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發(fā)布時(shí)間：2021-07-09 10:42:58
當(dāng)環(huán)網(wǎng)柜的高壓電路斷開(kāi)時(shí)，電壓會(huì)擊穿空氣發(fā)生高溫高導(dǎo)電率的游離氣體，表現(xiàn)為瞬間的高溫火花，這便是電弧。
電弧的危害很大：
電弧會(huì)發(fā)生高溫，從而燒蝕觸點(diǎn)表面、燒壞絕緣材料。
原本斷開(kāi)的兩個(gè)觸點(diǎn)由于電弧的存在呈現(xiàn)了電流，這延長(zhǎng)了開(kāi)關(guān)電器斷開(kāi)電路的時(shí)刻，加劇了電力系統(tǒng)短路缺點(diǎn)的危害。
電弧可能引發(fā)火災(zāi)，乃至爆破。
所以，滅弧便成了環(huán)網(wǎng)柜等高壓電氣設(shè)備中的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。以環(huán)網(wǎng)柜為例，它需要結(jié)束高壓電路的通斷，且還要布置在機(jī)場(chǎng)、小區(qū)等人員較為密集的區(qū)域，必然要保證它的安全。
要想克制電弧，傳統(tǒng)手法首要有下面幾種思路：
下降電壓：電壓低了，難以擊穿絕緣介質(zhì)，自然就不簡(jiǎn)單發(fā)生電弧。
氣吹滅弧：通過(guò)氣體吹弧以使得電弧趕快平息，削減電弧的存續(xù)時(shí)刻。
替換介質(zhì)：讓觸點(diǎn)在某種介質(zhì)中斷開(kāi)，且這種介質(zhì)具有極好的絕緣強(qiáng)度，難以電離發(fā)生電弧。
最后會(huì)介紹一種更先進(jìn)的解決計(jì)劃。
1下降電壓
說(shuō)起下降電壓，很多人第一反應(yīng)時(shí)直接下降電路中的電壓，可是，明顯無(wú)法完成。終究，設(shè)備要做的便是在高壓輸電中結(jié)束電路的斷開(kāi)，總不能將高壓輸電改成低壓輸電。
這兒的下降電壓是下降觸點(diǎn)斷開(kāi)瞬間的電壓！
咱們知道U=IR，當(dāng)觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)，R會(huì)瞬間增大。而咱們要向讓U最小，就應(yīng)該保證觸點(diǎn)斷開(kāi)的這一時(shí)刻流經(jīng)觸點(diǎn)的電流最小。
還要注意，在交流電路中，電流和電壓過(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻往往不是同步的，這要取決于負(fù)載的類(lèi)型。
要向讓觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)觸點(diǎn)處的電壓最小，要保證在電流過(guò)零點(diǎn)式動(dòng)作。
所以抱負(fù)情況下，I恰為0，U=IR=0，所以不會(huì)發(fā)生電弧。可是實(shí)際卻不是這樣的。
這個(gè)思路很難，難就難在一個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)要在50Hz的電流上精準(zhǔn)動(dòng)作。比較于電流的快速改變（50Hz），機(jī)械觸點(diǎn)的動(dòng)作太慢了。
更首要的是，兩次動(dòng)作的時(shí)刻差值也不一樣！這一次你觸發(fā)它，它15ms之后斷開(kāi)了，下一次你觸發(fā)它，22ms后斷開(kāi)了。就這抖動(dòng)范圍，在50Hz的電流下，十分重要。
2氣吹滅弧
電弧發(fā)生后，可以選用氣吹滅弧的方法來(lái)平息電弧，也便是咱們常說(shuō)的吹弧。吹弧運(yùn)用氣流效果于電弧，可以很好地冷卻電弧、提高電弧區(qū)的壓力、帶走殘余游離氣體，因此具有較好的滅弧功能。吹弧的方法可以橫吹，也可以縱吹。
而且，可以在發(fā)生電弧的部位的周?chē)砑右恍〇鸥瘢@樣，可以將電弧隔斷。這樣有助于快速地消滅電弧。
當(dāng)然，平息電弧不是找一個(gè)人在旁邊吹。可以運(yùn)用觸點(diǎn)動(dòng)作發(fā)生的氣流來(lái)完成吹弧操作。
一般情況下，吹弧方法大部分都會(huì)用，究竟這一條完成本錢(qián)并不高。例如各種滅弧室中都會(huì)有吹弧機(jī)制和柵格。
3更換介質(zhì)
如果咱們更換絕緣性質(zhì)更好的介質(zhì)，而且在這種介質(zhì)中斷開(kāi)電路，則可以減小電弧。最容易想到的便是真空。
用真空滅弧室滅弧效果是很好，可是真空的本錢(qián)很高，而且壽命短。現(xiàn)在最常用的介質(zhì)是六氟化硫SF6。它是一種人工組成的氣體，在100年前被法國(guó)兩位化學(xué)家Moissan和Lebeau組成。
