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2020
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HVS系列真空斷路器的滅弧原理
作者：
一、電弧現象
1. 電弧是一種能量集中、溫度很高、亮度很強的放電現象。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域的介質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。開關電器的觸頭雖然已經分開，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象，即電弧一旦形成，維持電弧穩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、電弧的產生與維持
1、強電場發射
開關電器的觸頭分離時，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射電子，這種現象稱為強電場發射。
2、熱電子發射
觸頭是由金屬材料制成的，在常溫下，金屬內部就存在大量的自由電子，當開關開斷電路時，在觸頭分離的瞬間，由于大電流被切斷，在陰極上出現強烈的熾熱點，從而有電子從陰極表面向四周發射，這種現象稱為熱電子發射。發射電子的多少與陰極材料及表面溫度有關。
3、碰撞游離
從陰極表面發射出來的電子，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，則發生碰撞時就可能使中性質點發生游離，產生新的自由電子和正離子，這種現象稱為碰撞游離。新產生的自由電子在電場中作加速運動又可能與中性質點發生碰撞而產生碰撞游離。結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，使介質擊穿而形成電弧。
4、熱游離
處于高溫下的中性質點由于高溫而產生強烈的熱運動。相互碰撞的結果而發生的游離稱為熱游離。作用：維持電弧的燃燒。一般氣體發生熱游離的溫度為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。
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