发电电气语分 6 第三章灭弧原理及主要开关电器】 程，电弧就会更容易熄灭，如图5-6c所示。 3.2熄灭交流电弧的基本方法 如前所述，交流电弧能否熄灭取决于电流过零时弧隙的介质强度和恢复电压两种过程的 竞争结果。加强弧隙的去游离或降低弧隙恢复电压的幅值和恢复速度均可促使电弧熄灭。断 路器中采用的灭弧方法归纳起来有下述几种。 1采用灭弧能力强的灭弧介质 电弧中的去游离强度在很大程度上取决于电弧周围介质的特性。高压断路器中广泛采用 以下几种灭弧介质 (1)变压器油。变压器油在电弧高温的作用下，可分解出大量氢气和油蒸汽（约占 70%一80%)，氢气的绝缘和灭弧能力是空气的7.5倍。 (2)压缩空气。压缩空气的压力约20×10Pa,由于其分子密度大，质点的自由行程 小，能量不易积累，不易发生游离，所以有良好的绝缘和灭弧能力。 (3)S气体。S,是良好的电负性气体，其氟原子具有很强的吸附电子的能力，能迅 速捕捉自由电子而形成稳定的负离子，为复合创造了有利条件，因而具有很强的灭弧能力， 其灭弧能力比空气强100倍。 (4)真空。真空气体压力低于133.3×10Pa 与体稀藏那隙中的白由由子和中性 点都很少，碰撞游离 的可能性大 ,而且弧柱与真空的带电质点的浓度 和温度差很大 有利于扩散。其绝缘能力比变压器油、1个大气压下的、空气都大（比空气大15倍）。 2利用气体或油吹弧 高压断路器中利用各种预先设计好的灭弧室，使气体或油在电弧高温下产生巨大压力 并利用喷口形成强烈吹弧。这个方法既起到对流换热、强烈冷却弧隙的作用，又起到部分取 代原弧隙中游离气体或高温气体的作用。电弧被拉长、冷却变细，复合加强，同时吹弧也有 利于扩散，最终使电弧熄灭。 吹弧方式有纵吹和横吹两种，如图5-7所示。吹动方 向与电弧弧柱轴线平行称纵吹， 纵吹主要是使电弧冷却 变细，最终熄灭。吹动方向与电弧弧柱轴线垂直称横吹 横吹则是把电弧拉长，表面积增大，冷却加强，熄弧效果 较好。在高压断路器中常采用纵、横吹混合吹弧方式，炮 效果更好。 3采用特殊金属材料作灭弧触头 (a) 6 电弧中的去游离强度在很大程度上与触头材料有关。 图三7吹弧方式 常用的触头材料有铜、钨合金和银、钨合金等，它们在电 a吹：横吹 弧高温下不易熔化和蒸发，有较高的抗电弧、抗熔焊能力， 可以减少热电子发射和金属蒸气，抑制游离作用。 4在断路器的主触头两端加装低值并联电阻
发电厂电气部分 第三章 灭弧原理及主要开关电器 6 程，电弧就会更容易熄灭，如图 5-6c 所示。 3.2 熄灭交流电弧的基本方法 如前所述，交流电弧能否熄灭取决于电流过零时弧隙的介质强度和恢复电压两种过程的 竞争结果。加强弧隙的去游离或降低弧隙恢复电压的幅值和恢复速度均可促使电弧熄灭。断 路器中采用的灭弧方法归纳起来有下述几种。 1 采用灭弧能力强的灭弧介质 电弧中的去游离强度在很大程度上取决于电弧周围介质的特性。高压断路器中广泛采用 以下几种灭弧介质。 （1）变压器油。变压器油在电弧高温的作用下，可分解出大量氢气和油蒸汽（ 约占 70%～80%），氢气的绝缘和灭弧能力是空气的 7.5 倍。 （2）压缩空气。压缩空气的压力约 5 20 10 Pa ，由于其分子密度大，质点的自由行程 小，能量不易积累，不易发生游离，所以有良好的绝缘和灭弧能力。 （3） 6 SF 气体。 6 SF 是良好的电负性气体，其氟原子具有很强的吸附电子的能力，能迅 速捕捉自由电子而形成稳定的负离子，为复合创造了有利条件，因而具有很强的灭弧能力， 其灭弧能力比空气强 100 倍。 （4）真空。真空气体压力低于 4 133.3 10 Pa − ，气体稀薄，弧隙中的自由电子和中性质 点都很少，碰撞游离的可能性大大减少，而且弧柱与真空的带电质点的浓度差和温度差很大， 有利于扩散。其绝缘能力比变压器油、1 个大气压下的 、空气都大（比空气大 15 倍）。 2 利用气体或油吹弧 高压断路器中利用各种预先设计好的灭弧室，使气体或油在电弧高温下产生巨大压力， 并利用喷口形成强烈吹弧。这个方法既起到对流换热、强烈冷却弧隙的作用，又起到部分取 代原弧隙中游离气体或高温气体的作用。电弧被拉长、冷却变细，复合加强，同时吹弧也有 利于扩散，最终使电弧熄灭。 吹弧方式有纵吹和横吹两种，如图 5-7 所示。吹动方 向与电弧弧柱轴线平行称纵吹，纵吹主要是使电弧冷却、 变细，最终熄灭。吹动方向与电弧弧柱轴线垂直称横吹， 横吹则是把电弧拉长，表面积增大，冷却加强，熄弧效果 较好。在高压断路器中常采用纵、横吹混合吹弧方式，熄 弧效果更好。 3 采用特殊金属材料作灭弧触头 电弧中的去游离强度在很大程度上与触头材料有关。 常用的触头材料有铜、钨合金和银、钨合金等，它们在电 弧高温下不易熔化和蒸发，有较高的抗电弧、抭熔焊能力， 可以减少热电子发射和金属蒸气，抑制游离作用。 4 在断路器的主触头两端加装低值并联电阻 图三-7 吹弧方式 (a)纵吹; (b)横吹
