高壓真空開(kāi)關(guān)電弧熄滅與重燃的原理與特點(diǎn)

　　游離是在外加電壓和電弧電流作用下，電子和離子不斷產(chǎn)生的過(guò)程，也就是電弧的產(chǎn)生和維持的過(guò)程。與此同時(shí)，在弧柱中還存在著(zhù)電子和離子消失（減少）的過(guò)程，使電弧電流減少，以致使電弧熄滅，稱(chēng)為去游離。在穩定燃燒的電弧中，這兩個(gè)過(guò)程處于動(dòng)態(tài)平衡。如果游離現象大于去游離現象，電弧將繼續熾熱燃燒；如果去游離大于游離，電弧越來(lái)越弱，后熄滅。因此使去游離大于游離就是電弧熄滅的基本原理。

一、去游離的方式主要是復合與擴散

（1）復合

弧隙中帶正電或帶負電的質(zhì)點(diǎn)，在運動(dòng)中彼此結合形成中性質(zhì)點(diǎn)的過(guò)程，稱(chēng)為復合。電子的運動(dòng)速度約為離子運行速度的1000倍，因此，電子和離子的直接復合可能性很小。但是，電子在碰撞時(shí)先附著(zhù)在中性質(zhì)點(diǎn)上形成負離子，然后與運動(dòng)速度大致相等的正離子相互吸引、接觸而形成中性質(zhì)點(diǎn)（中性分子）。

復合過(guò)程的快慢，主要決定于離子運動(dòng)的速度。使弧柱場(chǎng)強減小，降低電弧溫度，增大氣體壓力，升高氣體密度等，均可減小離子運動(dòng)速度，增加離子間接觸機會(huì )，加強復合。

（2）擴散

擴散是弧柱中的自由電子及正離子由于熱運動(dòng)從弧柱內逸出進(jìn)入周?chē)橘|(zhì)的一種現象。電弧中的高溫自由電子和正離子由密集的空間向周?chē)芏刃?、溫度低的介質(zhì)擴散，并與介質(zhì)中帶異性電的質(zhì)點(diǎn)結合，形成中性分子。電弧與周?chē)橘|(zhì)溫度差以及離子濃度差愈大，擴散作用愈強。

采用冷的、新鮮的、未游離的氣體吹動(dòng)電弧，可使電弧在周?chē)橘|(zhì)中移動(dòng)，加強與新鮮介質(zhì)接觸，一方面帶走電弧的熱量，另一方面增大電弧與周?chē)橘|(zhì)的溫差，加強擴散，有利于滅弧。

電弧熄滅與否，取決于游離與去游離兩個(gè)因素作用的結果。當弧柱中去游離大于游離時(shí)，電弧中離子減小，電弧電阻增加，電流減小，后電弧趨于熄滅。

二、交流電弧的熄滅

交流電流每半個(gè)周期經(jīng)過(guò)一次零值。此時(shí)，電源停止向弧隙輸入能量，而弧隙由于不斷散出熱量，溫度下降，熱游離作用迅速減弱，電弧暫時(shí)熄滅。但是由于弧隙的溫度很高，熱游離尚在繼續，在弧隙電壓的作用下，弧隙仍有電流通過(guò)，電源仍向弧隙輸入能量，使弧隙溫度升高，熱游離加強。

若輸入能量大于散出能量，即弧隙中游離過(guò)程大于去游離過(guò)程，電弧將重燃。這種由于熱游離而引起電弧的重燃稱(chēng)熱擊穿。反之，如果電流過(guò)零后，輸入能量小于散出能量，弧隙溫度將繼續下降，熱游離基本停止，弧隙由導電狀態(tài)向介質(zhì)狀態(tài)轉變，電弧即熄滅。

電流過(guò)零時(shí)，電弧暫時(shí)熄滅，但弧隙介質(zhì)絕緣能力要恢復到正常情況需要一定時(shí)間，稱(chēng)為介質(zhì)強度恢復過(guò)程。在此過(guò)程中，弧隙所承受而不致使弧隙擊穿重燃的臨界電壓稱(chēng)為介質(zhì)的擊穿電壓uj（t）。與此同時(shí)，弧隙電壓由熄弧電壓，經(jīng)一定時(shí)間，逐漸恢復到電源電壓，這是弧隙電壓的恢復過(guò)程。

隨著(zhù)電壓的升高，游離因素加強，可能引起間隙再擊穿，稱(chēng)為電擊穿，電弧重燃。

交流電流過(guò)零后，電弧熄滅是否會(huì )重熄，取決于介質(zhì)強度恢復過(guò)程與弧隙電壓恢復過(guò)程相互作用的結果。只要電流過(guò)零后，弧隙的介質(zhì)擊穿電壓uj永遠大于弧隙恢復電壓uhf，弧隙不被擊穿，電弧即熄滅。否則，電弧將重燃，如圖所示。因此交流電弧的熄滅條件是：電流自然過(guò)零后，弧隙介質(zhì)強度恢復曲線(xiàn)高于電壓恢復曲線(xiàn)，uj（t）>uhf（t）。