.71）1E流短弧有很大意義（參p.71）—x0陽極只是一個(gè)被動(dòng)、“消極的電子收集器，U0l+1重>擴(kuò)復(fù)不再流過RhP0h熄（熱慣性P1重>擴(kuò)復(fù)不再流過RhP0h熄（熱慣性P<hs1>Ps，弧1>Ps，弧柱被加熱，電弧電擴(kuò)重復(fù)Ph>1>Ps，弧柱被加熱，電弧熱擊穿1>Ps，弧柱被加熱，電弧熱擊穿階段弧柱介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度（Ujf）的計(jì)算能量平衡PPPRRzszszz重PU2/ 1熱擊穿階段弧柱介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度（Ujf）的計(jì)算能量平衡PPPRRzsz1熱擊穿階段弧柱介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度（Ujf）的計(jì)算能量平衡PPPRRzszszz重U U PsPU2/ 1電擊穿：電弧電流過零后，Rh弧隙耐壓強(qiáng)度低，而引起的擊穿→∞，但由于介質(zhì)溫度較高溫度仍然1電擊穿：電弧電流過零后，Rh弧隙耐壓強(qiáng)度低，而引起的擊穿→∞，但由于介質(zhì)溫度較高溫度仍然擴(kuò)復(fù)不再流過RhP0h熄（熱慣性P<hs1一般而言，電弧的熄滅都要經(jīng)過兩個(gè)熱擊穿（Thermalbreakdown）階1一般而言，電弧的熄滅都要經(jīng)過兩個(gè)熱擊穿（Thermalbreakdown）階段：電弧電流過零后，弧隙具電擊穿breakdown）階段：電弧電流過零后→∞，但由于介質(zhì)溫度較高，弧隙耐壓強(qiáng)度低熱擊穿和電擊穿有過渡過程，很難明確地區(qū)分特殊情況：滅弧介質(zhì)對(duì)電弧的冷卻作用過強(qiáng)，ih→0時(shí)，弧隙直接進(jìn)入電擊穿階段弧柱的介質(zhì)恢復(fù)過程對(duì)長弧的熄滅有很重要的意義（參1定義：弧隙的介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系Ujf(t近陰極區(qū)逐漸冷卻全部弧柱區(qū)冷卻到3000~4000K以下，熱電離停止對(duì)于低壓開關(guān)電器：對(duì)熄弧最重要的是第一1定義：弧隙的介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系Ujf(t近陰極區(qū)逐漸冷卻全部弧柱區(qū)冷卻到3000~4000K以下，熱電離停止對(duì)于低壓開關(guān)電器：對(duì)熄弧最重要的是第一步末尾和第二?123過1低壓開關(guān)電器，電流過零后0-300s介質(zhì)初始恢復(fù)強(qiáng)度1低壓開關(guān)電器，電流過零后0-300s介質(zhì)初始恢復(fù)強(qiáng)度介質(zhì)恢復(fù)u Ujf0Kjf1t電弧電流第一次過零Kt/t/1t電弧電流第一次過零Kt/t/Ujfu Ujf0Kjf1隨著I0Ujf0減?。▍.991隨著I0Ujf0減小（參p.99公式I0近陰極效應(yīng)熱發(fā)射Ujf0電流過零后新陰極溫度1與電弧電流有關(guān)但主1與電弧電流有關(guān)但主要取決于弧柱的冷卻第二次（或多次）過零時(shí)，Kjf弧柱溫度磁吹冷卻作磁吹冷卻作用顯著Kjf上升或基本1觸頭材料對(duì)Ujf0的影響（參p100圖4-電極材料的沸點(diǎn)越低、熱導(dǎo)率越高，則U1觸頭材料對(duì)Ujf0的影響（參p100圖4-電極材料的沸點(diǎn)越低、熱導(dǎo)率越高，則Ujf0越高石墨的沸?沸點(diǎn)熱導(dǎo)率新陰極溫度電極冷卻U↑1觸頭分開時(shí)刻對(duì)Ujf受燃弧能量和電極開距的1觸頭分開時(shí)刻對(duì)Ujf受燃弧能量和電極開距的綜合1觸頭分開時(shí)刻對(duì)Ujf受燃弧能量和電極開1觸頭分開時(shí)刻對(duì)Ujf受燃弧能量和電極開距的綜合弧隙氣體電ih弧隙能量↓弧柱和觸頭溫度↓1電極開距大，為氣體介質(zhì)中，電流過零后一定時(shí)才1電極開距大，為氣體介質(zhì)中，電流過零后一定時(shí)才開始真空中立即恢復(fù)，滅弧性能好SF6（負(fù)電性氣體）差一些變壓器油（燃弧時(shí)提供氣體介質(zhì)，主要為H2）、壓縮空氣（主要為N2）1?固有介質(zhì)恢復(fù)過程在給定弧隙介質(zhì)條件特性實(shí)際介1?