3.1 交流故障電弧相關電氣特性分析

圖3-1為交流串聯故障電弧實驗電路。圖3-2為根據圖3-1實驗電路測量的交流電弧兩端的電壓和線路電流波形。

在t0～t1時間段，弧隙被擊穿，電路中產生串聯故障電弧。但是由于弧隙被擊穿后，弧隙電阻轉變為電弧電阻，此時Rh相對負載電阻阻值較小，因此弧隙兩端的電壓uh也很小。此時線路電流ih的大小主要由電源電壓u和負載阻抗Z決定，但由于Rh串聯在電路中，盡管Rh較小，也會導致ih的有效值比在正常工作狀態下要小。

圖3-1　交流串聯故障電弧實驗電路

圖3-2　交流電弧兩端的電壓和線路電流波形

在t1～t2時間段，t1時刻加在電弧上的電壓uh降為零，ih也降為零，電弧熄滅?；∠秲啥说碾妷簩凑乙幝刹粩嘣龃蟆Ｓ捎诨∠对跊]有被擊穿時Rh非常大，則此時uh可近似看成電源電壓u。ih將基本為零，表現為“零休”現象，即在交流電路中，當發生串聯故障電弧時線路電流在自然過零點連續一段時間都非常接近于零的現象。uh按照正弦規律變化，其幅值不斷增大，直到當t2時刻uh達到了燃弧電壓Uz時，弧隙被擊穿，電弧重新起燃，此時Rh會迅速減小。由于此時Rh相對負載阻抗Z基本可以忽略，ih將從零開始迅速增大到Uz/｜Z｜，表現為當串聯故障電弧發生時的電流突變現象。

從圖3-2還可以看出，不同半工頻周期內Uz的值并不完全相同。主要原因在于當串聯故障電弧發生時，電弧燃燒往往伴隨著電極的局部揮發，導致弧隙間距、周圍氣體的成分、電弧的冷卻程度等都會呈現動態變化，因此，當每次發生串聯電弧故障時，燃弧電壓Uz不可能完全相同，導致了相鄰的半工頻周期內線路電流ih無論是有效值還是電流突變時刻都呈現一定的隨機性。