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2020

HVS系列真空斷路器的滅弧原理

作者：

小琺根據(jù)阿海琺（中國）營銷中心研發(fā)-技術(shù)/PM部整理了關(guān)于HVS系列真空斷路器的滅弧原理與大家分享，具體內(nèi)容包括以下：

一、電弧現(xiàn)象

1. 電弧是一種能量集中、溫度很高、亮度很強的放電現(xiàn)象。如10KV少油斷路器開斷20KA的電流時，電弧功率高達10000KW以上，造成電弧及其附近區(qū)域的介質(zhì)及其強烈的物理化學變化，可能燒壞觸頭及觸頭附近的其他部件。如果電弧長期不滅，將會引起電器被燒毀甚至爆炸，危機電力系統(tǒng)的安全運行，造成重大損失。所以，切斷電路時，必須盡快熄滅電弧。

2. 電弧是導體。開關(guān)電器的觸頭雖然已經(jīng)分開，但是觸頭間如有電弧存在，電路就還沒有斷開，電流仍然存在。

3. 電弧是一種自持放電現(xiàn)象，即電弧一旦形成，維持電弧穩(wěn)定燃燒所需的電壓很低。如，大氣中1cm長的直流電弧的弧柱電壓只有15-30V，在變壓器油中也不過100-200V。

4. 電弧是一束游離氣體，質(zhì)量很輕，容易變形，在外力作用下（如氣體、液體的流動或電動力作用）會迅速移動、伸長或彎曲，對敞露在大氣中的電弧尤為明顯。如，在大氣中開斷交流110KV、5A的電流時，電弧長度超過7m。電弧移動速度可達每秒幾十米至幾百米。

二、電弧的產(chǎn)生與維持

1、強電場發(fā)射

開關(guān)電器的觸頭分離時，動靜觸頭間的壓力不斷下降，接觸面積減小，因而接觸電阻增大，溫度劇升。另一方面，觸頭開始分離時，觸頭間距很小，即使電壓很低，只有幾百伏甚至幾十伏，但是電場強度卻很大。由于上述原因，陰極表面可能向外發(fā)射電子，這種現(xiàn)象稱為強電場發(fā)射。

2、熱電子發(fā)射

觸頭是由金屬材料制成的，在常溫下，金屬內(nèi)部就存在大量的自由電子，當開關(guān)開斷電路時，在觸頭分離的瞬間，由于大電流被切斷，在陰極上出現(xiàn)強烈的熾熱點，從而有電子從陰極表面向四周發(fā)射，這種現(xiàn)象稱為熱電子發(fā)射。發(fā)射電子的多少與陰極材料及表面溫度有關(guān)。

3、碰撞游離

從陰極表面發(fā)射出來的電子，在電場力的作用下向陽極作加速運動。并不斷與中性質(zhì)點碰撞，如果電場足夠強，電子所受的力足夠大，且兩次碰撞間的自由行程足夠大，電子積累的能量足夠多，則發(fā)生碰撞時就可能使中性質(zhì)點發(fā)生游離，產(chǎn)生新的自由電子和正離子，這種現(xiàn)象稱為碰撞游離。新產(chǎn)生的自由電子在電場中作加速運動又可能與中性質(zhì)點發(fā)生碰撞而產(chǎn)生碰撞游離。結(jié)果使觸頭間充滿大量自由電子和正離子。使觸頭間電阻很小，在外加電壓作用下，帶電粒子作定向運動形成電流，使介質(zhì)擊穿而形成電弧。

4、熱游離

處于高溫下的中性質(zhì)點由于高溫而產(chǎn)生強烈的熱運動。相互碰撞的結(jié)果而發(fā)生的游離稱為熱游離。作用：維持電弧的燃燒。一般氣體發(fā)生熱游離的溫度為9000-10000，而金屬蒸汽約為4000-5000。因為電弧中總有一些金屬蒸汽，而弧柱溫度在5000以上，所以，熱游離足以維持電弧的燃燒。