固有介質(zhì)恢復(fù)過程在給定弧隙介質(zhì)條件特性實(shí)際介質(zhì)恢復(fù)過程：施加某一電壓（大小、波形）不同，在給定弧隙介質(zhì)條件特性有序2恢復(fù)電壓（recoveryvoltage）開開線路線路電線路電線路電電電負(fù)負(fù)2恢復(fù)電壓（recoveryvoltage）開開線路線路電線路電線路電電電負(fù)負(fù)2恢復(fù)電壓（recoveryvoltage）2恢復(fù)電壓（recoveryvoltage）2包含暫態(tài)分量的恢復(fù)電壓，稱為瞬態(tài)恢復(fù)電壓（TransientRecovery2包含暫態(tài)分量的恢復(fù)電壓，稱為瞬態(tài)恢復(fù)電壓（TransientRecovery時(shí)間短、頻率高、對(duì)熄弧極為關(guān)鍵222ih與u同ih過零時(shí)，u由零按正弦2ih與u同ih過零時(shí)，u由零按正弦波形 無暫態(tài)分量，只有工頻恢復(fù)電壓2ih落后于u約ih過零時(shí)約處于反向理論上：ih過零后，uhf應(yīng)至u2ih落后于u約ih過零時(shí)約處于反向理論上：ih過零后，uhf應(yīng)至u的反向幅0跳存在，uhf將按一快速的過渡過程上升，此后感性負(fù)載中：電流過零后電壓上升速度快，urh2ih落后于u約ih過零時(shí)約處于反向理論上：ih過零后，uhf應(yīng)2ih落后于u約ih過零時(shí)約處于反向理論上：ih過零后，uhf應(yīng)至u的反向幅0跳存在，uhf將按一快速的含有穩(wěn)態(tài)分量（工頻電壓）和暫態(tài)分量，為瞬態(tài)恢復(fù)2ih超前于u約ih過零時(shí)約處于ih過零時(shí)電容C2ih超前于u約ih過零時(shí)約處于ih過零時(shí)電容C被充電且保持，約為的幅uhf隨u變化，最大值可達(dá)到u幅值的2uhf無暫態(tài)分量，穩(wěn)態(tài)分量為直流電壓與2電分直流電壓＋工頻電壓分2電分直流電壓＋工頻電壓分無有無222開斷感性電路時(shí)，uhf的穩(wěn)態(tài)分量ihUg0UgmUgpKx過零2開斷感性電路時(shí)，uhf的穩(wěn)態(tài)分量ihUg0UgmUgpKx過零瞬間工頻恢復(fù)電壓的工頻恢復(fù)電壓的電流與電源電壓的相位差工頻恢復(fù)電壓的有效值Ug0Ugmsin 2KxUsinKxUgpU:電源相電壓有Ugm Ug0Ugmsin2開斷感性電路時(shí)，uhf的穩(wěn)態(tài)分量ih被開斷電路的每相電路的2開斷感性電路時(shí)，uhf的穩(wěn)態(tài)分量ih被開斷電路的每相電路的弧隙在電路中的工作Ug0Ugmsin 2KxUsin Ugp 2開斷一相單弧隙弧隙上施加Kx=開斷兩相兩弧隙2弧隙上施加線電3 理論上x23 （2開斷一相單弧隙弧隙上施加Kx=開斷兩相兩弧隙2弧隙上施加線電3 理論上x23 （2實(shí)際上x2工作情況不同 Ugp 2開斷電源和負(fù)載中性點(diǎn)不接地的三相三弧隙三相電流相差2開斷電源和負(fù)載中性點(diǎn)不接地的三相三弧隙三相電流相差首開相（電流先過零= U Ugp 2開斷電源和負(fù)載中性點(diǎn)都接地的三相三弧隙三相電流相差2開斷電源和負(fù)載中性點(diǎn)都接地的三相三弧隙三相電流相差首開相（電流先過零電源和負(fù)載的接地阻抗不為無窮1<<oA Ugp 2小一相單弧隙：Kx3兩相兩弧隙 x2=<電源2小一相單弧隙：Kx3兩相兩弧隙 x2=<電源和負(fù)載中性點(diǎn)不接地的三相三弧隙電源和負(fù)載中性點(diǎn)都接地的三相三弧隙<三相開關(guān)電器中，每相弧隙都應(yīng)按Kx=1.5考22電弧電過零前：Rh＝0過零后：2電路為純感性：電流落后于電源電壓電壓恢復(fù)過2電路為純感性：電流落后于電源電壓電壓恢復(fù)過程極短（幾百微秒），電源電壓變化很小，忽略不計(jì)uUgmUg0Ugmsin 2KxUsin 2R:整個(gè)回路的等效電感（電源自2R:整個(gè)回路的等效電感（電源自身和線路電感折算到弧隙兩端的等效電容（電源繞組和線路對(duì)地、線間折算到弧隙兩端的等效電阻（電源、線路等各種電、磁損耗折算2電流過零Rh==uc=Rhih=2電流過零Rh==uc=Rhih=電流過零Rh=ih=il=ic+uc=2電流過零后恢復(fù)電壓的微分方程CicRuRulttK2電流過零后恢復(fù)電壓的微分方程CicRuRulttKK1212解1112RC L hf dt 2ttKK12121112RC11Uut2ttKK12121112RC11Uut 解U1t2212 