滅弧裝置:加強滅弧能力的裝置-中文百科頻道

危害

1.電弧的存在延長了開關電器開斷故障電路的時間，加重了電力系統短路故障的危害。

2.電弧産生的高溫，将使觸頭表面融化和蒸化，燒壞絕緣材料。對充油電氣設備還可能引起着火、爆炸等危險。

3.由于電弧在電動力、熱力作用下能移動，很容易造成飛弧短路和傷人，或引起事故的擴大。

方法

一個滅弧裝置可以采用某一種方法進行熄弧。但在大多數情況下，則是綜合采用幾種方法，以增加滅弧效果。例如拉長和冷卻電弧往往是一起運用的。

1.拉長電弧

電弧拉長以後，電弧電壓就增大，改變了電弧的伏安特性。在直流電弧中，其靜伏安特性上移，電弧可以熄滅。在交流電弧中，由于燃弧電壓的提高，電弧重燃困難。電弧的拉長可以沿電弧的軸向(縱向)拉長，也可以沿垂直于電弧軸向(橫向)拉長。

（1）機械力拉長：電弧沿軸向拉長的情況是很多的，電器觸頭分斷過程實際上就是将電弧不斷地拉長。刀開關中閘刀的拉開也拉長電弧，電焊過程中将焊鉗提高可使電弧拉長并熄滅。

（2）回路電動力拉長：載流導體之間會産生電動力，如果把電弧看作為一根軟導體，那麼受到電動力它就會發生變形，即拉長。

因利用回路本身滅弧的電動力不夠大，電弧拉長和運動的速度都較小，所以這種方法一般僅用于小容量的電器中。開斷大電流時，為了有較大的電動力而專門設置了一個産生磁場的吹弧線圈，這種利用磁場力使電弧運動而熄滅的方法稱為磁吹滅弧。

2.滅弧罩

滅弧罩是讓電弧與固體介質相接觸，降低電弧溫度，從而加速電弧熄滅的比較常用的裝置。其結構型式是多種多樣的，但其基本構成單元為“縫”。将滅弧罩壁與壁之間構成的間隙稱作“縫”。根據縫的數量可分為單縫和多縫。根據縫的寬度與電弧直徑之比可分為窄縫與寬縫。縫的寬度小于電弧直徑的稱窄縫，反之，大于電弧直徑的稱寬縫。根據縫的軸線與電弧軸線間的相對位置關系可分為縱縫與橫縫。縫的軸線和電弧軸線相平行的稱為縱縫，兩者相垂直的則稱為橫縫。

（1）縱縫滅弧罩

縱向曲縫式滅弧罩。縱向曲縫式又稱迷宮式，它的縫壁制成凹凸相間的齒狀，上下齒相互錯開。同時，在電弧進入處齒長較短，愈往深處，齒長愈長。當電弧受到外力作用從下向上進入滅弧罩的過程中，它不僅與縫壁接觸面積越來越大，而且長度也愈來愈長。這就加強了冷卻作用，具有很強的滅弧能力。但是，也正因為縫隙愈往深處愈小，電弧在縫内運動時受到的阻力愈來愈大。所以，這種結構的滅弧罩，一定要配合以較大的讓電弧運動的力。否則，其滅弧效果反而不好。

（2）橫縫滅弧罩

為了加強冷卻效果，橫縫滅弧罩往往以多縫的結構型式使用，也就是稱為橫向絕緣栅片。當電弧進入滅弧罩後，受到絕緣栅片的阻擋，電弧在外力作用下便發生彎曲，從而拉長了電弧，并加強了冷卻。

由于滅弧罩要受電弧高溫的作用，所以對滅弧罩的材料也有一定的要求，如：受電弧高溫作用不會因熱變形、絕緣性能不能下降，機械強度好且易加工制造等。滅弧罩材料過去廣泛采用石棉水泥和陶土材料，逐漸改為采用耐弧陶瓷和耐弧塑料，它們在耐弧性能與機械強度方面都有所提高。

