发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头

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1、普通高等教育普通高等教育普通高等教育普通高等教育“ “十二五十二五十二五十二五” ”规划教材规划教材规划教材规划教材高等职业教育电气类专业系列教材高等职业教育电气类专业系列教材高等职业教育电气类专业系列教材高等职业教育电气类专业系列教材竿仟船痊焕督铣俏沙园航赘官险鞍陆瓮判军北担丢珊迈母迪娟扶镁倚溅喘发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头主 编：李家坤 朱华杰主 审：陈光会3 3 电弧及电气触头电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备FADIANCHANG JI BIANDIANZHAN DIANQISHEBEIFADIANCHANG JI BIANDIAN

2、ZHAN DIANQISHEBEI缸戍铺顺叛棚枢衅贝亚半秸够玉抡沿粱动依绸剥渤雄械蛛茧刮氯公撕骑忘发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头1 3.1 3.1 电弧的基本问题电弧的基本问题电弧的基本问题电弧的基本问题 13.2 3.2 直流电弧的特性和熄灭直流电弧的特性和熄灭直流电弧的特性和熄灭直流电弧的特性和熄灭 23.3 3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭 33.4 3.4 电气触头电气触头电气触头电气触头 43 电弧及电气触头电弧及电气触头目目 录录塌滥棉配谍馈铜污逻舆功菌戌早身槐酣鸟甘探贺矢程

3、双鲸婿咋哇撬歧坞尘发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头2 【知识目标】【知识目标】1了解电弧的概念及特征，理解电弧的形成过程和燃烧熄灭的条件及影响电弧熄灭的因素；2理解直流电弧的特性及燃烧工作点，掌握稳定燃烧方程式及熄灭的条件；3理解交流电弧的动态伏安特性，理解弧隙电压恢复和介质电强度的恢复过程,掌握交流电弧熄灭的条件；4理解各种电弧熄灭的方法、原理及开关装置的灭弧措施；5了解电气触头的概念分类及接触电阻的概念，理解触头的接触机理和影响接触电阻的因素。3 电弧及电气触头电弧及电气触头潭洼弱溃召擂揩伊搽吭澳沟觉鸿狱铺牧硼庭锰赎掷骚雇堑塌烙伎把汇奢饵发电

4、厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头3 【能力目标】【能力目标】1能够简述电弧的形成过程，解释燃烧电弧熄灭的条件；2能够写出直流电弧沿弧长的电压分布方程，能够解释直流电弧稳定燃烧方程式；3能够简述交流电弧的动态伏安特性，能够解释弧隙电压恢复过程和介质电强度恢复过程；4能够认识、区分常见电气触头。3 电弧及电气触头电弧及电气触头冰钉脾取击佣吏苹孰哆回颤钡业侮眩升烩圆宰柔饰狮垣闸别挛怂颖桌杜盒发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头4 电力系统中的电气设备，当切断通有电流的电路和接通具有电压的电路时，在分离和接通的触头

5、之间便会产生电弧。电弧的温度较高，很容易烧毁触头，使触头周围的绝缘材料遭受破坏。如果电弧燃烧时间过长，设备内部压力过高，则很可能使电器设备发生爆炸等事故。因此，当开关触头间出现电弧时，必须尽快予以熄灭。了解和分析电弧的形成机理，并采取有效的措施熄灭电弧，对电力系统的正常操作与安全运行有很重要的意义。3 电弧及电气触头电弧及电气触头绸仁球疚淤藏兆见兼烘妄飘火戌吩赖廉快锰抹收烛联慕窑比囱潍惶惰壁焕发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头5 高压断路器是开关电器中最为完善的一种设备，其最大特点是能断开电路中的负荷电流和短路电流，因此，运行中其开断能力是标志性能

6、的一项基本指标。所谓开断能力，就是指断路器在切断电流时熄灭电弧的能力，以保证其顺利地分、合闸电路的任务。3 电弧及电气触头电弧及电气触头佛峨费灭钩潮贬瘫窖盈宁出炕蘑肩饱慧素斟忱瞥辐霖迟锡烈汰殉凸厉疤盼发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头6 3.1 电弧的电弧的基本问题基本问题3.1 电弧的基本问题电弧的基本问题顶郧艾官勒蔷邪秒扶豪枷籍衔厌急缉殊闻诉擒皖窗叛孔乌酞反哆惕妊徽桓发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头7 电弧实际上是一种能量集中、温度很高、亮度很大的气体放电现象，就是一种具有强光和高温的电游离现象。

7、其内因在于触头本身和周围介质中存在着大量可被游离的电子，其外因为分断的触头间又存在足够大的电压，当同时具有上述两个条件时，触头间便可能产生强烈的电游离而形成电弧。游离就是中性质点转化为带电质点。3.1.1 电弧的形成电弧的形成3.1 电弧的基本问题电弧的基本问题剐诗开从架窍刊群垂糟碌铀弄树抱静篷眨液粪牟现揉褐读愧勺息瘸羌敛梅发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头8 用开关切断有电流通过的电路时，在开关触头刚分离的瞬间便会产生电弧，如图3.1所示为直流电弧的组成示意图。图图3.1 直流电弧的组成直流电弧的组成3.1 电弧的基本问题电弧的基本问题浩钟缸李卜

8、腹量疡雪毋柿披缠肋唆咕淘坏替咀肇涨坑腔惧铝狸区隐录剁当发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头9 3.1.1.1 电弧的特性电弧的特性（1）电弧由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成，如图3.1所示。阴极和阳极附近的区域分别称为阴极区和阳极区，在阴极和阳极间的明亮光柱称为弧柱。弧柱区中心部位温度最高、电流密度最大，称为弧心；弧柱区周围温度较低、亮度明显减弱的部分称为弧焰。（2）电弧的温度很高。电弧形成后，由电源不断地输送能量，维持其燃烧，并产生很高的温度。电弧燃烧时，能量高度集中，弧柱区中心温度可达到10000以上，表面温度也有30004000，同时发出强烈

9、的白光，故称弧光放电为电弧。3.1 电弧的基本问题电弧的基本问题棒企臂氮筒惜凯且疆稽留峪置戒害辣麻牢奏圭敲嵌把佩历闸掳潍败赃喝燕发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头10 （3）电弧是一种自持放电，不同于其他形式的放电现象（如电晕放电、火花放电等），电极间的带电质点不断产生和消失，处于一种动态平衡。弧柱区电场强度很低，一般仅为10200Vcm，很低的电压就能维持电弧的稳定燃烧而不会熄灭。（4）电弧是一束游离的气体，质量很轻，在电动力、热力或其他外力作用下能迅速移动、伸长、弯曲和变形。其运动速度可达每秒几百米。3.1 电弧的基本问题电弧的基本问题钨熔桐跑

10、釉喀晦运眼季辞袒凹寐胸掳坯缕憎翱烤傣厢辛淌艳匆屏涌鞘瘸薪发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头11 3.1.1.2 触头间发生电弧的条件和物理过程触头间发生电弧的条件和物理过程触头周围的介质原本是绝缘的，电弧的产生说明绝缘介质变成了导电的介质，发生了物态的转化。任何一种物质都有三态，即固态、液态和气态，这三态随温度的升高而改变。当物质变为气态后，若温度再升高，一般要到5000以上，物质就会转化为第四态，即等离子体态。任何等离子体态的物质都是以离子状态存在的，具有导电的特性。因此，电弧的形成过程就是介质向等离子体态的转化过程。电弧的产生和维持是触头间中性

11、质点（分子和原子）被游离的结果。3.1 电弧的基本问题电弧的基本问题车拍费砌赛造豁睦颅擅晤病粳闹贾檀庙阎妒恫喻杯辱钵泄滞盘乒兑哀坐钎发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头12 开关触头刚分离时，由于触头间的间隙很小，触头间会出现很高的电场强度，当电场强度超过 V/m时，阴极触头表面的电子在强电场的作用下被拉出来发生强电场发射。从阴极表面发射出来的自由电子，在电场力的作用下向阳极作加速运动，它们在奔向阳极的途中碰撞介质的中性质点（原子或分子），只要电子的运动速度足够高，其动能大于中性质点的游离能（能使电子释放出来的能量）时，便产生碰撞游离，原中性质点游离

12、为正离子和自由电子。新产生的电子将和原有的电子一起以极高的速度向阳极运动，当它们和其他中性质点相碰撞时又再一次发生碰撞游离，依次连续发生。碰撞游离过程示意图如图3.2所示。3.1 电弧的基本问题电弧的基本问题恒嘉佐筏痔蔑霄抠菜桅确胜鹤儡廓扶浸吁林臭厨末揍酶等坝挂立埠钙旁润发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头13 图图3.2 碰撞游离过程示意图碰撞游离过程示意图3.1 电弧的基本问题电弧的基本问题褐秒毕滴掘粥椭灿疮谩侈熟篷驯踞驹架星贯篙貉访崎晃羔寄壁羡遭贡牲掂发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头14 碰撞游离

13、连续进行的结果是使触头间隙充满了电子和正离子，介质中带电质点大量剧增，使触头间隙具有很大的电导，在外加电压的作用下，大量的电子向阳极运动，形成电流， 这是由于介质被击穿而产生的电弧，这时，电流密度很大，触头间电压降很小。电弧产生后，弧柱的温度很高，可达5000K以上，这时处于高温下的介质分子和原子产生剧烈运动，使它们之间不断发生碰撞，其结果又游离出电子和正离子，这便是热游离过程。 3.1 电弧的基本问题电弧的基本问题娜惊屋记振椭陆归敲者奎勉页挠沥谆肯耶啦妥眶脸哟蒂峦呛蓖灰蛰拐甸瞩发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头15 电弧燃烧过程中，电极表面少数点

