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正文內(nèi)容

電力機(jī)車(chē)電器滅弧裝置分析畢業(yè)論文(編輯修改稿)

2024-07-15 13:34 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 少新的帶 電質(zhì)點(diǎn)的的產(chǎn)生。同時(shí),也減小了帶電質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度,加強(qiáng)了復(fù)合作用。通過(guò)快速拉長(zhǎng)電弧,用氣體或油吹動(dòng)電弧,或使電弧與固體介質(zhì)表面接觸等,都可以降低電弧的溫度。322介質(zhì)的特性 電弧燃燒時(shí)所在介質(zhì)的特性在很大程度上決定了電弧中去游離的強(qiáng)度,這些特性包括:導(dǎo)熱系數(shù)、熱容量、熱游離溫度、介電強(qiáng)度等。若這些參數(shù)值大,則去游離過(guò)程就越強(qiáng),電弧就越容易熄滅。323 氣體介質(zhì)的壓力 氣體介質(zhì)的壓力對(duì)電弧去游離的影響很大。因?yàn)椋瑲怏w的壓力越大,電弧 中質(zhì)點(diǎn)的濃度就越大,質(zhì)點(diǎn)間的距離就越小,復(fù)合作用越強(qiáng),電弧就越容易熄滅。在高度的真空中,由于發(fā)生碰撞的幾率減小,抑制了碰撞游離,而擴(kuò)散作用卻很強(qiáng)。因此,真空是很好的滅弧介質(zhì)。324觸頭材料 觸頭材料也影響去游離的過(guò)程。當(dāng)觸頭采用熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱能力強(qiáng)和熱容量大的耐高溫金屬時(shí),減少了熱電子發(fā)射和電弧中的金屬蒸汽,有利于電弧熄滅。除了上述因素以外,去游離還受電場(chǎng)電壓等因素的影響。第四章 交流電弧的特性及熄滅在交流電路中,電流瞬時(shí)值隨時(shí)間變化,因而電弧的溫度、直徑以及電弧電壓也隨時(shí)間變化,電弧的這種特性稱(chēng)為動(dòng)特性。由于弧柱的受熱升溫或散熱降溫都有一定過(guò)程,跟不上快速變化的電流,所以電弧溫度的變化總滯后于電流的變化,這種現(xiàn)象稱(chēng)為電弧的熱慣性。 對(duì)圖141的分析,可見(jiàn)交流電弧在交流電流自然過(guò)零時(shí)將自經(jīng)過(guò)動(dòng)熄滅,但在下半周隨著電壓的增高,電弧又重燃。如果電弧過(guò)零后,電弧不發(fā)生重燃,電弧就此熄滅。 對(duì)圖22的分析,可見(jiàn)交流電弧在交流電流自然過(guò)零時(shí)將自經(jīng)過(guò)動(dòng)熄滅,但在下半周隨著電壓的增高,電弧又重燃。如果電弧過(guò)零后,電弧不發(fā)生重燃,電弧就此熄滅。 圖 41 41 交流電弧的熄滅條件411 弧隙介質(zhì)介電強(qiáng)度的恢復(fù) 弧隙介質(zhì)能夠承受外加電壓作用而不致使弧隙擊穿的電壓稱(chēng)為弧隙的介質(zhì)強(qiáng)度。當(dāng)電弧電流過(guò)零時(shí)電弧熄滅,而弧隙的介質(zhì)強(qiáng)度要恢復(fù)到正常狀態(tài)值還需一定的時(shí)間,此恢復(fù)過(guò)程稱(chēng)之為弧隙介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)過(guò)程,以耐受的電壓Uj(t)表示。 圖 411 412 弧隙電壓的恢復(fù)過(guò)程 電流過(guò)零前,弧隙電壓呈馬鞍形變化,電壓值很低,電源電壓的絕大部分降落在線路和負(fù)載阻抗上。電流過(guò)零時(shí),弧隙電壓正處于馬鞍形的后蜂值處。電流過(guò)零后,弧隙電壓從后蜂值逐漸增長(zhǎng),一直恢復(fù)到電源電壓,這一過(guò)程中的弧隙電壓稱(chēng)為恢復(fù)電壓,其電壓恢復(fù)過(guò)程以Uhf(t)表示。電壓恢復(fù)過(guò)程與線路參數(shù)、負(fù)荷性質(zhì)等有關(guān)。受線路參數(shù)等因素的影響,電壓恢復(fù)過(guò)程可能是周期性的變化過(guò)程,也可能是非周期性的變化過(guò)程。