六氟化硫具有以下特點(diǎn)：
較高的導(dǎo)熱率，可以將電弧的溫度敏捷導(dǎo)走，無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒，化學(xué)性質(zhì)安穩(wěn)，常溫下不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
因此六氟化硫被廣泛應(yīng)用于電力行業(yè)，用作中高壓電氣設(shè)備的絕緣和開(kāi)斷介質(zhì)。
可是，六氟化硫是一種溫室氣體，而且其全球變暖潛能值(GWP)為23500，這表明1千克六氟化硫與23500千克二氧化碳具有相同的影響力。這是十分嚴(yán)峻的。
安全問(wèn)題，無(wú)小事。電路開(kāi)斷中的電弧嚴(yán)峻影響操作人員的人身安全和電網(wǎng)安全，必需要抑制電弧。
環(huán)保問(wèn)題，無(wú)小事。溫室氣體的排放導(dǎo)致了全球變暖，導(dǎo)致了頻頻的極點(diǎn)天氣和大規(guī)模物種滅絕，必需要削減溫室氣體排放。
而當(dāng)安全問(wèn)題和環(huán)保問(wèn)題相遇時(shí)，則必定是個(gè)難題。
有沒(méi)有安全、環(huán)保、壽命長(zhǎng)的計(jì)劃呢？
4并聯(lián)真空開(kāi)斷（SVI）計(jì)劃
這是一種更為安全也更為環(huán)保的計(jì)劃，由施耐德電氣首要提出，并應(yīng)用在環(huán)網(wǎng)柜中。
并聯(lián)真空開(kāi)斷計(jì)劃由真空滅弧室和空氣中的阻隔開(kāi)關(guān)組成，其完成了常見(jiàn)的三工位開(kāi)關(guān)操作，而且零件數(shù)量小、本錢(qián)低。
咱們就以施耐德電氣的計(jì)劃為例，介紹SVI的原理。
當(dāng)動(dòng)觸頭移動(dòng)時(shí)，電流會(huì)從靜觸頭轉(zhuǎn)移到真空滅弧室。而且要注意，在動(dòng)觸頭和靜觸頭分離的瞬間，由于觸頭處于同電位，因此不會(huì)發(fā)生電弧。
然后，電流通過(guò)處于閉合方位的真空滅弧室。接下來(lái)，在動(dòng)觸頭的推動(dòng)下，樞軸桿旋轉(zhuǎn)并驅(qū)使真空滅弧室開(kāi)斷。
當(dāng)電流開(kāi)斷結(jié)束后，動(dòng)觸頭釋放樞軸桿，并使其繼續(xù)旋轉(zhuǎn)至阻隔方位。在緩沖繃簧的效果下，樞軸桿返回初始方位，從而閉合真空滅弧室。
這種計(jì)劃可以下降真空滅弧室的體積和本錢(qián)。由于真空滅弧室僅僅在開(kāi)斷階段工作，會(huì)接受開(kāi)斷時(shí)的瞬態(tài)恢復(fù)電壓，可是不需要具有短路關(guān)合才能、短時(shí)電流耐受才能、繼續(xù)電流耐受才能。在合閘階段，電流不會(huì)通過(guò)真空滅弧室。而且，在開(kāi)斷階段，電流流經(jīng)真空滅弧室的時(shí)刻也只要幾毫米。
在阻隔狀態(tài)下，動(dòng)觸頭和靜觸頭在枯燥空氣中阻隔。
枯燥空氣作為阻隔狀態(tài)下的介質(zhì)，有以下長(zhǎng)處：
無(wú)毒，對(duì)操作人員是安全的。設(shè)備安裝在公共場(chǎng)所附近也放心，不必?fù)?dān)心有毒氣體走漏。
無(wú)污染，替代了六氟化硫，避免了溫室效應(yīng)。
運(yùn)用方便，在設(shè)備作廢時(shí)氣體不需要通過(guò)復(fù)雜的回收流程，可以直接釋放。
可見(jiàn)并聯(lián)真空開(kāi)斷比較有優(yōu)勢(shì)，很有可能會(huì)取代六氟化硫解決計(jì)劃。
而且，咱們發(fā)現(xiàn)，整個(gè)過(guò)程中，操作方法與當(dāng)時(shí)運(yùn)用的六氟化硫三工位開(kāi)關(guān)相同：一次操作完成開(kāi)斷/阻隔，第二次操作完成接地。乃至，施耐德電器的環(huán)網(wǎng)柜解決計(jì)劃中，其占地面積等均與六氟化硫開(kāi)關(guān)完全相同，乃至母線(xiàn)銅排和電纜接頭的高度都堅(jiān)持不變，可以很容易完成改裝，將原有的六氟化硫計(jì)劃改造為新計(jì)劃。所以是一種更為環(huán)保、安全的解決計(jì)劃。
所以，我覺(jué)著并聯(lián)真空開(kāi)斷計(jì)劃替換六氟化硫計(jì)劃應(yīng)該是的全體趨勢(shì)。
安全問(wèn)題是個(gè)大問(wèn)題；環(huán)保問(wèn)題是個(gè)大問(wèn)題。要在兩者之間取得平衡，則是個(gè)難題。