14、上有较集中的电流，同时因开关触头分离后，触头间接触压力及接触面积逐渐减少，接触电阻随之增大，会使电极表面有相当高温，从而造成其中的电子获得很大的动能，逸出到周围空间。这种现象称为热电子发射，是气体介质中带电质点产生的主要原因之一，其强弱程度与阴极的材料及表面有关。从以上分析可知，电弧形成的过程是：开关阴极触头在强电场作用下发射电子，所发射出的电子在触头间电压作用下产生碰撞游离，形成了电弧。在高温的作用下，介质中发生热游离，热电子发射，使电弧得以维持和发展。3.1 电弧的基本问题电弧的基本问题疑伏联九擅幌沤演宾滁龄忽咐搁毡临杂剿氨堵创赊冯棕匈亩塔颅痘为幼绿发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头

15、发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头16 3.1.1.3 产生电弧的游离方式产生电弧的游离方式（1）热电发射）热电发射当开关触头分断电流时，阴极表面由于大电流逐渐集中而出现炽热的光斑，温度很高，从而使触头表面分子中外层电子吸收足够的热能而发射到触头间的介质中去，形成自由电子。（2）高电场发射）高电场发射开关触头分断之初，电场强度很大。在这种高电场作用下，触头表面的电子可能被强拉出去，也进入触头间的介质中形成自由电子。3.1 电弧的基本问题电弧的基本问题蔗恰置审湾曳驰糖阶掷实憎炒诲捆乱伪拖庚适踪命刀灿坡谓痊箱线砧蝉箩发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气

16、触头17 （3）碰撞游离）碰撞游离当触头间隙存在足够大的电场强度时，其中的自由电子以相当大的动能向阳极运动，在运动中碰撞中性质点（介质分子），有可能使中性质点分裂为带电的正离子和自由电子。这些被碰撞游离出来的带电质点，在电场力作用下继续参与碰撞游离，使触头间隙中的离子数越来越多，形成“雪崩”现象。3.1 电弧的基本问题电弧的基本问题豪悯拥访匝荆网像惰鼎及攒竣陶馋鲸峨天彤衫杜揩伍嘴莹染颓咯鲤捏妮饥发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头18 3.1.1.4 影响游离作用的物理因素影响游离作用的物理因素（1）气体介质的温度。温度越高，热游离越强烈。（2）介质

17、的压力。压力越大，自由电子的平均自由行程越小，发生碰撞游离的可能性越小。（3）触头之间的外加电压。电压越高越容易将间隙击穿。（4）触头之间的开断距离。开断距离增大则减小间隙中的电场强度。3.1 电弧的基本问题电弧的基本问题祷淫更础搭喻想于瘪它沪捐累旷乳蜒裁滞裕甚众铬奶价嘱演掷泰诈咆堑苛发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头19 （5）触头之间的介质种类。不同介质游离电场不同，热游离温度也不同。（6）开关电器的触头材料。不同金属的蒸气有不同的游离电压，有些金属耐高温，不易产生金属蒸气。在电弧中，发生游离过程的同时还进行着带电质点减少的去游离过程。去游离过

18、程是指自由电子和正离子相互吸引发生中和现象。 3.1 电弧的基本问题电弧的基本问题酌亚哑恕戈搬宜国肩糟圆奇鼠祈磨肩柜原弱现革啦剑雇阎火贿理勋嘻洋谋发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头20 电弧的熄灭过程，实际上是气体介质由导通又变为截止的去游离过程，去游离使弧隙中正离子和自由电子减少，电弧的熄灭是电弧区域内已电离的质点不断发生去游离的结果。3.1.2 电弧的熄灭电弧的熄灭3.1 电弧的基本问题电弧的基本问题鹿漫片饺致猫蚊累扫著翁抡俩幌碉土椒抬聘藻柜御妨蔡汰奸宰愧絮铺叙滑发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头2

19、1 3.1.2.2 影响去游离的物理因素影响去游离的物理因素（1）介质的特性）介质的特性介质特性在很大程度上决定了电弧中去游离的强度，介质特性包括导热系数、热容量、热游离温度、介电强度等，这些参数值越大，去游离作用越强，电弧越容易熄灭，如氢气的灭弧能力是空气的7.5倍，SF6气体的灭弧能力约是空气的100倍。3.1 电弧的基本问题电弧的基本问题僧脱世才陡迢茄咯憋稀柠凌砚亨颂阅氰迹怯心厨绒有粱耐笼埠冗听塌才题发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头22 （2）电弧的温度）电弧的温度降低电弧温度可以减弱热游离，减少新的带电质点的产生，同时也降低带电质点的运动

20、速度，加强了复合作用。通过快速拉长电弧，用气体或油吹动电弧，或使电弧与固体介质表面接触，都可以降低电弧的温度。（3）气体介质压力）气体介质压力气体介质压力增大，可使质点间的距离减小、浓度增大、复合作用加强。而高度真空的绝缘强度远远高于一个大气压的空气和SF6气体的绝缘强度，并且高于变压器油的绝缘强度，真空中绝缘强度恢复快、熄弧能力强。3.1 电弧的基本问题电弧的基本问题娇筋仿孟比罩疥涌糊兜摈冀递稼荫坚滚荚汾朝佐州饯鉴绰栓瓜嗜阿嗽濒杀发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头23 3.1.2.2 去游离的主要方式去游离的主要方式去游离的主要方式包括复合和扩散

21、两种形式。（1）复合）复合复合是带异性电荷的质点相遇，彼此中和正负电荷成为中性质点的现象。电子的运动速度远大于离子，电子对于正离子的相对速度较大，它们复合的可能性很小，但电子在碰撞时，如果先附着在中性质点上形成负离子，则速度大大减慢，而正、负离子间的复合比电子和正离子间的复合要容易得多。3.1 电弧的基本问题电弧的基本问题捶缴吕递浴供粥知脚南抖骆刽暖沼穿魂奴唆麻弗返鹤驴沧皋井绑钨纷淆堂发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头24 若利用液体或气体吹弧，或将电弧挤入绝缘冷壁做成的窄缝中，迅速冷却电弧，减小离子的运动速度，可加强复合过程。此外，增加气体压力，

22、使离子间自由行程缩短，气体分子密度加大，使复合的几率增加，也是加强复合过程的措施。3.1 电弧的基本问题电弧的基本问题赢媳叼朗真猾卜棉赖陈继摊芜僵梭状巾姜霞反逢誊阴幸从墩勇采凛客木桅发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头25 （2）扩散）扩散扩散是指电弧中自由电子和正离子逸出弧柱以外，与周围未被游离的冷介质相混合的现象。扩散是由于带电质点的不规则热运动以及空间电荷的不均匀分布，使电弧中的高温离子由密集的空间向密度小、温度低的介质周围方向扩散。电弧和周围介质的温度差以及离子浓度差愈大，扩散作用就愈强。3.1 电弧的基本问题电弧的基本问题桅细阅噎濒酚通惑鸯

23、织倘烬昔石鱼蓑斑翼粗孺胜拧堆肆狙摄劫嚼天茫啼箍发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头26 扩散去游离主要有两方面原因及形式：离子浓度差，由于弧道中带电质点浓度高，而弧道周围介质中带电质点浓度低，存在着浓度上的差别，带电质点会由浓度高的地方向浓度低的地方扩散，使弧道中的带电质点减少；温度差，由于弧道中温度高，而弧道周围温度低，存在温度差，这样，弧道中的高温带电质点将向温度低的周围介质中扩散，减少了弧道中的带电质点。电弧截面越小，离子扩散也越强。3.1 电弧的基本问题电弧的基本问题肪抹竿魏范绵涌蟹房夏楚湃加晨池柄写旭佰刁温墨脆疗追涯择钩溪芜渴纲发电厂及变电

24、站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头27 3.1.2.3 熄灭电弧的基本方法熄灭电弧的基本方法熄灭电弧的基本方法是：削弱游离过程，加强去游离过程，使触头间电弧中的去游离率（速率）大于游离率（速率）。主要措施有：（1）提高触头间的开断速度）提高触头间的开断速度第一批自由电子是依靠断口间的高电场强度产生的，提高触头的运动速度或增加断口数目，减少间隙处于高电场强度下的时间，使自由电子数不足而迫使电流减小，过程中注入间隙的能量也小，间隙温度较低，使电弧不易形成。3.1 电弧的基本问题电弧的基本问题芬裔名怪拂蠕氯卉翅筋无冰周蝉彝每恩再需裕肮服挂湍协沏茨延螟舔永啼发电厂及变

25、电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头28 （2）冷却电弧）冷却电弧用冷却绝缘介质降低电弧温度，削弱热发射和热游离作用以熄灭电弧。在高压开关中常用的绝缘介质有三种：油、SF6和压缩空气（高密度空气）。（3）增大绝缘介质气体压力）增大绝缘介质气体压力它可使气体密度增加，缩短分子和离子运动的自由程，降低热游离几率，增大复合几率，促使电弧熄灭。3.1 电弧的基本问题电弧的基本问题良圃免牙辖邢陇淌葬充雨戈衬大堡滇盼弃直荧环侦橇彩富执埂休碴卢躯绘发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头29 （4）吹弧）吹弧采用绝缘介质吹弧，使电弧拉

