三相短路和單相短路時,短路電弧的電壓及能量,哪個更大?

時間 2021-06-01 03:57:56

1樓:Patrick Zhang

題主這個問題很有意思。不過,既然是大電流短路試驗,可想而知,電弧一定出現在開關電器(例如斷路器)的觸頭間。

我們先看電弧電流。

我們設短路在時刻零出現,經過了t1=0.005秒,斷路器開始執行開斷操作,電弧也開始出現。我們設電路中不存在電弧時的短路電流瞬時值為i',電弧電壓在電路中產生的電流瞬時值為i",則總電流i為:

,式1式1中,Um是電源電壓的幅值,L是線路電感,v是電器觸頭的分開速度,E是電弧弧柱區的電場強度,t是時間,t1是短路後開關開始執行開斷所經歷的時間,t1一般小於0.005秒,即5毫秒。

注意看式1,在 前面有乙個減號,這說明電弧對短路電流具有限流作用。

我們看下圖:

圖1:電弧電流對短路電流的限流作用

由圖1可見,如果開關電器能在第乙個半波電流過零是將交流電弧熄滅,則電路中導電部件受到短路電流的熱衝擊和電動力衝擊將大幅度減輕。

電弧的限流作用對於低壓電器有效,但對高壓電器的作用不顯著。為何?因為低壓電器的電弧都是短弧,高壓電器的電弧都是長弧。

下圖是ABB的框架限流型斷路器的說明:

注意到限流區域不能超過交流電半個周波時間——10毫秒。是不是很有點感觸?

我們再看電弧能量

電弧能量的表示式為:

,式2在式2中,Im是電弧電流峰值,n是包括觸頭分開瞬間所在電流半波在內到電弧熄滅為止總共燃燒的半波數,U0是近極壓降,ts是燃弧時間。

與式1的分析方法類似,單相短路和三相短路,前者的弧隙只有1個(相線與N線之間),但三相短路的弧隙有3個(3條相線之間)電弧能量亦相差 倍。

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