开关电器典型灭弧装置讲解.ppt

63 在电弧进入栅片之后，电弧电压变为 金属栅片灭弧装置既能用于熄灭直流电弧，也能用于熄 灭交流电弧。 当熄灭直流电弧时： 0 h U nU El ? ? 0 N U n U ? § 4-2 开关电器典型灭弧装置的工作原理 64 图 5-11 表示厚为 2mm 、片距 5mm 的 平板形栅片的灭弧装置开断 350A 电流 时，介质初始恢复强度 U jf0 和 K jf 与 n 变化的关系是不成比例。其原因是电 弧进入栅片分成很多短弧后，它们在 灭弧室中的运动速度不同、运动方向 也不同。 § 4-2 开关电器典型灭弧装置的工作原理 65 金属栅片灭弧装置广泛用 于低压开关电器中。 其主要缺点是灭弧室除电 弧能量损耗之外，还有栅片中 电阻、磁滞和涡流引起的损耗。 加之栅片间隙较小，阻碍了热 量的散发。这些都使灭弧室的 温度容易升向，从而引起灭弧 条件恶化。 因此，这种灭弧装置不适 用于过分频繁操作的场所。 § 4-2 开关电器典型灭弧装置的工作原理 66 六、固体产气灭弧装置 某些固体绝缘材料如钢纸 ( 亦称反白 ) 、有 机玻璃等，在电弧的高温作用下能迅速气化， 产生大量主要成分为氢及其化合物的气体。 利用这些材料的产气性质进行灭弧的灭弧 装置称为固体产气灭弧装置。 图 5-13 是利用串联短弧和高气压两种方式 灭弧。其中，钢纸管在电弧的高温作用下分解， 产生气体，使压力提高。 § 4-2 开关电器典型灭弧装置的工作原理 67 如图 5-14 所示，灭弧期间管内的压力可达 4.8MPa 。 § 4-2 开关电器典型灭弧装置的工作原理 68 图 5-15 是利用产气原理提高气压，再利用气压进行灭弧的高压跌落 式熔断器熔管的原理结构图。 § 4-2 开关电器典型灭弧装置的工作原理 69 当短路电流通过时，熔丝 3 被熔断产生电弧，于是弹簧 6 长度缩短， 电弧被迅速拉长。同时，电弧的高温使钢纸分解产生大量的气体，管内 压力迅速升高，这一压力推动软线 5 加速向右运动，从而也加速电弧的拉 长和压力的升高。 当软线 5 被推出钢纸管 8 以后，管内的高压气体向外冲出，进行纵向 吹弧，使电弧熄灭。 § 4-2 开关电器典型灭弧装置的工作原理 31 在开断电路对，将预先储备好的压缩空气用管道引向燃弧区，利用 压缩空气猛烈吹弧和提高燃弧区的压力，使电弧熄灭的装置叫做压缩空 气灭弧装置。 按照气流吹弧的方向分横吹式和纵吹式两类。 横吹式缺点较多，已淘汰，现主要介绍纵吹式。 32 § 4-1 开关电器典型灭弧装置的工作原理 4.1 灭弧装置 十 . 六氟化硫（ SF6 ）灭弧 ? 正八面体分子结构，强负电性 ? 即对电子有极大的亲和力，而粘合形成负离子 —— 负离子质量为电 子的几千倍，在电场中移动缓慢，极大提高介质的恢复强度速度 ? 常温下稳定： 150 度不易起化学反应 ? 无色、无臭、无味、无毒、不燃、无腐蚀性 ? 密度大，热容量高（易于灭弧） ? 高温会分解，但低温下极易恢复 ? 击穿电压高（约为空气的 2 ～ 3 倍） ? 简单开断时，开断能力比空气强约 100 倍；而简单的辅助手段即可大幅 提高开断能力 ? 缺点： ? 易液化 ? 不均匀电场中的击穿电压下降明显 ? 电弧可以拉很长而很难截断 34 采用 SF6 作 为绝缘介质可以 大大减小绝缘间 隙的尺寸和缩小 电器的体积。 35 一个突出优点是它有很强的灭弧能力。 4.1 灭弧装置 十一 . 真空灭弧 ? 真空度：在 1.33 × 10 -3 Pa 以下时 ? 电子自由行程很大，达 43m ，不易碰撞 ? 空气分子自由行程达 7.6m ? 介质击穿条件： – 电子碰撞粒子时期电离（电场电离）以产生更多的电子 ? 击穿电压比空气高很多 ? 电弧构成：金属蒸汽 ? 金属蒸汽不多且易扩散 ? 介质强度恢复快 ? 灭弧能力强（无足够介质） – 灭弧室尺寸可以较小 ? 其它优点请参看 P53 ? 容易形成截流而形成高的过电压 ( 缺点 ) 37 图 5-29 是带圆柱状触头真空灭弧装置的原理结构图。