3.油冷滅弧裝置

油冷滅弧是将電弧置于液體介質(一般為變壓器油)中，電弧将油汽化、分解而形成油氣。油氣中主要成分是氫，在油中以氣泡的形式包圍電弧。氫氣具有很高的導熱系數，這就使電弧的熱量容易散發。另外，由于存在着溫度差，所以氣泡産生運動，又進一步加強了電弧的冷卻。若再要提高其滅弧效果，可在油箱中加設一定機構，使電弧定向發生運動，這就是油吹滅弧。由于電弧在油中滅弧能力比大氣中拉長電弧大得多，所以這種方法一般用于高壓電器中，如油開關。

4.氣吹滅弧裝置

氣吹滅弧是利用壓縮空氣來熄滅電弧的。壓縮空氣作用于電弧，可以很好地冷卻電弧、提高電弧區的壓力、很快帶走殘餘的遊離氣體，所以有較高的滅弧性能。按照氣流吹弧的方向，它可以分為橫吹和縱吹兩類。橫吹滅弧裝置的絕緣件結構複雜，電流小時橫吹過強會引起很高的過電壓，故已被淘汰。

5.橫向金屬栅片滅弧

橫向金屬栅片又稱去離子栅，它利用的是短弧滅弧原理。用磁性材料的金屬片置于電弧中，将電弧分成若幹短弧，利用交流電弧的近陰極效應和直流電弧的近極壓降來達到熄滅電弧的目的。

橫向金屬栅片滅弧裝置主要用于交流電器，因為它可将起始介質強度成倍的增長。對于直流電弧而言，因無近陰極效應，隻能靠成倍提高極旁壓降來進行滅弧。由于極旁壓降值較小，要想達到較好的滅弧效果，金屬栅片的數量太大，會造成滅弧裝置體積龐大。所以直流電器中很少采用。

6.真空滅弧裝置

真空滅弧是使觸頭電弧的産生和熄滅在真空中進行，它是依據零點熄弧原理，以真空為熄弧介質工作的。

在真空中氣體很稀薄，電子的自由行程遠大于觸頭間的距離。當真空度為10汞柱時，電子的自由行程達43m。自由電子在弧隙中作定向運動時幾乎不會和氣體分子或原子相碰撞，不會産生碰撞遊離。所以将觸頭置于真空中斷開時産生的電弧則是由于陰極發射電子和産生的金屬蒸氣被電離而形成的。

當電弧電流接近零時，陰極發射的電子和金屬蒸氣減少，弧隙中殘留的金屬蒸氣和等離子體向周圍真空迅速擴散。這樣，弧隙可以在數微秒之内由導電狀态恢複到真空間隙的絕緣水平。因此，在真空中觸頭有很高的介質恢複速度、絕緣能力和分斷電流的能力。

真空電弧按其電流的大小可分為擴散弧和收縮弧兩種。擴散弧的電流較小(幾百至幾千安培)，此時電弧分裂為許多并聯的支弧。每一支弧有自己的陰極斑點和弧柱，陰極斑點互相排斥且均勻分布在陰極上。在電磁場的作用下陰極斑點不斷地沿左旋方向運動，觸頭表面的平均溫度較低且分布均勻。陽極此時不存在陽極斑點。陰極斑點既發射電子又産生金屬蒸氣。

當電流接近于零值時，最終隻剩下一個斑點。電流過零時，電弧自行熄滅。當擴散弧的電流增加到足夠大時，陰極斑點相互聚成一團，運動速度很小甚至不再運動。陰極表面不但産生大量的金屬蒸氣，而且有一部分金屬直接以顆粒或液滴的形式向弧隙噴射。陽極此時也出現熾熱的陽極斑點且蒸發和噴射一定數量的金屬，觸頭的電磨損迅速增加。當真空滅弧裝置中出現收縮弧後，就不能再開斷電路。

電弧由擴散弧轉變為收縮弧的電流，也就是該真空滅弧裝置的極限開斷電流，它随觸頭材料和直徑大小而不同。

在開斷交流電路時，當被開斷的電流減小到某一數值時，擴散弧會發生電流突然被截斷的現象，稱之為截流。這樣，在開斷感性負載電流時，弧隙上将産生很高的過電壓，這是使用真空滅弧裝置應注意的問題。