常用直流电弧熄灭方法及措施优化

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：3）增大弧柱的电场强度E增大弧柱的电场强度E可以提高电弧电压Uh，其结果使得直流电弧的静态伏安特性得以提高。事实上，弧柱电场强度E的大小是电弧弧柱区中电离与消电离过程的综合作用结果。如果弧柱区消电离作用增强，则有利于电弧向熄灭的方向发展，宏观上体现在电弧电导率的降低及弧柱电场强度E的增高。

1.提高直流电弧的静态伏安特性

1）增大近极压降U0

采用n个平行排列的金属栅片将电弧分割成n+1个串联的相对较短的电弧。根据电弧的特征可知，每一个短弧都存在近极压降（近阴极压降与近阳极压降之和），因此，总的电弧电压为

式中：n——串联的短弧数；

　　 l′——全部短弧的长度之和。

如果金属栅片的数目合理，则电弧电压降就能满足直流电弧的熄灭条件，从而达到熄灭直流电弧的目的。

2）增加电弧长度l

根据直流电弧静态伏安特性可知，增大电弧长度可以提高电弧的静态伏安特性。工程上常用的具体方法及措施如下：

（1）用机械方法拉长电弧；

（2）依靠导电回路自身的磁场或外加磁场使电弧横向拉长；(https://www.chuimin.cn)

（3）在磁场作用下，使弧根在电极上快速移动以拉长电弧。

3）增大弧柱的电场强度E

增大弧柱的电场强度E可以提高电弧电压Uh，其结果使得直流电弧的静态伏安特性得以提高。事实上，弧柱电场强度E的大小是电弧弧柱区中电离与消电离过程的综合作用结果。如果弧柱区消电离作用增强，则有利于电弧向熄灭的方向发展，宏观上体现在电弧电导率的降低及弧柱电场强度E的增高。因此，可以采用一切有利于弧隙中消电离的方法及措施来提高电弧的静态伏安特性，以达到熄灭直流电弧的目的。工程上常用以下几种方法来实现：

（1）增高气体介质的压强p；

（2）增大电弧与气体介质之间的相对运动速度，电弧与其周围气体介质之间的相对运动方式包括电弧在磁场作用下在静止的流体介质中横向运动、采用高速运动的气流横吹或纵吹电弧（见图3-11），进而达到冷却电弧的目的；

（3）使电弧与耐弧的绝缘材料密切接触，依靠后者对电弧的冷却作用以及其表面对带粒子复合能力的加强，使弧柱电场强度E增大。

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图3-11　利用流体介质冷却电弧

（a）横吹；（b）纵吹

2.采用合适的强迫电流过零线路，利用交流电弧熄灭原理灭弧

工程上，有许多类型的强迫电流过零线路，其核心是在开断直流电流时，启动交流电流叠加电路，从而使得流过开关电器触头（或断口）的电流出现过零时刻，这里的开关电器可以采用常见的交流开关电器。利用与交流开关电器相并联的振荡回路产生高频电流，该高频电流与被开断的直流电流叠加，形成强迫电流过零点，最终由交流开关电器将这一具有过零点的交流电弧熄灭。其工作原理如下：当交流开关电器开始分断时，开关电器触头间将产生（直流）电弧。通过触发真空放电间隙G1，形成了L1 CL振荡回路，如果参数合理，则由振荡回路电流与负载直流电流叠加后形成具有过零点的高频交流电流，利用交流电弧电流过零点，可以将电弧熄灭，以达到分断直流电路的目的。当开断直流电流时，线路中会出现暂态过电压，因此可以利用过电压吸收装置FV来吸收能量，限制线路可能出现的过电压峰值。当触发真空间隙G2后，过电压吸收装置FV便被投入。

常用直流电弧熄灭方法及措施优化

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