UKKe2t121122 2 UKKe2t121122 U2RC221 U Ugm2e 1e2 1,22RC 2RC 211RL22RC101212RC0電路固有振電路211RL22RC101212RC0電路固有振電路固有振幅衰減系數(shù)1,20 e1te2t 1,22RC 2RC 2RL210 202RCsint2RL210 202RCsintu000tan1ejtcostjsin e1te2t 2 2RL2u1 11固有振幅衰減系數(shù)和固有振蕩角頻率只與電路參數(shù)有關(guān)02RC2RL2u1 11固有振幅衰減系數(shù)和固有振蕩角頻率只與電路參數(shù)有關(guān)02RC 0（角頻率為 ，振幅逐漸衰減的正弦波（工頻分量 01e0tsint 0U2RL2sint0uU2RL2sint0uU00高頻振蕩（感性負(fù)載：零后電壓上升速度快欠阻尼：減幅振蕩作用時(shí)間2RL2102 12RC02RL2102 12RC01,20 U uhfUgm2e11e2 1,22RC 2RC 2RL2 0 22RC0sht2RL2 0 22RC0shtchtu00 e1te2t 2 2RL210sh0tch0tuUgmUgme02RL210sh0tch0tuUgmUgme01102RC過阻尼：無振蕩、單調(diào)變化2實(shí)際開斷單頻電路短路電流時(shí)這種恢復(fù)2實(shí)際開斷單頻電路短路電流時(shí)這種恢復(fù)電壓常用兩參數(shù)多為振蕩衰減的波形過阻尼：無振蕩、單調(diào)變化欠阻尼：減幅振蕩2實(shí)際開斷單頻電路短路電流時(shí)這種恢復(fù)電壓常用兩參數(shù)多為振蕩衰減的波形2實(shí)際開斷單頻電路短路電流時(shí)這種恢復(fù)電壓常用兩參數(shù)多為振蕩衰減的波形在低壓電器描述恢復(fù)電壓上升速度的快慢f 描述恢復(fù)電壓幅值的UU2在低壓電器sin0t 0U0t2在低壓電器sin0t 0U0t 時(shí)達(dá)到峰值m0固有振幅固有振蕩 1 1e0 2實(shí)際開斷單頻電路短路電流時(shí)這種恢復(fù)電壓常用兩2實(shí)際開斷單頻電路短路電流時(shí)這種恢復(fù)電壓常用兩參數(shù)來表在高壓電器多為振蕩衰減的波形恢復(fù)電壓峰峰值時(shí)間：固有瞬態(tài)恢復(fù)電壓參數(shù) 111，表4-2恢復(fù)電壓中有（雙頻、三頻采用四參數(shù)來表征第一波幅值：2恢復(fù)電壓中有（雙頻、三頻采用四參數(shù)來表征第一波幅值：峰值時(shí)間：固有瞬態(tài)恢復(fù)電壓參數(shù)112，表4-2電流正弦形，電弧電壓呈馬鞍形存在燃弧、熄弧2電流正弦形，電弧電壓呈馬鞍形存在燃弧、熄弧尖電弧電阻而是一有限值s恢復(fù)電壓加到弧隙上時(shí)，還可流過剩余電流（弧后電流）（Postarccurrent）222弧隙剩余電阻的存在，相當(dāng)于并聯(lián)了假定剩余電可用處理固有瞬態(tài)恢復(fù)電壓的方法求解2弧隙剩余電阻的存在，相當(dāng)于并聯(lián)了假定剩余電可用處理固有瞬態(tài)恢復(fù)電壓的方法求解以u(píng)xh出現(xiàn)時(shí)刻為0時(shí)刻，即t0時(shí)，uhf L hf dt d L hf hf dt Rs 2K UKK K t121212 22K UKK K t121212 2 1 2RC2RC2RC2RC2RC L hf dt d L hf hf dt Rs 2KUKKKt121212111111112RC2RC2RC2RC2RC 2KUKKKt121212111111112RC2RC2RC2RC2RC U111212U222121211RC/L2Rs欠阻尼：減幅振蕩欠阻尼：減幅振蕩11RC/L2211RC/L2Rs欠阻尼：減幅振蕩欠阻尼：減幅振蕩11RC/L2Rs過阻尼：無振蕩、單調(diào)變化過阻尼：無振蕩、單調(diào)變化211RC/L2Rs欠阻尼：211RC/L2Rs欠阻尼：減幅振蕩欠阻尼：減幅振蕩211RC/L2Rs過阻尼：無211RC/L2Rs過阻尼：無振蕩、單調(diào)變化過阻尼：無振蕩、單調(diào)變化2UKKKKt121212111111112RC2RC2RC2RC2RC 1112UKKKKt121212111111112RC2RC2RC2RC2RC 11102RCs 2 2 0 2RC 2RCs 2實(shí)際振幅固有振幅實(shí)際振蕩固有振蕩 2實(shí)際振幅固有振幅實(shí)際振蕩固有振蕩 12U 1 010 s11Uxhe2熄弧電壓 0s 2Rs1121112RC0s 2RsC