3.2 纯阻性负载下故障电弧对线路电流及电压和电流关系的影响分析

图3-3（a）和图3-3（b）分别表示纯阻性负载下线路正常工作和发生串联电弧故障时相关变量的波形。在图3-3（b）中，由于线路负载阻抗为纯电阻，而串联故障电弧也可等效为电阻，只是数值上呈动态变化而已，因此i与u同相。在u过零后i也为零，电弧熄灭，此时Rh表现为较大的数值，因此uh近似等于u的瞬时值，i = u / Rh，其数值接近于零，并一直保持。直到u增大到Uz时，弧隙被击穿，并发生串联电弧故障，Rh迅速减小，相对于负载电阻RL几乎可以忽略，因此i将迅速从零增大到Uz / RL。此后i的大小基本由RL和u决定，即i≈u / RL。由于电弧在开始燃烧后，熄弧电压Us很小，所以一直到u减小到约为零时，i才减小为零，电弧熄灭，因此i基本按照正弦规律减小为零。此后Rh又将迅速增大，直到u再次增大到Uz之前，i一直保持为零。

从上述分析可知，当负载阻抗为纯阻性负载且发生串联电弧故障时，电路具有如下特性：

（1）i与u同相；

（2）“零休”现象明显；

（3）i从零开始增大时会出现突变现象，即i从零突然增大到某一数值，该数值主要由Uz与RL决定；

（4）i基本按照正弦规律自然减小到零。

需要指出的是，由于实际发生串联电弧故障时，弧隙间距是不确定的，而且随着电弧的燃烧，弧隙间距也会发生一些变化，因此Uz并不是一个不变的数值；另外，由于Rh的动特性，会导致线路电流波形在不同的工频半周期内呈现随机性的特点。即当发生电弧故障时，线路电流波形将不再具有在正常工作状态下的电流周期性特点。

图3-3　纯阻性负载下的电压和电流波形