413 交流電弧的熄滅條件如果弧隙介質(zhì)強(qiáng)度在任何情況下都高于弧隙恢復(fù)電壓,則電弧熄滅;反之,如果弧隙恢復(fù)電壓高于弧隙介質(zhì)強(qiáng)度,弧隙就被擊穿,電弧重燃。因此,交流電弧的熄滅條件為: Uj(t) Uhf(t) Uj(t)—弧隙介質(zhì)強(qiáng)度 Uhf(t)—弧隙恢復(fù)電壓 圖412第五章 熄滅交流電弧的方法(1) 提高觸頭的分閘速度 熄滅交流電弧的關(guān)鍵在于電弧電流過(guò)零后,弧隙的介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)過(guò)程能否始終大于弧隙電壓的恢復(fù)過(guò)程。為了加強(qiáng)冷卻,抑制熱游離,增強(qiáng)去游離,在開(kāi)關(guān)電器中裝設(shè)專(zhuān)用的滅弧裝置或使用特殊的滅弧介質(zhì),以提高開(kāi)關(guān)的滅弧能力。迅速拉長(zhǎng)電弧,有利于迅速減小弧柱中的電位梯度,增加電弧與周?chē)橘|(zhì)的接觸面積,加強(qiáng)冷卻和擴(kuò)散的作用。因此,現(xiàn)代高壓開(kāi)關(guān)中都采取了迅速拉長(zhǎng)電弧的措施滅弧,如采用強(qiáng)力分閘彈簧,其分閘速度已達(dá)16m/s以上。(2) 采用多斷口 每一相有兩個(gè)或多個(gè)斷口相串聯(lián)。在熄弧時(shí),多斷口把電弧分割成多個(gè)相串聯(lián)的小電弧段。多斷口使電弧的總長(zhǎng)度加長(zhǎng),導(dǎo)致弧隙的電阻增加;在觸頭行程、分閘速度相同的情況下,電弧被拉長(zhǎng)的速度成倍增加,使弧隙電阻加速增大,提高了介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)速度,縮短了滅弧時(shí)間。采用多斷口時(shí),加在每一斷口上的電壓成倍減少,降低了弧隙的恢復(fù)電壓,亦有利于熄滅電弧。在要求將電弧拉到同樣的長(zhǎng)度時(shí),采用多斷口結(jié)構(gòu)成倍減小了觸頭行程,也就減小了開(kāi)關(guān)電器的尺寸。如下圖所示: 圖 51 吹弧 用新鮮而且低溫的介質(zhì)吹拂電弧時(shí),可以將帶電質(zhì)點(diǎn)吹到弧隙以外,加強(qiáng)了擴(kuò)散,由于電弧被拉長(zhǎng)變細(xì),使弧隙的電導(dǎo)下降。吹弧還使電弧的溫度下降,熱游離減弱,復(fù)合加快。按吹弧氣流的產(chǎn)生方法和吹弧方向的不同,吹弧可分為以下幾種。51 吹弧氣流產(chǎn)生的方法(1) 用油氣吹弧 用油氣作吹弧介質(zhì)的斷路器稱(chēng)為油斷路器。在這種斷路器中,有用專(zhuān)用材料制成的滅弧室,其中充滿了絕緣油。當(dāng)斷路器觸頭分離產(chǎn)生電弧后,電弧的高溫使一部分絕緣油迅速分解為氫氣、乙炔、甲烷、乙烷、二氧化碳等氣體。這些油氣體在滅弧室中積蓄能量,一旦打開(kāi)吹口,即形成高壓氣流吹弧。(2) 用壓縮空氣或六氟化硫氣體吹弧 將20個(gè)左右大氣壓的壓縮空氣或5個(gè)大氣壓左右的六氟化硫氣體(SF6)先儲(chǔ)存在專(zhuān)門(mén)的儲(chǔ)氣罐中,斷路器分閘時(shí)產(chǎn)生電弧,隨后打開(kāi)噴口,用具有一定壓力的氣體吹弧。(3) 產(chǎn)氣管吹弧 產(chǎn)氣管由纖維、塑料等有機(jī)固體材料制成,電弧燃燒時(shí)與管的內(nèi)壁緊密接觸,在高溫作用下,一部分管壁材料迅速分解為氫氣、二氧化碳等,這些氣體在管內(nèi)受熱膨脹,增高壓力,向管的端部形成吹弧。52 按吹弧的方向分(1)縱吹 吹弧的介質(zhì)(氣流或油流)沿電弧方向的吹拂稱(chēng)為縱吹,縱吹能增強(qiáng)弧柱中的帶電質(zhì)點(diǎn)向外擴(kuò)散,使新鮮介質(zhì)更好地與熾熱電弧接觸,加強(qiáng)電弧的冷卻,有利于迅速滅弧。(2) 橫吹 橫吹時(shí)氣流或油流的方向與觸頭運(yùn)動(dòng)方向是垂直的,或者說(shuō)與電弧軸線方向垂直。橫吹不但能加強(qiáng)冷卻和增強(qiáng)擴(kuò)散,還能將電弧迅速吹彎吹長(zhǎng)。有介質(zhì)滅弧柵的橫吹滅弧室,柵片能更充分地冷卻和吸附電弧,加強(qiáng)去游離。在相同的工作條件下,橫吹比縱吹效果要好。 圖52153 短弧原理滅弧 滅弧裝置是一個(gè)金屬柵滅弧罩,利用將電弧分為多個(gè)串聯(lián)的短
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