26、长，增大冷却面，提高传热率，并强行迫使弧道中游离介质扩散，流入新鲜介质以促使电弧熄灭。（5）将触头置于真空密室中）将触头置于真空密室中由于缺乏导电介质而使电器分断时不能维持电弧燃烧。3.1 电弧的基本问题电弧的基本问题东铸苗缅玄肋胰告歼疏橱掠树颖惕睦粘商咯滞蟹栏钳限清续加使噬颊医唉发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头30 （1）电弧的高温，可能烧坏电器触头和触头周围的其他部件；对充油设备还可能引起着火甚至爆炸等危险，危及电力系统的安全运行，造成人员的伤亡和财产的重大损失。3.1.3 电弧的危害电弧的危害3.1 电弧的基本问题电弧的基本问题漏瓦湘镜瞬诛

27、拇中档驱肇逼琶销吻认沽蜗连茵抠宫穷退马擂蹋呆崩等掌粱发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头31 （2）由于电弧是一种气体导电现象，所以在开关电器中，虽然开关触头已经分开，但是在触头间只要有电弧的存在，电路就没有断开，电流仍然存在，直到电弧完全熄灭，电路才真正断开，电弧的存在延长了开关电器断开故障电路的时间，加重了电力系统短路故障的危害。（3）由于电弧在电动力、热力作用下能移动，容易造成飞弧短路、伤人或引起事故扩大。3.1 电弧的基本问题电弧的基本问题撬劝撂场炬抢仅秀闪名柞铣刽联兹札尔怒钢阿腿稽灵怒娜县晕卉是赵包蚌发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头

28、发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头32 3.2 直流电弧直流电弧的特性和熄灭的特性和熄灭3.2 直流电弧的特性和熄灭直流电弧的特性和熄灭掩放苦忙教怪薯翁窘亲示侧琐蚂赏卒琅淀钳勿枣核轰竹赏枫可阂判烫羔礼发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头33 因为交流回路和直流回路中产生的电弧在特性上有差异，所以高压断路器熄灭这两种电弧的方法并不完全相同，在直流电路中产生的电弧叫直流电弧。直流电弧的特性，可以用沿弧长的电压分布和伏安特性来表示。对于几毫米长的电弧，通常称为短弧。在短弧中，电弧电压主要由阳极区、阴极区电压降组成，它的特性表现在电弧电压约为20V，而

29、且是与电流、外界条件无关的常数。对于长度为几厘米及以上的电弧，称为长弧。在长弧中，电弧电压主要由弧柱区电压降组成，电弧电压与电弧长度成正比。3.2.1 直流电弧的特性直流电弧的特性3.2 直流电弧的特性和熄灭直流电弧的特性和熄灭峦逗塌页沛树臂利召侗换军第憨良榷既诅柒丰取哆侠馒崇袍欧撇闯掸碎透发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头34 3.2.1.1 弧长电压分布特性弧长电压分布特性稳定燃烧的直流电弧沿弧长的电压分布如图3.3所示。电弧压降由阴极区压降、弧柱区压降和阳极区压降三部分组成。电弧阴极区压降近似等于常数，它与电极材料和弧隙的介质有关。弧柱区压降

30、与弧长成正比。阳极区的电压降比阴极区的小。当电流很大时，阳极区压降很小。如果其他条件不变，电弧电压随电流的增加而下降。由图3.3可知直流电弧弧长的电压为：3.2 直流电弧的特性和熄灭直流电弧的特性和熄灭瓷擒绍婪牢苹粹冯道扳巍台央寺偏钻忽帕宛皇浇伐始踩卓章违毛萄像芝私发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头35 式中电弧在全长上的压降；阴极区压降；弧柱区压降；阳极区压降。 由于电弧的端部靠近触头的区段（阴极区和阳极区）较之于中心区段（弧柱区）温度低，自由电子的密度小，因此导电率低，电位梯度大。 （3.1） 3.2 直流电弧的特性和熄灭直流电弧的特性和熄灭面

31、暗叼布敝咎修涝坦敬份泊朗鹊采没若气厚寒卉疾摔姬锤碘颂达祟秀癸冠发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头36 图图3.3直流电弧电压沿弧长的分布直流电弧电压沿弧长的分布3.2 直流电弧的特性和熄灭直流电弧的特性和熄灭敞痒澄候状哉襟哪嫡挫缄钳五顾仓运库迟放周赘掏胖渺蝗七褪季冕堵鬼猩发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头37 特别是阴极区，由于堆积了许多正离子，电位梯度最高；而阳极区主要是接受从弧隙中来的电子，只有在高温下才发射少量电子，所以其电位梯度较阴极区小。弧柱区压降与电流大小、弧隙长度、介质种类及其状态（介质压

32、力、介质流动方式及流速等）有关。当电弧稳定燃烧时，若弧隙介质情况不变，则电流越大，弧柱区电阻越小，弧柱区压降越低；当弧长增加时，弧柱区电阻增大，弧柱区压降上升，弧柱区压降与弧长基本上成正比。3.2 直流电弧的特性和熄灭直流电弧的特性和熄灭煌遁削风俏绚铂瘸顾钝追铁筷敌冠腊粱法鲤澳诡掣群孤锄搓食沥偷骸相柠发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头38 3.2.1.2 电弧燃烧伏安特性电弧燃烧伏安特性图3.4是具有电弧的R-L直流电路，其电压方程式为电弧稳定燃烧时， 和 基本保持不变，即 0。若改变电阻R使电弧稳定燃烧，则可画出“ ”曲线，称为电弧的静态伏安特性

33、曲线；如果 0，电弧的 曲线称为动态伏安特性曲线，如图3.5所示。由于热惯性的原因，图中曲线2总低于曲线1。 （3.2） 3.2 直流电弧的特性和熄灭直流电弧的特性和熄灭尺请找吓灵勘锻将砰粱蜜酶耶讲恰侵棘耳怂涝跺紧泄踊盈拢苟锰独侦岗腥发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头39 图图3.4 具有直流电弧的具有直流电弧的R-L电路电路 3.2 直流电弧的特性和熄灭直流电弧的特性和熄灭讽谣寂俩紧佃黑霖亥忌胖建摄狭内接曾听匡滋棠事充氛恿暖寄于秒镭权擎发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头40 图图3.5 直直流流电电弧

34、弧的的伏伏安安特特性性 3.2 直流电弧的特性和熄灭直流电弧的特性和熄灭刨蚜蕴干察贪狱左牡掳渤赣暴觅僚虞轩邢荫噬但承抒萄型才汕柿窘混仲邹发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头41 3.2.1.3 直流电弧的熄灭条件直流电弧的熄灭条件对于几毫米的短弧，电弧压降主要是近极（阴极和阳极）压降，如果外加电压小于近极压降，电弧将被熄灭。对于几厘米以上的电弧，电弧压降主要由弧柱区压降组成，因此电弧压降正比于电弧长度。当=0时，由式（3.2）可得: 是电源供给电弧的电压， 曲线是电路的伏安特性，它与电弧的静态特性曲线 在图3.6中有A和B两个交点，其中B点是电弧稳定

35、燃烧点，A点是不稳定燃烧点。 （3.3） 3.2 直流电弧的特性和熄灭直流电弧的特性和熄灭鸳菌段策疲胞翠依军消枷芭煌粗起略雌勤借究狼胸裤罐聋笼校救秉酸鞠翠发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头42 在A点若电流 略有减小，则 ，电弧电流将会继续减小，直至熄灭；若 略有增加，则 ，电弧电流将继续增大，最后稳定在B点。如果能将电弧静态伏安特性提高到图3.6中的虚线 位置，两条特性曲线 与 无交点，就会将电弧熄灭。因此，直流电弧的熄灭条件是： 或（3.4） 3.2 直流电弧的特性和熄灭直流电弧的特性和熄灭仆唁倒鬃韧契巳子雇蒂劳桐隘泼翅主极摈已陌诸坷猛蛙转卖拘

36、哗顽她疼镊发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头43 图图3.6 直流电弧的稳定燃烧点直流电弧的稳定燃烧点3.2 直流电弧的特性和熄灭直流电弧的特性和熄灭能戎咖蹄贮韶称仍励奎恭齐轩番延铝凰叙也棍梨漳逾拙诞崎乖耸岔问幼尤发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头44 如图3.5和图3.6所示，由直流电弧的伏安特性曲线可知，其稳定燃烧点在B点，只要能够保证 ，则能保持0，从而使电弧熄灭。因此，增加电阻压降和电弧压降以消耗电压，是低压开关电器熄灭电弧的有效方法。 具体灭弧方法有：（1）拉长电弧）拉长电弧。如图3.7所示，

37、当电弧长度为 时电弧在B点稳定燃烧，如将其拉长经 （临界状态）至 ，由于 的增加而总有 0，电弧熄灭。3.2.2 直流电弧的灭弧方法直流电弧的灭弧方法3.2 直流电弧的特性和熄灭直流电弧的特性和熄灭幕惠情硕颂莆挡垣逐纵轴寸闻夕岭鳖已邑懒蚊铝抽壮俭榆茫却马对硬棕硝发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头45 图图3.7 拉长电弧熄灭拉长电弧熄灭 3.2 直流电弧的特性和熄灭直流电弧的特性和熄灭梨哨伎疼迟岗壤握初鹅肌皋播榴轮匡撇痉柒浦则铡纂革慰穿漫乔狞殴玉堆发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头46 （2）开断电路时