发电厂电气分 第三章灭弧原理及主要开关电器 如图5-8所示，在灭弧室主触头Q,两端加装低值 并联电阻（几欧至几十欧）时，为了最终切断电流， 必须另加装一对辅助触头Q,并联电阻，与辅助触头 Q串联后再与主触头并联。 图三8在图路器主触头两端加装低值并联电阻 分闸时，主触头Q,先打开，并联电阻r接入电路， 在断开过程中起分流作用，同时降低恢复电压的幅值和上升速度，使触头间产生的电弧容易 熄灭：当主触头Q,间的电弧熄灭后，辅助触头Q,接着断开，切断通过并联电阻的电流，使 电路最终断开。 合闸时，顺序相反，即辅助触头Q,先合上，然后主触头Q,合上。 5采用多断口熄弧 高压断路器常制成每相有两个或两个以上的串联断口，以利于灭 弧。图5-9所示为双断口断路器示意图。采用多断口串联，可把电弧 分割成多段，在相同的触头行程下电弧拉长速度和长度比单断口大 从而弧隙电阻增大，同时增大介质强度的恢复速度：加在每个断口上 的电压降低，使弧隙恢复电压降低，因而有利于灭弧。 11OkV及以上的高压断路器常采用多个相同型式的灭弧室（每室 一个断口)串联的积木式结构。由于连接两断口的导电部分对地分布 电容的影响，这种多断口结构在开断过程中的恢复电压和开断位置的 电压在每个断口上的分配有不均匀现象，从而影响断路器的灭弧。 图三.9双断口断路器 S-110型户外少油断路器在开断接地故障后的一相电路图如图 1一静触头：之一动触头：3一电弧 5-10所示。其中U为电源电压，U、U,分别为两断口电压，Ce为电 4一马由精担。气一根开杆 弧熄灭后每个断口等值电容（约几十皮法），C。为连接两斯口的导电部分对大地之间的等值 电容。 假定C。=C,由图510(b)可得 X。 (∈-1) 6xG- X。1/X。 可以看出，第一个断口的工作条件比第二个要恶劣，如其电弧不能熄灭，电压将全部加 在第二断口上，它也将被击穿
发电厂电气部分 第三章 灭弧原理及主要开关电器 7 如图 5-8 所示，在灭弧室主触头 Q1 两端加装低值 并联电阻（几欧至几十欧）时，为了最终切断电流， 必须另加装一对辅助触头 Q2 ，并联电阻 r 与辅助触头 Q2 串联后再与主触头并联。 分闸时，主触头 Q1 先打开，并联电阻 r 接入电路， 在断开过程中起分流作用，同时降低恢复电压的幅值和上升速度，使触头间产生的电弧容易 熄灭；当主触头 Q1 间的电弧熄灭后，辅助触头 Q2 接着断开，切断通过并联电阻的电流，使 电路最终断开。 合闸时，顺序相反，即辅助触头 Q2 先合上，然后主触头 Q1 合上。 5 采用多断口熄弧 高压断路器常制成每相有两个或两个以上的串联断口，以利于灭 弧。图 5-9 所示为双断口断路器示意图。采用多断口串联，可把电弧 分割成多段，在相同的触头行程下电弧拉长速度和长度比单断口大， 从而弧隙电阻增大，同时增大介质强度的恢复速度；加在每个断口上 的电压降低，使弧隙恢复电压降低，因而有利于灭弧。 110kV 及以上的高压断路器常采用多个相同型式的灭弧室（每室 一个断口）串联的积木式结构。由于连接两断口的导电部分对地分布 电容的影响，这种多断口结构在开断过程中的恢复电压和开断位置的 电压在每个断口上的分配有不均匀现象，从而影响断路器的灭弧。 SW-110 型户外少油断路器在开断接地故障后的一相电路图如图 5-10 所示。其中 U 为电源电压， U1、U2 分别为两断口电压， CQ 为电 弧熄灭后每个断口等值电容（约几十皮法）， C0 为连接两断口的导电部分对大地之间的等值 电容。 假定 C C Q = 0 ，由图 5-10（b）可得 Q Q 0 1 0 Q 0 Q 0 Q 0 Q 2 0 Q 0 Q 0 2 / / 2 3 / / 1 / / 2 3 X C C U U U U X X X C C X X C U U U U X X X C C + = = + + = = = + + (三-1) 可以看出，第一个断口的工作条件比第二个要恶劣，如其电弧不能熄灭，电压将全部加 在第二断口上，它也将被击穿。 图三-8 在断路器主触头两端加装低值并联电阻 图三-9 双断口断路器 1—静触头；2—动触头；3—电弧； 4—导电横担；5—提升杆