熄灭交流电弧的基本方法_断路器熄灭交流电弧的方法

　　熄灭交流电弧的基本方法

　　弧隙间的电弧能否重燃，取决于电流过零时，介质强度恢复和弧隙电压恢复两者竞争的结果。如果加强弧隙的去游离或减小弧隙电压的恢复速度，就可以促使电弧熄灭。

　　一、气体或液体吹弧

　　利用气体或油熄灭电弧即能加强对流散热，强烈冷却弧隙，又可取代部分原弧隙间已游离的气体或高温气体。电弧在气流或油流中被强烈地冷却和去游离，其中的游离物质被未游离物质所代替，电弧便迅速熄灭。气体或油吹动的方式有纵吹和横吹两种，纵吹使电弧冷却变细，然后熄灭;横吹是把电弧拉长切断而熄灭。不少断路器采用纵横混合吹弧方式，以便取得更好灭弧效果。

　　断路器断口加装并联电阻。在高压大容量断路器中，广泛利用弧隙并联电阻来改善它们的工作条件。断路器每相假如有两对触头，一对为主触头，另一对为辅助触头，电阻并联在主触头上。当断路器在合闸位置时，主、辅触头都闭合。当断开电路时，主触头先断开，这时并联在主触头断口上的电阻在主触头断开过程中起分流作用，有利于主触头断口灭弧。主触头的电弧熄灭后，并联电阻串联在电路中，有效地降低触头上的恢复电压数值及电压恢复速度。另外，并联电阻对切断小电感电流或电容电流时，可限制过电压产生。

　　二、多断口灭弧

　　高压断路器为了加速电弧熄灭，常将每相制成具有两个或多个串联的断口，使电弧被分割成若干段。这样，在相同的形成下，多断口的电弧比单端口拉得更长，并且电弧被拉长的速度更快，有利于弧隙介质强度的迅速恢复。此外，由于电源电压加在几个断口上，每个断口上施加的电压降低，即降低弧隙的恢复电压，也有助于灭弧。

　　三、真空灭弧的基本原理

　　真空灭弧的基本原理是设法降低触头间气体的压力，使灭弧室内气体十分稀薄，单位体积内的分子数目极少，则碰撞游离的数量大为减少，同时，弧隙对周围真空空间而言具有很高的离子浓度差，带电质点极易从弧隙中向外扩散，所以真空空间具有较高介质强度的恢复速度。

　　一般在电流第一次过零时，电弧即可熄灭而不再重燃。在有电感的电路中，电弧的急剧熄灭会产生截流过电压，这是特别需要注意的。

　　四、特殊介质灭弧

　　采用新介质。利用灭弧性能优越的新介质SF6（六氟化硫）断路器和真空断路器等，气体是一种人工合成气体，它具有强电负性，易俘获电子形成低活性的负离子，该负离子的运动速度要慢得多，使得去游离的几率增加。弧隙介质强度恢复过程极快，其灭弧能力相当于同等条件下空气的100倍，所以SF6的这一特性自被发现后，便迅速应用在电力工业中。

　　五、快速拉长电弧

　　快速拉长电弧，可使电弧的长度和表面积增大，有利于冷却电弧和带电质点的扩散，去游离作用增强，加快介质强度的恢复。断路器中常采用强力的分闸弹簧，就是为了提高触头的分离速度以快速拉长电弧。在低压开关中，这更是主要的灭弧手段。

　　六、特殊金属材料作为灭弧触头

　　采用熔点高、导热系数大、耐高温的金属材料做成灭胡触头，可减少游离过程中的金属蒸汽、抑制游离作用。

　　七、并联电阻

　　在大容量高压断路器中，常采用弧隙并联电阻的方法来促进灭弧，并联电阻的作用为：

　　7.1、断路器触头两端并联小电阻可抑制电弧燃烧及自行熄弧后恢复电压的变化，有利于电弧的熄灭；

　　7.2、多断口断路器触头上并联大电阻可使断口间电压分布均匀，充分发挥各断口作用。

　　八、其它措施

　　基于交流电弧熄灭的基本原理，还可以在开关电器灭弧过程中采用固体介质夹缝灭弧，以及加快断路器触头分离速度等众多措施。

　　断路器熄灭交流电弧的方法

　　（1）吹弧

　　温度对熄弧的影响非常大，气体热游离的基本条件是需要有足够高的温度，温度越低，热游离越不易发生，而且去游离过程加快，使电弧容易熄灭。用高速流动的气体或液体介质吹弧，流速大，对流换热能力很强，能使电弧散热加剧，对弧隙的冷却作用很大，从而降低弧隙温度，加快去游离过程，使弧隙介质的绝缘强度随温度的降低而增强。吹弧还能带来新鲜的未游离的绝缘介质，起到取代原弧隙中游离或高温介质的作用。在高压断路器中，常制成各种形式的灭弧室，使气体或液体产生较高的压力，有力地吹向弧隙，使电弧迅速熄灭。

　　吹弧的方式按照气体吹动方向的不同，分为横吹和纵吹。吹动方向与弧柱轴线垂直的为横吹，吹动方向与弧柱轴线平行的为纵吹，如图2-1所示。纵吹使电弧冷却变细最后熄灭；横吹将电弧拉长，增大散热面积，使冷却加强而熄弧，熄弧效果较好。横吹和纵吹各有其特点，不少断路器将纵吹和横吹结合使用，称为纵横混合吹，效果更佳。

　　

　　（2）采用多断口灭弧。高压断路器常将一相触头的断点制造成两个或更多个断口串联的断口形式，称之为多断口灭弧。在开断过程中，串联的多个断口同时断开，形成多个电弧相串联的灭弧方式。多断口的电弧比单断口拉得更长，电弧被拉长的速度更快，弧隙电阻值大且增长速度快，介质强度恢复快，而且由于电压被分配到每个断口，加在每个断口的电压较低，使弧隙的恢复电压降低，因此电弧易于熄灭。采用多断口结构后，由于断口之间连接部分存在对地电容，每一个断口在开断位置的电压分配和开断过程中的恢复电压分配出现了不均匀现象。为了充分发挥每个灭弧室的作用，应使每个断口的工作条件接近相等。通常在每个断口并联一个比断口对地电容和断口间电容大得多的电容（约1000～2000pF），称为均压电容，只要均压电容足够大，电压将均匀分配在每个断口上。

　　（3）加快分闸速度。分闸速度快，可以将电弧迅速拉长，增大弧隙电阻，加大散热面积，加强去游离作用，从而快速熄灭电弧。

　　（4）采用优良的灭弧介质。断路器中使用的灭弧介质的传热能力越高，介电强度及热游离温度越高，热容量越大，就越不容易产生电弧并且越容易灭弧。目前常用的介质为油、SF6气体或采用真空方式等。

　　（5）采用特殊材料制作触头。特殊材料制作的触头可以减少热电子发射和电弧中的金属蒸气，从而使电弧不易产生和容易熄灭。常用的材料有铜钨合金、银钨合金或铜铬合金等。

　　（6）利用耐弧材料制作的灭弧栅灭弧。触头间产生电弧后，将电弧拉人灭弧栅中，使电弧拉长、冷却，或者将电弧分成几段短弧，加强去游离作用，从而使电弧熄灭。