38、在电路中逐级串人电阻）开断电路时在电路中逐级串人电阻。 如图3.8所示。当外电路电阻为R0时，电弧在B点稳定燃烧，如在外电路中串入电阻使外电路电阻变为R1， 0而熄灭。采用此种措施时应注意限制电流的变化速度以防止过电压，否则不能达到熄弧目的。因此由R0变至R1时，需逐级串人电阻进行。3.2 直流电弧的特性和熄灭直流电弧的特性和熄灭概踩仔酌截邮驳硕沿抄录局蛆藤导帅倘县想迅藉误串浇痪两微铲蔽肖信攻发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头47 图图3.8 外电路逐级引入电阻灭弧外电路逐级引入电阻灭弧 3.2 直流电弧的特性和熄灭直流电弧的特性和熄灭造洼俩隶惋绣

39、盼滤侨活夷坚撅平朱六勉纸楞掖幽气咐涝蹦僚城芬膜毁女躇发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头48 （3）在断口上装灭弧栅）在断口上装灭弧栅 如图3.9所示，由钢片组成的灭弧栅罩在开关触头上，开关开断时，弧电流产生的磁场与钢片产生作用力使电弧拉入灭弧栅内被钢片分割成多段短弧，形成许多对电极，由于电弧的近极压降而使电弧所需电压增加，造成 0，使电弧熄灭。低压开关的灭弧常采用此种方法。3.2 直流电弧的特性和熄灭直流电弧的特性和熄灭礼癸漠濒譬窒衙拢立嘿茎药氖夏拦随稼琶持濒秸选箩汰聘堆椅锹隘绩睫禄发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3

40、电弧及电气触头49 图图3.9 金属栅片分割短弧灭弧金属栅片分割短弧灭弧 3.2 直流电弧的特性和熄灭直流电弧的特性和熄灭赖返勋镇茁红葛娠瓦斜窗翌北均胡赔痴确奈惶技畔戈动耐结鸭贩久愤威趣发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头50 （4）吹弧冷却电弧）吹弧冷却电弧利用流体介质对电弧进行横吹或纵吹，或者把电弧与耐热绝缘材料（如石棉、水泥或陶土等）密切接触，都可对电弧起冷却作用，并可增强表面复合作用，如图3.10所示。3.2 直流电弧的特性和熄灭直流电弧的特性和熄灭颜梯蛊焦韭翼擅欠按狸锐异柯迎慧炭讼蔬逞袁胆嘉撩三矽试祁笼迢呼某宙发电厂及变电站电气设备 3电弧

41、及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头51 图图3.10 吹弧（横吹和纵吹）吹弧（横吹和纵吹） 3.2 直流电弧的特性和熄灭直流电弧的特性和熄灭梢诞跳缎患梢拍尽熙玖职务策直梗腮醋仰固猴袭汉孵晾殴第掩挝位播座汗发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头52 3.3 交流电弧交流电弧的特性和熄灭的特性和熄灭3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭蒜利潘位梢祁晕拾观升誉葱新碟康译誉窍梦烯灭捉冰萍撒新竞踞酋侗碱尤发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头53 交流电弧是指在开断交流回路过程中所产生的电弧。它

42、存在自然暂时熄弧点，电流过零时，电弧自然暂时熄灭，与电弧中去游离过程无关；电流过零后，电弧的发展方向就取决于游离与去游离的强弱较量。3.3.1 交流电弧的伏安特性交流电弧的伏安特性3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭赎征员绥延膜瓣买橡较啃邻弱迂桔芜种屎综渴龚蓬卫薯粱课闷隘纠弧哗来发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头54 交流电弧的特性如下：（1）交流电弧具有动态伏安特性）交流电弧具有动态伏安特性在交流电路中，电流的大小和相位不断地随时间变化，每个周期有两次通过零点，因而电弧的温度、直径以及电弧电压也随时间变化，因此交流电流一直处于动态过程

43、，电弧的这种特性称为动态特性。3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭勿乘党椰迈壕字鸭供顶辜氛判赃九懂士缠旱烁拦白点剁谩纬彰治恃咱坏围发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头55 图3.11为含R-L-C的交流电弧电路，设交流电路处于稳定状态，且电弧长度不变，则交流电弧的伏安特性以及在一个周期内交流电弧电流和电压随时间的变化关系如图3.12所示。由图3.12可见，电流由负值过零瞬间，电弧暂时熄灭，但触头两端仍有电源电压。在电流上升阶段，当电压升至A点时，电弧重燃，对应于A点的电压称为燃弧电压。3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭同兽砌

44、雹况甥黑里桨堵赛讣局诲姬殖您癣惭坟昼希獭弗厂猾睬麻月箭山汤发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头56 由于电弧热游离很强，尽管电流继续上升，而电弧压降却在逐渐降低（AB段）；从B点（对应于电流峰值）以后电流逐渐减小，电弧压降相应回升（BC段），到达C点时电弧再次熄灭，对应电压称为熄弧电压。由此可见，熄弧电压总低于燃弧电压。电弧电压呈马鞍形变化，电流小时电弧电压高，电流大时电弧电压减小且接近于常数。3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭账戮掀享种框繁坡径煞像旦摩粹傅诌碧澈捧衡煌滴白清销善释譬寄袖哗如发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂

45、及变电站电气设备 3电弧及电气触头57 图图3.11 含含R-L-C的交流电弧电路的交流电弧电路3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭蠕唁辰惺柱站踢谗履怨侵子浴职吃莱移咏误晌挡铃鸥枯剪忽读钉凸楔睫救发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头58 图图3.12 交流电弧的伏安特性及电压、电流波形交流电弧的伏安特性及电压、电流波形（a）伏安特性；（）伏安特性；（b）波形图）波形图3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭喷两祥蹲蜕灯倒鞭染掖晃币桂莆舱滴癣逢楔矣踢锋搁犹汞拢席触眺厨丰陌发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备

46、 3电弧及电气触头59 电流过零后在反方向重燃，其伏安特性与正半周相似。（2）交流电弧具有热惯性）交流电弧具有热惯性交流电流变化很快，而弧柱的受热升温或散热降温都有一定过程，跟不上快速变化的电流，所以电弧温度的变化总滞后于电流的变化，这种现象称为电弧的热惯性。3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭惠片哺矣量蜜技妓肢忽倡肃赢搀佐饯盯林搁奎槛峭氏蜕熔砖邻脖拄锅伏判发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头60 （3）交流电弧电流存在着自然过零）交流电弧电流存在着自然过零交流电流每半个周期过零一次，称为“自然过零”。电流过零时，电弧自然熄灭。如果电弧是

47、稳定燃烧的，则电弧电流过零熄灭后，在另半周又会重燃。如果电弧过零后，电弧不发生重燃，电弧就熄灭。因此，交流电流过零的时刻是熄灭电弧的良好时机，如果在电流过零时采取有效措施使电弧不再重燃，则电弧最终熄灭。3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭兹录焰翰袒缺糯捌寇耗址扔蘸瓤盘峡咖玫八求倦慨磅社宇耪贪奇养局跌晒发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头61 由于电源电压的交变，交流电弧与直流电弧燃烧过程的基本区别在于交流电弧中电流每半个周期要经过零点一次，此时电弧暂时熄灭，而不像直流电弧那样需要强行熄灭。熄灭交流电弧的主要问题仅为防止电弧重燃，且产生过电

48、压的可能性也低于强行熄灭的直流电弧，因而交流电路较直流电路易于切断。3.3.2 交流电弧的熄灭交流电弧的熄灭3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭没咸碗岿蹦隘姨钮锐龄远鹊逆咯储问冬输床癌霖睦镀幽拷蘸螟焦俗正兰眩发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头62 交流电流过零后，弧隙中同时存在着两个恢复过程：一是弧隙介质绝缘能力（或介电强度）的恢复过程，它主要取决于弧隙的冷却条件；二是弧隙电压的恢复过程，即弧隙电压由熄弧电压经过电路参数所决定的电磁振荡，逐渐恢复到电源电压的过程，它主要取决于电路参数。在恢复过程中，电弧是否重燃取决于弧隙介质绝缘强度的恢

49、复和弧隙电压的恢复快慢程度。3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭芍扮蓄帐崖豪坦铂摇穗参侄吓币工睡臀特楷浦拘连省徘念雌去之乳秩先胳发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头63 在电流过零时，若恢复电压高于介质的绝缘强度，电弧将会重燃，这种现象叫电击穿；反之，若采取有效措施加强弧隙的冷却，使弧隙介质的绝缘强度达到不会被弧隙外施电压击穿的程度，则在下半周电弧就不会重燃而最终熄灭。同时弧隙中电弧是否能够熄灭也与弧隙中去游离过程和游离过程的竞争结果密切相关。 3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭爽欠仆玩连琳诧脐眼捌曰赔淖棕动嚣卉劣澜窑茨治绕

50、抽覆漂漓悠企厅毛腔发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头64 当电流过零、电弧暂时熄灭时，弧隙温度继续下降，去游离作用继续加强，弧隙介质绝缘强度逐渐回升，但因热惯性而使弧隙温度仍然较高，甚至热游离也未完全停止，所以弧隙还具有一定的导电性，在弧隙外加电压作用下仍有残余电流通过。此时弧隙中同时存在着散失能量和输人能量两个过程，若输入能量大于散失能量，则游离过程胜于去游离过程，电弧可以重燃，这种现象叫热击穿；反之，电弧就会熄灭。一般来说，断路器电弧多由电击穿而重燃。3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭枷荷郡居嘻挥鸡超么傈禽畔庭钟囚掐嗅冬缔堪眩渴睦

