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目录 1

1．引言 1

2．开关的负载和分类 3

2.1概述 3

2.2开断电弧 7

2.3关合问题 8

2.4开断问题 11

2.4.1交流灭弧原理 11

2.4.2直流灭弧原理 14

2.4.3交流开断时应用直流灭弧原理 16

2.4.4直流开断时应用交流灭弧原理 17

2.4.5用半导体阀开断交流电路 17

2.4.6用半导体阀开断直流电路 19

2.5对触头间隙的要求 20

2.5.1三相交流开关第一灭弧相的负荷 24

2.5.2三相开关在开断电容时各相的负荷 26

2.5.3三相交流网路的单相开断 27

2.5.4在开断空载线路或电容器组时的重击穿 27

2.5.5在开断小电感电流时的截流 28

2.5.6发展性故障 28

2.5.7近区短路 29

2.5.8反相 29

2.6开关电器的种类及其特点 30

2.6.1低压开关电器的分类 30

2.6.2低压开关的分类 30

2.6.31kV以上交流开关电器的分类 32

2.6.4开关的组件与附件 32

2.6.5接触连接的种类 33

参考文献 36

3．开断电弧的弧柱 37

3.1准中性电弧等离子体的方程组 37

3.2通道模型 39

3.3气体中的电弧 41

3.4绝缘液体中的电弧 45

3.5高真空中的电弧 47

参考文献 50

4．开断电弧的电位降 52

4.1电极上的功率平衡 52

4.2阴极机理 53

4.2.1阴极电子发射 53

4.2.2阴极电位降理论 57

4.3阳极机理 58

4.4等离子体流 60

参考文献 62

5．电弧特性曲线 63

5.1静态特性曲线 63

5.2静态直流电弧的稳定条件 67

5.3动态特性曲线 68

参考文献 74

6.1概述 76

6．制约电弧的可能性 76

6.1.1最小电弧长度和滞留时间 77

6.2电弧的偏移和拉长 79

6.2.1触头刚分后电弧的制约 80

6.2.2通过等离子体束制约电弧 81

6.2.3自由燃烧电弧在平行的棒形电极间的移动 82

6.2.4电弧在弧角之间的扩展 89

6.2.5电弧在自身磁场作用下沿平面电极的运动 91

6.2.6电弧的分段偏移 93

6.3提高电弧场强的措施 95

6.3.1通过压力提高电弧场强 96

6.3.2通过在绝缘材料狭缝中冷却电弧来增大电弧场强 96

6.3.3通过在液体中快速偏移电弧提高电弧场强 101

6.4将电弧分成短的支弧来提高电弧电压 101

参考文献 102

7．触头上表面膜的形成 106

参考文献 111

8．闭合的触头 112

8.1定义和概述 112

8.2接触面积的大小 114

8.2.1视在接触面积的计算 114

8.2.2真实接触面积和有效接触面积的计算 116

8.3接触电阻和接触模型 117

8.3.1固有电阻 118

8.3.2收缩电阻 119

8.3.3表面膜电阻 128

8.4？之间的关系 129

8.5表面膜和腐蚀 133

8.6承载工作电流时的接触特性 135

8.7触头在承载大的过电流和短路电流时的特性 137

8.8始终闭合着的触头结构设计 142

8.9尺寸设计准则 157

参考文献 161

9．触头的闭合和打开 162

9.1触头的闭合 163

9.1.1不带电闭合 163

9.1.2触头带电闭合 166

9.2触头的开断 170

9.2.1触头的无弧开断 170

9.2.2触头的有弧开断 172

9.3开断元件的结构设计 192

9.3.1低压大容量和高压大容量熔断器的隔离断点 192

9.3.2插头与插头衬套 195

9.3.3手车式开关柜用的大电流插头 198

9.3.4隔离开关的断点 200

9.3.51000V以上负荷开关和断路器的断点 203

9.3.6低压开关的断点 209

9.4尺寸设计准则 213

9.4.1按发热设计计算接触力 214

9.4.2按短路负载设计计算接触力 216

参考文献 217

10．低压交流开关 218

10.1不带灭弧室时交流电弧的熄灭 219

10.2交流电弧在绝缘材料灭弧室中的熄灭 225

10.3交流电弧在栅片灭弧室中的熄灭 230

参考文献 240

11．限流式直流开关和交流开关 242

11.1短路电流的限制 243

11.2快速脱扣器 244

11.3储能器及其锁扣 246

11.4触头 248

11.5灭弧室 251

11.6Is-限流器 258

参考文献 259

12．电压1kV以上三相交流开关 261

12.1在中压和高压开关中交流电弧的熄灭 261

12.2用绝缘材料产生的气体冷却电弧的灭弧装置 265

12.3.1灭弧气体 268

12.3通过气流冷却电弧的灭弧装置 268

12.3.2触头和灭弧喷嘴型式 271

12.3.3气流的产生 275

12.3.4带低值并联电阻的压缩气体断路器 280

12.4液体断路器 282

12.4.1灭弧液 282

12.4.2灭弧效应 282

12.4.3灭弧室的结构型式 287

12.5真空开关 291

参考文献 294

13．1000V以上负荷隔离开关和断路隔离开关 297

13.1具有单独的隔离元件和负荷元件的负荷隔离开关 297

13.1.1灭弧装置平行于闸刀式隔离器 298

13.1.2平行于移动式隔离闸刀的灭弧装置 301

13.2负荷元件打开时形成隔离间隙的负荷开关 309

参考文献 312