東北農(nóng)大變電工程設計課件第2章 電氣設備-4弧柱區(qū)和近陰極區(qū)介質(zhì)強度恢復

1、弧柱區(qū)和近陰極區(qū)介質(zhì)強度恢復弧隙的介質(zhì)強度即弧隙的絕緣能力，也就是弧隙能承受的不致引起重燃的外加電壓。 電弧電流過零時，弧隙有一定的介質(zhì)強度，并隨著弧隙溫度的不斷降低而繼續(xù)上升，逐漸恢復到正常的絕緣狀態(tài)。使弧隙能承受電壓作用而不發(fā)生重燃的過程稱介質(zhì)強度恢復過程。一、弧柱區(qū)介質(zhì)強度恢復過程電弧通常分為三個區(qū)域：陰極區(qū)、弧柱區(qū)和陽極區(qū)。電弧電流過零前，電弧處在熾熱燃燒階段，熱游離很強，電弧電阻很小。當電流接近自然過零時，電流很小，弧隙輸入能量減小，散失能量增加，弧隙溫度逐漸降低，游離減弱，去游離增強，弧隙電阻增大，并達到很高的數(shù)值。一、弧柱區(qū)介質(zhì)強度恢復過程當電流自然過零時，弧隙輸入的能量為零，弧

2、隙散失的能量進一步增加，使其溫度繼續(xù)下降。去游離繼續(xù)加強，弧隙電阻繼續(xù)上升并達到相當高的數(shù)值，弧隙從導體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻橘|(zhì)狀態(tài)。一、弧柱區(qū)介質(zhì)強度恢復過程電弧重燃：1）熱擊穿 電流過零時弧隙溫度雖然有很大程度的下降，但由于電流過零的速度很快，電弧熱慣性的作用使熱游離仍然存在，因此弧隙具有一定的電導性剩余電導。一、弧柱區(qū)介質(zhì)強度恢復過程電弧重燃：1）熱擊穿在弧隙兩端電壓作用下，弧隙中仍有能量輸入，如果此時加在弧隙上的電壓足夠高，使弧隙輸入能量大于散失能量，則使弧隙溫度升高，熱游離又得到加強，弧隙電阻迅速減小，電弧就會重新劇烈燃燒。這種重燃是由于輸入弧隙的能量大于其散失能量而引起的，稱為熱擊穿，此階段

3、稱熱擊穿階段。 一、弧柱區(qū)介質(zhì)強度恢復過程電弧重燃：2）電擊穿如果加在弧隙上的電壓相當小其至為零，則弧隙溫度繼續(xù)下降?；∠峨娮枥^續(xù)增大至無窮，此時熱游離已基本停止，電弧熄滅，弧隙中的帶電質(zhì)點轉(zhuǎn)變?yōu)橹行越橘|(zhì)。 一、弧柱區(qū)介質(zhì)強度恢復過程電弧重燃：2）電擊穿當加在弧隙上的電壓超過此時弧隙所能承受的電壓時，則會引起弧隙重新?lián)舸?，從而使電弧重燃。由此而引起的重燃稱為電擊穿，電流過零后的這一階段稱為電擊穿階段。一、弧柱區(qū)介質(zhì)強度恢復過程電弧熄滅過程一般都要經(jīng)過熱擊穿和電擊穿兩個階段，兩者有不同的特征。熱擊穿階段的特征是：弧隙處于導通狀態(tài)，具有一定數(shù)值的電阻，有剩余電流通過，弧隙仍得到能量。電擊穿階段的特

4、征是：弧隙電阻值趨于無窮大，弧隙呈介電狀態(tài)，但溫度較高，弧隙的耐壓強度比常溫介質(zhì)低的多，所以容易被擊穿。二、近陰極區(qū)介質(zhì)強度恢復過程電弧通常分為三個區(qū)域：陰極區(qū)、弧柱區(qū)和陽極區(qū)。電弧電流過零前，電弧處在熾熱燃燒階段，熱游離很強，電弧電阻很小。當電流接近自然過零時，電流很小，弧隙輸入能量減小，散失能量增加，弧隙溫度逐漸降低，游離減弱，去游離增強，弧隙電阻增大，并達到很高的數(shù)值。二、近陰極區(qū)介質(zhì)強度恢復過程當電流自然過零時，弧隙輸入的能量為零，弧隙散失的能量進一步增加，使其溫度繼續(xù)下降。去游離繼續(xù)加強，弧隙電阻繼續(xù)上升并達到相當高的數(shù)值，弧隙從導體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻橘|(zhì)狀態(tài)。二、近陰極區(qū)介質(zhì)強度恢復過程近

5、陰極效應：當電弧電流自然過零后,在極短時間內(nèi)(約0.11.0s)，弧隙就立刻出現(xiàn)150250伏的起始介質(zhì)強度的現(xiàn)象。 二、近陰極區(qū)介質(zhì)強度恢復過程 在電流過零前，左電極為正，右電極為負，弧隙間充滿著電子和正離子。在電弧電流過零瞬間，沒有電場力的作用，帶電質(zhì)點由于本身的熱運動而均勻分布在弧隙中。電流過零之后，弧隙電極的極性發(fā)少了變化，左變負，右變正，弧隙中電子運動方向隨之改變。電子向正電極方向運動，而質(zhì)量比電于大得多的正離子幾乎未動。因此，在陰極附近形成了不導電的正電荷空間，阻礙陰極發(fā)射電子，出現(xiàn)了一定的介質(zhì)強度。二、近陰極區(qū)介質(zhì)強度恢復過程二、近陰極區(qū)介質(zhì)強度恢復過程如果此時加在弧隙上的電壓低于此時的介質(zhì)強度，則弧隙中不再有電流流過，因而電弧不再產(chǎn)生。這個介質(zhì)強度值約為150V-250V，稱起始介質(zhì)強度（在冷電極的情況下，起始介質(zhì)強度約為250V，而在較熱電極的情況下約為150V）。二、近陰極區(qū)介質(zhì)強度恢復過程近陰極效應在熄滅低壓短弧中得到了廣泛應用。在交流低壓開關開斷過程中，把電弧引入用鋼片制成的滅弧柵中，將其分割成一串短弧，這樣就出現(xiàn)了對應數(shù)目的陰極。二、近陰極區(qū)介質(zhì)強度恢復過程當電流過零后，每個短弧陰極附近都立刻