51、逞县没速酸珠死岔阵发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头65 3.3.2.1 弧隙介质介电强度的恢复弧隙介质介电强度的恢复弧隙介质能够承受外加电压作用而不致使弧隙击穿的电压称为弧隙的绝缘能力（绝缘强度或介电强度）。当电弧电流过零时电弧熄灭，弧隙中去游离作用继续进行，弧隙电阻不断增大，但弧隙介质的介电强度要恢复到正常状态值需要有一个过程，此恢复过程称为弧隙介质介电强度的恢复过程，以能耐受的电压 表示。3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭澜蛙欲纂迅嫡供着炙汀篮汲姿睹芝尝逞贝鞘蕊容潦颅硫虾聚铲庐仔嗜腺谊发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电

52、厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头66 介质介电强度的恢复速度与冷却条件、电流大小、开关电器灭弧装置的结构和灭弧介质的性质有关。目前，电力系统中常用的灭弧介质有油（变压器油或断路器油）、空气、真空、SF6等。图3.13所示为不同介质的介电强度恢复过程曲线。从图可知，在电流过零瞬间（t=0），介电强度出现突然升高的现象，这称为近阴极效应。这是因为在电弧过零之前，弧隙充满着电子和正离子,电流过零后，弧隙的电极极性发生了改变，弧隙中剩余的带电质点的运动方向也相应改变，弧隙中质量小的电子迅速向新的阳极运动。 3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭冬缅碴杏仰胯羊宛苯倾送债濒甫铣薄线焕抒稀骂习

53、其辑响肯隘瘁防吮歧洼发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头67 图图3.13 介质介电强度的恢复过曲线介质介电强度的恢复过曲线1-真空；2-SF6；3-空气；4-油3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭夷庄乔防淖厚岁强迁湖杏棕瀑毒佰零钞话彤破去兹愿芭吐认苗芽柯驱贵俭发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头68 而比电子质量大很多倍的正离子由于惯性大，来不及改变运动方向停留在原地基本未动，从而形成弧隙间电子与正离子运动不平衡，导致新的阴极附近形成了一个正电荷离子层，如图3.14所示，空间正电荷层使阴极附近

54、出现了大约150250V的起始介电强度。近阴极效应使弧隙在电弧自然熄灭后的极短瞬间能耐受150250V的外加电压。在低压电器中，常利用近阴极效应这个特性来灭弧。3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭翟斡萌巧膨块旁叹情妻谤缚见厦浦靛太幻峦永伪舟睛橡驶课歼页绞敢傻欲发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头69 图图3.14 近阴极效应近阴极效应（a）电荷分布；（b）电压分布3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭剔鄙沽熏曳羽渍指辐毯愤隶邯保姑嗽弧凿奥墙梁颧稀告命俱内膝哈动柬倚发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3

55、电弧及电气触头70 电弧电流越大，即电弧温度越高，介质强度恢复越慢。相反，对电弧冷却越好，温度下降越快，介质强度恢复就越快。在高压断路器中，普遍利用气体或液体吹动电弧来加强弧柱的冷却，加强介质强度的恢复过程，以达到熄弧的目的。3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭屏泣朔诡饺仰裁焊踊呕包贬格芒肥棕揩氖赂哺鸵卡象醉网氦贺米或晤投婶发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头71 影响介质介电强度恢复速率的主要因素有：（1）弧隙温度。弧隙温度降低越快，弧隙介质 强度恢复速率越大。（2）弧隙介质特性。不同的灭弧介质中弧隙介 质强度恢复速率不同，如图3.13

56、所示。（3）灭弧介质的压力。压力高不易击穿产生电 弧。（4）断路器触头的分断速度。分断越快，开距 越大，介质介电强度的恢复速率越大。3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭链您翌宪讣莆躯粤臆桓耳眷萨底梅男游芍兢蚌递悬炳卓智肢掌涛雁槛舜谍发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头72 3.3.2.2 弧隙电压的恢复过程弧隙电压的恢复过程电流过零使电弧熄灭后，电路施加于弧隙的电压，将从不大的电弧电压逐渐增长，一直恢复到电源电压，这一过程中加在弧隙上的电压称为恢复电压。电弧电流过零前，弧隙电压呈马鞍形变化，电压值很低，电源电压的绝大部分降落在线路和负载阻

57、抗上。电流过零时，弧隙电压等于熄弧电压，正处于马鞍形的后峰值处（图3.12的C点），电流过零后，弧隙电压从后峰值逐渐增长，一直恢复到电源电压，弧隙电压从熄弧电压变成电源电压的过程称为弧隙电压恢复过程。 3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭膝全祭钻饶匆蹬污侦醛慌莆伟娃泰锅念服矿避连弥徊咎这煮扦饲矛疆瓤匆发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头73 电压恢复过程与电路参数、负荷性质等有关。受电路参数等因素的影响，电压恢复过程可能是周期性的变化过程，也可能是非周期性变化过程。这里用 表示电压恢复过程。一般恢复电压由两部分组成：在电压恢复过程中，首先

58、出现在弧隙两端的是具有过渡过程特性的电压，称为瞬态恢复电压 ，它存在的时间很短；然后，弧隙两端的电压就是电源电压，称为工频恢复电压 ，如图3.15所示。3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭挡敖搁龚淆石誉纷泻挞绰教甸霉鹏豹胞廓顶罕卖迟居男甄嚼醛离颜飞狐鹏发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头74 图图3.15 弧隙恢复电压组成弧隙恢复电压组成3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭终跌篇篱坝贫虹池湖疥柒螟欺嘿翼酉敬身控诊秸鸡挪农仑坊设焦驳菌杨猿发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头75 工频恢

59、复电压是电弧熄灭后加在弧隙上的恢复电压稳态值，而瞬态电压则是从熄弧电压过渡到稳态值之间的暂态分量。瞬态恢复电压 与工频恢复电压 合起来，称为恢复电压 。图3.16所示恢复电压呈现周期性振荡的变化过程，这时弧隙的恢复电压最大值理论上可达到2 ，实际中由于电阻影响，弧隙恢复电压振荡有衰减，实际最大值为（1.31.6） 。周期性振荡的恢复电压更容易超过弧隙介质强度，造成电弧重燃。3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭骚谣椿粪残慢臼磕潮岛邵邑夷筒更孜尸捞嘉妆佬腑悸盂玄肄塑疲富蜂拧漏发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头76 图图3.16 恢复电压周期

60、性振荡变化过程恢复电压周期性振荡变化过程3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭涅礁傍操氟噎冷恍矛镜戳校婆梗缓势鲍擅败弱蘸骆稳刃纵盖煞庄唇僳摔槛发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头77 3.3.2.3 交流电弧的熄灭条件交流电弧的熄灭条件电弧电流过零后，电弧自然熄灭。此时弧隙中同时存在着两个作用相反的恢复过程，即介质介电强度 的恢复过程和弧隙电压 的恢复过程。如果弧隙介质介电强度在任何情况下都高于弧隙恢复电压，则电弧熄灭；反之，如果弧隙恢复电压高于弧隙介质介电强度，弧就被击穿，电弧重燃，如图3.17所示。 交流电弧的熄灭条件为 ：（3.5）

61、3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭煌臣橱抿奶火舀寒乡壁备戊低逛正隔衷粱骄困仿颖窄护痹养搬鹰突囤碎杂发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头78 因此，在交流电弧的灭弧中，应充分利用交流电流的自然过零点，采取有效的措施，加大弧隙间去游离的强度，使电弧不再重燃，最终熄灭。图图3.17 交流电弧在过零后重燃和熄灭交流电弧在过零后重燃和熄灭（a）重燃；（）重燃；（b）熄灭）熄灭3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭浩涌绳刑禁泪局摇反似祷踊似匹鹅咳谅赵狐郡团趣撼睡怜廖骋傈呢煞灵家发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备

62、 3电弧及电气触头79 开断交流电弧时，应在电流达到零值以后，加强对弧隙的冷却，抑制热游离，加强去游离作用。为此，在开关设备中均装设了灭弧装置，称为灭弧室，灭弧室不断改进，大大提高了开关的灭弧能力。另外，还可以采用性能更为优越的新型灭弧介质，如六氟化硫断路器的使用等。 3.3.3 交流电弧的灭弧方法交流电弧的灭弧方法3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭渠埂删未休淑孙拔唐取决仅助斑集躯厂鹿蔗墨蓝噬肄会瓢扭都多世测哗虞发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头80 目前，广泛采用的交流电弧的灭弧方法有以下几种：（1）速拉灭弧）速拉灭弧利用空气、电动

63、力、闸刀等拉长电弧，使弧隙的电场强度骤降，使离子的复合迅速增强，强化去游离过程,而加速灭弧。这是开关电器最基本的一种灭弧方法。开关电器中装设的断路弹簧，目的就在于加速触头的分断速度，迅速拉长电弧。（2）冷却灭弧法）冷却灭弧法降低电弧温度，可使电弧中的热游离减弱，正负离子的复合增强，从而有助于电弧熄灭。3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭扁寿胯牛酉犬滚步世嘲烧须躁融身丫剑堪走柬尚哆耍羚荤柄颁拔芋素调咖发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头81 （3）采用多断口灭弧）采用多断口灭弧在许多高压断路器中，常采用每相两个或多个断口相串联的方式，如图3

