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電氣設備監測:直流斷路器滅弧原理

作者: 能源互聯網公司 來源: 未知 發布時間:2017-12-08 15:39
直流斷路器的燃弧及熄弧過程與交流斷路器是不同的。交流斷路器分斷時產生的交流電弧每秒鐘有2f(f為電網頻率)次經過零點。通過近極效應,使電弧熄滅。交流斷路器只要解決電弧重燃問題,即解決由導電狀態恢復到介質絕緣狀態的介質強度恢復過程,這里不再詳述。

直流斷路器的觸頭時產生的直流電弧恒定不變,電流愈大,時間常數愈大,電弧就遇難熄滅。

直流斷路器的觸頭接通和長期承載電流的性能與一般交流斷路器相似,無特殊要求。但直流斷路器與交流斷路器分斷電流的差異較大,直流斷路器的觸頭分斷時要熄滅直流電弧,現將直流電弧的特性和熄滅直流電弧的措施簡介如下:

斷路器的觸頭分斷時,在動靜觸頭間立即產生電弧,這不僅有礙于電路的及時分段,還會使觸頭燒損,此時的主要問題是觸頭的電燒損,這對交直流回路的情況是一樣的。為了解直流斷路器的切斷電弧性能,首先要分析電弧的產生過程和滅弧能力。當分析時,觸頭剛開始分離時,其間隙很小,電場強度極大,易產生高熱和強場,金屬內度的自由電子從陰極表面逸出,奔向陽極。同時這自由電子在電場中撞擊中性氣體分子,使之激勵和游離,產生正離子很電子,電子在強電場作用下繼續向陽極移動時,還要撞擊其他中性分子,因此,在觸頭間隙中就產生大量的正離子和電子的帶電粒子。使氣體導電型成熾熱的電子流,即電弧。

真流斷路器和真空斷路器不一樣,電弧產生后,有游離與去游離因素,游離作用是由于在弧度中產生大量的熱能,主要是使氣體熱游離,特別是當觸頭表面的金屬蒸汽進入弧隙后,氣體熱游離作用更為顯著,電流越大,即電弧功率越大,弧區溫度越高,電弧的游離因素就越強。去游離是因為已游離的正離子和電子在空間相遇時要復合,重新形成中性的氣體分子,而高密度的高溫離子電子,也要向其周圍密度小和溫度低的介質方面擴散。其結果弧隙內離子和自由的濃度降低,電弧電阻增大,電弧電流減少,從而消弱熱游離。

要熄滅電弧,就要抑制游離因素和加強去游離因素,如將電弧拉入窄縫,增加動觸頭與柵片之間的距離等,縮小電弧直徑,使其內部的離子濃度增大,就可以加強擴散和冷卻作用,把電弧拉長,或在電弧內部設置障礙,是局部離子和電子復合,使去游離作用大于游離作用,就能將電弧熄滅。

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