3.2 純阻性負載下故障電弧對線路電流及電壓和電流關系的影響分析

圖3-3（a）和圖3-3（b）分別表示純阻性負載下線路正常工作和發生串聯電弧故障時相關變量的波形。在圖3-3（b）中，由于線路負載阻抗為純電阻，而串聯故障電弧也可等效為電阻，只是數值上呈動態變化而已，因此i與u同相。在u過零后i也為零，電弧熄滅，此時Rh表現為較大的數值，因此uh近似等于u的瞬時值，i = u / Rh，其數值接近于零，并一直保持。直到u增大到Uz時，弧隙被擊穿，并發生串聯電弧故障，Rh迅速減小，相對于負載電阻RL幾乎可以忽略，因此i將迅速從零增大到Uz / RL。此后i的大小基本由RL和u決定，即i≈u / RL。由于電弧在開始燃燒后，熄弧電壓Us很小，所以一直到u減小到約為零時，i才減小為零，電弧熄滅，因此i基本按照正弦規律減小為零。此后Rh又將迅速增大，直到u再次增大到Uz之前，i一直保持為零。

從上述分析可知，當負載阻抗為純阻性負載且發生串聯電弧故障時，電路具有如下特性：

（1）i與u同相；

（2）“零休”現象明顯；

（3）i從零開始增大時會出現突變現象，即i從零突然增大到某一數值，該數值主要由Uz與RL決定；

（4）i基本按照正弦規律自然減小到零。

需要指出的是，由于實際發生串聯電弧故障時，弧隙間距是不確定的，而且隨著電弧的燃燒，弧隙間距也會發生一些變化，因此Uz并不是一個不變的數值；另外，由于Rh的動特性，會導致線路電流波形在不同的工頻半周期內呈現隨機性的特點。即當發生電弧故障時，線路電流波形將不再具有在正常工作狀態下的電流周期性特點。

圖3-3　純阻性負載下的電壓和電流波形