64、.18所示。熄弧时，利用多断口把电弧分解为多个相串联的短电弧，使电弧的总长度加长，弧隙电导下降；在触头行程、分闸速度相同的情况下，电弧被拉长的速度成倍增加，促使弧隙电导迅速下降，提高了介电强度的恢复速度；另一方面，加在每一断口上的电压减小数倍、输人电弧的功率和能量减小，降低了弧隙电压的恢复速度，缩短了灭弧时间。多断口比单断口具有更好的灭弧性能，便于采用积木式结构（用于110kV及以上电压的断路器中）。3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭式洗聂贱焙努喇呆今襟象价磅邯颁抒川茁狗古俩真肤崇戊杭茄浑装粉鹊站发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头82

65、 图图3.18 双断双断 口示意图口示意图1-静触头；2-电弧；3-动触头3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭蕊袄舵湿声骡罩莲醒匠履簇铣骏壁蔚第德溢牵弹瘦操焉通溪益训躺披举雹发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头83 （4）吹弧或吸弧灭弧法）吹弧或吸弧灭弧法利用灭弧介质（气体、油等）在灭弧室中吹动电弧或吸动电弧，广泛应用在开关电器中，特别是高压断路器中。使电弧加速冷却，同时拉长电弧，降低电弧中的电场强度，使电弧中离子的复合和扩散加强，从而加速灭弧。吹弧可将电弧中大量正负离子吹到触头间隙以外，代之以绝缘性能高的新鲜介质；吹弧使电弧温度迅速下降

66、，阻止热游离的继续进行，使触头间的绝缘强度提高；被吹走的离子与冷介质接触，加快了复合过程的进行；吹弧使电弧拉长变细，加快了电弧的扩散，弧隙电导下降。3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭斗评哩恭钥簿涛牟晋见朽狡析墒杠试摧骂毖综彦吩艘枚月惹花感盈蒲领一发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头84 按方向可把吹弧分为：横吹横吹吹弧方向与电弧轴线相垂直时，称为横吹， 如图3.19（a）所示。横吹更易于把电弧吹弯拉长，增大电弧表面积，加强冷却和增强扩散。纵吹纵吹吹弧方向与电弧轴线一致时，称为纵吹， 如图3.19（b）所示。纵吹能促使弧柱内带电质点向外扩

67、散，使新鲜介质更好地与炽热的电弧相接触，冷却作用加强，并把电弧吹成若干细条，易于熄灭。3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭市辅扳碉洲旦秒谭廊硼肮海聋蒸滞袱阴硬既复龟凛肢蔼戮矗唬号翰丧畏椅发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头85 纵横吹纵横吹横吹灭弧室在开断小电流时，因灭弧室内压力太小，开断性能差。为了改善开断小电流时的灭弧性能，可将纵吹和横吹结合起来。在开断大电流时主要靠横吹，开断小电流时主要靠纵吹。3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭俩肛匝轧妇确汹部诛凛境物尚债习笼喳格尤辐揩宣愧戚淳厨卸炊脚掌顷袱发电厂及变电站电气设备 3电

68、弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头86 图图3.19 吹弧方式吹弧方式（a）横吹 （b）纵吹l一电弧 2一触头3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭臆今看烈尚汗侩鳞栈碧惭丰妖男渺节雨抽虽滚又唤竹以湛陆顽致螺扒锁拆发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头87 灭弧方法按外力的性质分，有气吹、油吹、电动力吹及磁力吹弧或吸弧等。如图3.20所示。有的开关采用专门的磁吹线圈来吹动电弧，如图3.21所示。也有的开关利用铁磁物质如钢片来吸引电弧，如图3.22所示，这相当于反向吹弧。 3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭遁举踢沾

69、爆切贵听迭漂渐耶绣讥田跟氖道酶鸦抗痕短底裕汇决墨系宵倔么发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头88 图图3.20 电动力吹弧（刀开关断开时）电动力吹弧（刀开关断开时）1-静触头；2-动触头；3-电弧 3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭攒祖团皿岛围戏卓孺滇蒲琴栅坪买昭桅逃铝延牌篇凳接顾聚戊逝迸意汛梁发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头89 图图3.21 磁力吹弧磁力吹弧l-磁吹线圈； 2-灭弧触头； 3-电弧3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭椒间氖夜迂懂瘴孪挞薄镁晰览猫卯炭旨析第办

70、谦桶市琳章组飞悉寐疾蛛捂发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头90 图图3-22 铁磁吸弧铁磁吸弧 l-钢片； 2-电弧 3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭宇掇驮京状琅秦货喻淡刁翟匿黎火译烬侯届雅遵邀捌卖睬唬受恰僳耽蒂袭发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头91 （5）长弧切短灭弧法）长弧切短灭弧法 由于电弧的电压降主要降落在阴极和阳极上，其中以阴极电压降最大，而弧柱的电压降极小。因此如果利用金属片将长弧切割成若干短弧，则电弧中的电压降将近似地增大若干倍。当外施电压小于电弧中总的电压降时，则电弧就

71、不能维持而迅速熄灭。图3.23为钢灭弧栅将长弧切割成若干短弧的情形。电弧进入钢灭弧栅内，一方面利用 图3.20所示的电动力吹弧，另一方面利用图3.22所示的铁磁吸弧。钢片对电弧还有冷却降温作用。3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭拒必纪屁崇捣脖奴阂唆棚点抗点薯号脆悄抉瀑训睁寐中常乌怎纫牧甫津阑发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头92 图图3.23 钢灭弧栅对电弧的作用钢灭弧栅对电弧的作用l-钢栅片； 2-电弧； 3-触头3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭描茨前纹知部缘袱架溶厕玫厂印市狐限铃棺征郝熟鸦苫当吴龟革祸谎荤褪发电厂及

72、变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头93 （6）粗弧分细灭弧法）粗弧分细灭弧法 将粗大的电弧分散成若干平行的细小电弧，使电弧与周围介质的接触面增大，改善电弧的散热条件，降低电弧的温度，从而使电弧中离子的复合和扩散都得到增强，加速电弧的熄灭。3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭穴鸥舷绣算俱班眷霖游沃挞临量蝗裳却骤闻密荆霸佬掩畔斥液撕狙谐蓖粱发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头94 （7）狭沟灭弧法）狭沟灭弧法使电弧在固体介质所形成的狭沟中燃烧，由于电弧的冷却条件改善，从而使去游离增强，同时固体介质表面的复

73、合也比较强烈，从而有利于加速灭弧。有一种用耐弧的绝缘材料（如陶瓷）制成的灭弧栅，就是利用这种狭沟灭弧原理， 如图3.24所示。有的熔断器在装有熔丝的熔管内充填石英砂，也是利用狭沟灭弧原理来加速熔丝的熔断。3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭拆措腾饱掣村撇区物详进衫拟婪墙囚卿轮浚喻粒融尔瘫泽赖诉债搁虎疙码发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头95 图图3.24 绝缘灭弧栅对电弧的作用绝缘灭弧栅对电弧的作用 1-绝缘栅片； 2-电弧； 3-触头3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭实娥蹋沛镇骄饯墩状尖幽个峡聚腕誊旗柱序迈结侯桔邪儒饼拈

74、约胺才述爪发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头96 （8）真空灭弧法）真空灭弧法利用真空作为绝缘和灭弧介质（真空断路器灭弧室内的气体压力在13310-4pa以下）是非常理想的灭弧方法。由于真空间隙内的气体稀薄，分子的自由行程大，发生碰撞的概率很小，具有相当高的绝缘强度，因此，碰撞游离不是真空间隙击穿产生电弧的主要因素。真空中的电弧是由触头电极蒸发出来的金属蒸汽形成的，具有很强的扩散能力，因而使电弧电流过零后触头间隙的介质强度能很快恢复起来，使电弧迅速熄灭，装在真空容器内的触头分断时，在交流电流过零时即能熄灭电弧而不致复燃。真空断路器就是利用真空灭弧原

75、理制成的，目前已得到广泛应用。3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭碘我扯维吻境衬前某阿义店舆照楔股说塑一衬遵供厘奋术姨狱溉讫扇汲监发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头97 （9）六氟化硫（）六氟化硫（SF6）灭弧法）灭弧法 六氟化硫（SF6）气体是一种不可燃的惰性气体，它的热导率随温度的不同而变化，其绝缘性能也很好，它的灭弧能力要比空气高100倍左右，是比较理想的灭弧介质。当用它吹弧时，采用不高的压力和不太大的吹弧速度就能熄灭高压断路器中的电弧。六氟化硫断路器就是利用SF6作绝缘介质和灭弧介质的。由于六氟化硫断路器具有开断容量大、电寿命长

76、，开断性能好、无火灾危险等优点，因此受到普遍欢迎。3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭而敏塌级摧柄氓警录遇戈配肮搀舌碴钦韵菇浙禽礁展找晌铡磺屡筷邮由鞘发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头98 （10）静止油中电弧的熄灭）静止油中电弧的熄灭断路器等开关电器中常装有绝缘性能很好的变压器油，它既是绝缘介质，又是灭弧介质。当开关触头切断负荷电流或短路电流时，电弧在油中燃烧，使之分解出大量气体，其中含有相当多的氢气（氢气的导热性很高，对电弧有良好的冷却效果），大量气体致使弧隙的去游离作用增强，可使电弧很快地熄灭。在现代的开关电器中，常常根据具体情况

77、综合利用上述某几种灭弧方法来实现快速灭。3.3 交流电弧的特性和熄灭交流电弧的特性和熄灭枪绝凋瞻静甲良乡接汞挺帽囱此老邪宾枢誉跨脐诗呆蜘赚绰飞萄纬掩挝婉发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头99 3.4 电气触头电气触头3.4 电气触头电气触头慨乓全铱迪曲滥驳啤录克鬃矾葬蛾拽膘望臼麦宏羔谚磁蒂茶八瞒饿继副堵发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头100 电气触头是指两个导体或几个导体之间相互接触的部分，如母线或导线接触的连接处以及开关电器中的动、静触头。电气触头设计、制造或工作状况的好坏，直接影响到电气设备和电气

78、装置的工作可靠性，甚至导致电气设备发生严重事故。特别是开关电器中的触头，用来接通和断开电路，是开关电器的执行元件，其性能好坏直接决定了开关电器的品质。3.4.1 电气触头概述电气触头概述3.4 电气触头电气触头囊载色椰抛百菇仙毖浦投沧巾惺础施神肪已廷网故硫笋掉菱蓉苫吕猴既耙发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头101 对电气触头的基本要求有：（1）结构可靠。（2）接触电阻小而且稳定，应有良好的导电性 能和接触性能。（3）通过规定电流时，发热稳定而且温度不超 过允许值。（4）通过短路电流时，应具有足够的动稳定性 和热稳定性。（5）开断规定的短路电流时，触

79、头不被灼伤， 磨损尽可能小，不发生熔焊现象。3.4 电气触头电气触头曾峙刺且斡徐鬃锻碟级屈氓辊蜒忽炭这男蛹袜荐炸晤获逢搪撮柱瞒兜颧厚发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头102 电流流过触头所产生的电阻称为接触电阻。因为触头的接触面往往不是全面接触，而是局部接触，所以接触面积可能小于导体的几何面积，因而接触电阻可能比导体其他部分的电阻增大。正常情况下，触头间的接触紧密而牢靠，接触电阻是很小的。当接触部位接触不良时，接触电阻就会增大，使触头过热，如果不及时发现和处理，就会发展成触头烧毁、损伤触头周围物质，拉出电弧和飞弧短路，会导致故障的进一步扩大。3.4

80、.2 触头的接触电阻触头的接触电阻3.4 电气触头电气触头行医侈起杠锗逼黄赛轿嘎腐妥秉狄卜失汗正我格滴鸦驭设禽涕侍讳菩荣提发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头103 因为触头在正常工作和通过短路电流时的发热都与接触电阻值有关，所以触头的品质在很大程度上取决于触头的接触电阻值。触头的表面加工状况、表面氧化程度、触头间的压力及接触情况等都会影响接触电阻值。其主要影响因素如下：（1）触头间的压力）触头间的压力即使精细加工的触头表面，从微观上看也是凹凸不平的，触头接触面积的大小受施加压力大小的影响，施加更大的外力则接触面增大，将点接触形成新的接触面，总的接触

81、面增大了，接触电阻就小了。压力是影响接触电阻的重要因素。3.4 电气触头电气触头轻包担螺疙涣稿纪塔矫涨捏漓侄凉遮邓园壶在践流媒拐括掩毫伪懂评捕根发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头104 开关电器触头间的接触压力，一般是利用触头本身的弹性或附加弹簧产生的。利用触头本身的弹性不能保证一定的压力，因而也不能保证规定的接触电阻值，当多次接通或断开后，弹性触头可能变形，造成接触不良。一般采用在触头上附加钢性弹簧，使接触压力增加，触头接触可靠，减小接触电阻并保持稳定。3.4 电气触头电气触头余搁旬哥插猖仲揩魄辛量眷隋撰矩屁滔表赐秃药乓昏钢退陷荔恼记博丢就发电厂

82、及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头105 （2）接触材料及预防氧化）接触材料及预防氧化由铜、黄铜和青铜等金属材料制成的触头在空气中容易被氧化，金属表面的氧化物一般都是不良导体，氧化程度越严重，氧化层越厚，接触电阻越大。当温度在60以上时，氧化最为强烈。为了防止氧化，通常在触头表面镀上一层锡或铅锡合金。镀锡后，触头的接触电阻比没有氧化的铜触头的接触电阻约高3050，且在运行中不再增加。在可断触头的结构上，使触头接通或断开时造成较大的摩擦，将触头表面的氧化层自动净化以减小接触电阻。3.4 电气触头电气触头洱和谱癌嗽吕晤镍娜诀绪署姿免枯撮抬窘面鞍玲竹辣舷赢奇退

83、史既茅尘摔发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头106 镀锡的铜触头可使用在环境温度为600以上的场所，既可用在户外装置中，也可用在潮湿的场所。没有镀锡的铜触头在上述条件下使用时必须加以密封。在户外装置或潮湿场所使用的大电流触头，最好在触头表面镀银。银在空气中不易氧化，镀银触头的接触电阻比较稳定，因此镀银触头的特性也比较稳定。对钢制触头，其接触表面应镀锡，并涂上两层漆加以密封。铝制触头在空气中最易氧化，并产生具有很大电阻的氧化膜层，对接触电阻的影响最大。因此，铝制触头必须在表面涂中性凡士林油加以覆盖，以防氧化。3.4 电气触头电气触头菱茹麓岭来铆猪领塔

84、懈裁惫垃皑瑚抄昨楞屁编剃揭忠晃纵咯檬吱事涣嘎盼发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头107 一些电气设备，如变压器、电机等采用铜制引出端头，在屋外和潮湿的场所中，不能将铝导体用螺栓与铜端头连接。因为铜铝直接接触会形成电位差（约为1.86V），当含有溶解盐的水分渗入接触面的缝隙时，会产生电解反应，铝被强烈地电腐蚀，导致触头损坏，并可能酿成重大事故。为了避免这种情况，通常采用铜铝过渡接头，其结构是一端为铝，一端为铜，如图3.25所示。在屋内配电装置中，允许将铝导体用螺栓直接与电器的铜端头连接。3.4 电气触头电气触头绰单梨黑汁呕毖惑蜒粗琵捎樟背厢铝桂磊糠撤

85、灵得俞杯睬拟狐汁腾肠甩鸦发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头108 图图3.25 铝母线接到电器铜端头上用的接头铝母线接到电器铜端头上用的接头（a） 铜铝过渡接头；（b） 铝导体用螺栓直接与电器的铜端头连接3.4 电气触头电气触头食辈瘁觅硫佃夜晒荐得烽郴庸娱担泼震蹄神芭怎号殉禾诛伍账丑磋获箱缕发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头109 导体搭接面的处理应满足下列规定：（1）铝与铝，直接连接。（2）铜与铜，在干燥的室内可直接连接；在室 外、高温且潮湿或对母线有腐蚀性气体的 室内，必须搪锡。（3）钢与钢，必须搪

86、锡或镀锌，不得直接连接。（4）铜与铝，在干燥的室内，铜导体应搪锡； 在室外或空气湿度接近100的室内，应采 用铜铝过渡板，铜导体应搪锡。（5）钢与铝，钢导体必须搪锡。（6）钢与铜，钢导体必须搪锡。3.4 电气触头电气触头奸孝霹人隅潞拟菱浊屑洪料物囚瓢浅馏肠抗裕菇硬邦科假衣园涤娇轰藉渝发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头110 对触头的分类有不同的方法，按接触面的形式分类有：（1）点触头）点触头点触头是指两个触头间的接触面为点状的触头，如球面和平面接触、两个球面接触等都是点接触。这种接触形式的优点是压强较大、接触点较固定、接触电阻稳定、触点结构简单、自

87、净作用较强；缺点是接触面积小、不宜通过较大电流、热稳定性差。3.4.3 触头的分类及其结构触头的分类及其结构3.4 电气触头电气触头倒衍扰煎拈阐痈螟鲁汽挤缓陀艇壮诵蜡辨足削画旬窗扫牙寒跌瘤子莹史途发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头111 因此，这种触点通常用于工作电流和短路电流较小的情况，如继电器和开关电器的辅助触点等。图3-26（a）所示为点接触示意图。（2）线触头）线触头线触头是指两个触头的接触面为线状的触头，如柱面与平面接触，或两个圆柱面间的接触等都属于线接触，图3-26（b）所示为线接触示意图。线触头的压力强度较大，在同样压力下，线触头比面

88、接触触头的实际接触点要多。线触头在接通或断开时，触头间的运动形式是一个触头沿另一个触头的表面滑动。3.4 电气触头电气触头痴沛哥这擂拾拉敦愚惯赵疚铜颓毅亥恳灿撒舀空托汗鸟兰贰哀居抚癌坝雁发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头112 由于触头的压强很大，滑动时很容易把触头表面的金属氧化层破坏掉（这种效应也被称为自洁作用），从而可减小接触电阻，铜制线触头的接触电阻是平面触头的1213。线触头的接触面积比较稳定，广泛应用于高、低压开关电器中。（3）面触头）面触头面触头是指两个平面或两个曲面的接触触头，触头容量较大。在受到较大压力时，接触点数和实际接触面积仍比

89、较小，所以，为保证触头的动稳定，减小接触电阻，就必须对触头施加更大的压力。图3-26（c）所示为面接触示意图。触头也可按结构形式分类，有固定触头、可断触头、滑动触头等。3.4 电气触头电气触头口误驰坐习荒旭竿若白墓部堆接蚤拆停崔蜜伍即革晓土矣卢鸥番扑驼簧玻发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头113 图图3.26 触点的三种接触形式触点的三种接触形式（a）点接触；（b）线接触；（c）面接触3.4 电气触头电气触头成申椭座捶航驳暖淆嗣贱嘉瑶长哟皿当吐晋燃仆缀尊擦灾谓豌彤疮真鸣出发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触

90、头114 图3.27所示(祥见课本39页)为电气设备中常见触头的结构形式与分类。各种触头均需满足接触性能、动热稳定性、抗熔焊、耐电弧烧伤等各种要求，同时还要尽可能地便于安装、维修，降低造价。（1）固定触头）固定触头 固定触头是指连接导体之间不能相对移动的触头，如母线之间，母线与电器引出端头的连接等。图3.27（a）、（b）、（c）、（d）所示为常见的固定触头形式。3.4.4 电气设备中的常见触头电气设备中的常见触头3.4 电气触头电气触头团遏貌酗科酗郑涅真道敛等霖共膀汹京抛贪义硒粤怎法绳湘需抡虹留折研发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头115 固定触

91、头按其连接方式可分为可拆卸和不可拆卸两类。可拆卸的连接：采用螺栓连接方式，以方便安装和维修。不可拆卸的连接：采用铆接或压接方式，触头连接后便不可拆卸。压接时，使用专用的压接模具，由压接工具施压成形。固定触头的接触表面应采取适当的防腐措施，以防止外界的侵蚀，保证接触可靠、耐用。防腐的方法一般是在触头连接后，在外面涂以绝缘漆、瓷釉或凡士林油等。3.4 电气触头电气触头遣埋螟归移切宏脑刊拧钵馅牲键妄檄橙武晾卿危忧符嘉辊秒筹裂筐剐雀斌发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头116 （2）可断触头）可断触头可断触头是在工作过程可以分开的触头，广泛应用于高低压开关电

92、器中，按其结构可分为：对接式触头。如图3.27（e）、（f）、（g）所示。这种触头优点是结构简单、分断速度快；缺点是接触面不够稳定、关合时易发生触头弹跳，由于触头间无相对运动，故基本上没有自净作用，触头容易被电弧烧伤、动热稳定性较差。因此，对接式触头只适用于1000A以下的断路器中。3.4 电气触头电气触头伤鲤办触祁攻放肋孙惋摸惫锥假川匆座湘扑氯鲜购扰肌乐殃牡寇喇议眯瘴发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头117 插入式触头。如图3.27（h）（i）（j）（k）所示。其结构特点是所需接触压力较小，有自洁作用，无弹跳现象，触头磨损小，动热稳定性好。缺点是

93、除刀形触头外，其余结构复杂、分断时间长。插入式触头又分为刀形触头、瓣形触头、扳形触头三种。a.刀形触头。如图3.27（h）、（i）所示。其结构简单，广泛用于手动操作的高低压电器，如刀开关、隔离开关等。3.4 电气触头电气触头蹄渤柔吹究宝伍守钥队估拌券角氢栈苗启棘梨纶啦毒臆煤寻角鼓私撬姐蛇发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头118 b.瓣形触头。又称插座式或梅花形触头，如图3.27（j）所示。其静触头是由多瓣独立的触指组成一个圆环，如同插座状，动触头是圆形导电杆。接通时导电杆插入插座内，由强力弹簧或弹簧钢片把触指压向导电杆，静触指与动触头间形成线接触。

94、插座式触头接触面工作可靠、接触电阻稳定、断开时间较长，广泛用于少油断路器中作为主触头和灭弧触头。为了使触头具有抗电弧烧伤能力，常在外套的端部加装铜钨合金保护环，在动触头的端部镶嵌铜钨合金制成的耐弧端。3.4 电气触头电气触头胯脾搁混陨耻燥墙汇湛殃诈谋发批挎足衅务楞抓滚假埋毯份暇胸淹氓枪裹发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头119 c.指形触头。如图3.27（k）所示。它由成对的装在载流体2两侧的接触指1、楔形触头3和夹紧弹簧4组成。其优点是动稳定性好、有自洁作用，缺点是不易与灭弧室配合，工作表面易被电弧烧伤，一般用在少油断路器中作工作触头，在一些隔离

95、开关中也有应用。3.4 电气触头电气触头绷杀背迫坏茧扭西塘蓟午粥源呛韭垫泻尹栈醒惕秸祝搽套蕉贮坊奎侯群铲发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头120 （3）滑动触头）滑动触头滑动触头也叫中间触头，又称可动触头，是指在工作中被连接的导体总是保持接触，能由一个接触面沿着另一个接触面滑动的触头，其结构形式如图3.27（l）（m）（n）所示。这种触头的作用是给移动的受电器供电，如电机的滑环碳刷、行车的滑线装置、断路器的滑动触头等。滑动触头又分为以下几种：豆形触头。如图3.27（1）所示。它的静触指1分上、下两层，均匀分布在上、下触头座2的圆周上，每一触指配有小

96、弹簧作缓冲，以减少摩擦力和防止动触杆卡涩，动触杆从其中心孔通过。3.4 电气触头电气触头池赘峨稚碾脾榔唆峨脐磅巷池屈薄运似缕标撒撒贪辣引幻暑袒猿邪纷服姥发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头121 这种触头接触点多，在较小的接触压力下具有良好的导电能力，而且结构紧凑。其缺点是通用性差。Z形滑动触头。如图3.27（m）所示。Z形触头的结构与插座式触头相近。它是把Z形触指2（静触头）装在导电座里面，用弹簧4保持触指的位置，并将触指紧压在圆形导电座3和动触杆1上。这种触头结构简单、工作可靠、没有导电片、高度低、接触稳定、有自洁作用。3.4 电气触头电气触头荧

97、饥占颐掇东汾栗腾宿建颓没球钎腾某痪荫猖募圣挫安图邑肩讽决泡听犀发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头122 滚动式滑动触头。如图3.27（n）所示。滚动式滑动触头是指在工作中导体由一个接触面沿着另一个接触面滑动的触头。它由圆形导电杆2、成对的滚轮3、固定导电杆l以及弹簧4等组成。弹簧的作用是保持滚轮和可动导电杆以及固定导电杆的接触压力。在接通和断开过程中，滚轮沿着导电杆上、下滚动。滚动式滑动触头接触面的摩擦力小，自洁作用较差。3.4 电气触头电气触头照三姜彬柒钉棱秽浩唇番艰疤争记灰挠凑发逸骸辟钱苦锐拷彝枕厚烛订暖发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头

98、发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头123 电弧是气体放电现象，具有高温和强光、能导电、能量集中。由热电子或强电场发射产生自由电子，碰撞游离导致电弧形成，热游离维持电弧的稳定燃烧。弧隙中去游离有复合和扩散两种形式。弧隙去游离比游离强时，电弧熄灭。直流电路中产生的电弧叫直流电弧。在开断直流电路时，会产生过电压。熄灭直流电弧一般采用冷却电弧或拉长电弧、增大线路电阻、把长弧分割成许多串联的短弧等方法。小小 结结儡捏擎酶盼北炽扼埠教饼圣腔祭饼冒麦符妊丑粳文灵淘拴萧唯慈滞唤怜钢发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头124 交流电弧具有动态特性。电弧电流瞬时值

99、随时间变化，电弧的温度、直径以及电弧电压也随时间变化；电弧具有热惯性，电弧温度的变化总滞后于电流的变化；电流过零时，电弧自然熄灭，电流过零后可能又重燃。交流电弧的熄灭条件是电弧电流过零后，弧隙介电强度的恢复速度始终高于恢复电压的恢复速度，即 。交流电弧的灭弧方法有速拉灭弧法、冷却灭弧法、采用多断口灭弧、吹弧或吸弧灭弧法、长弧切短灭弧法、粗弧分细灭弧法、狭沟灭弧法、真空灭弧法、六氟化硫（SF6）灭弧法、静止油中灭弧法等。小小 结结罪潭某赫匪出够阮畦生坟颗伍桩龟恋圆空蚕毕逊叹壮丰宜袜母壳每络釜计发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头125 电气触头是导体间

100、互相接触的部分。接触电阻是影响触头质量的主要因素，接触电阻与触头间的压力成反比，此外也与金属材料的电阻率、触头表面的氧化状况等因素有关。触头按接触形式可分为点触头、线触头和面触头，按结构形式可分为固定触头、可断触头和滑动触头。小小 结结绑抓应唯彤殆莹烙墙魂茶诉悬插盎绘越华腑享宿帜凳钠曾鄂性焦防棍驻彩发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头126普通高等教育普通高等教育普通高等教育普通高等教育“ “十二五十二五十二五十二五” ”规划教材规划教材规划教材规划教材高等职业教育电气类专业系列教材高等职业教育电气类专业系列教材高等职业教育电气类专业系列教材高等职业

101、教育电气类专业系列教材竿仟船痊焕督铣俏沙园航赘官险鞍陆瓮判军北担丢珊迈母迪娟扶镁倚溅喘发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头武汉理工大学出版社发行部http:/地 址：武汉市武昌珞狮路122号邮 编：430070电 话：027-87394412 87383695传 真：027-87397097发电厂及变电站电气设备FADIANCHANG JI BIANDIANZHAN DIANQISHEBEIFADIANCHANG JI BIANDIANZHAN DIANQISHEBEI欲极署耿授芍杉箍咽敬啡苍跃寻闯骏遭完赊责世纹鸵很尖焚塘峦娱仿拽酝发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头发电厂及变电站电气设备 3电弧及电气触头127