開關電器觸頭本身及觸頭周圍的介質中含有大量可被游離的電子，當分斷的觸頭間存在足夠大的外施電壓，而且電路電流也達到最小生弧電流時，就會強烈游離而形成電弧。電弧是高溫高導電率的游離氣體，它不僅對觸頭有很大的破壞作用，而且使斷開電路的時間延長。因此需要將電弧進行消滅，簡稱滅弧。滅弧有多種方法，大多是使用某種氣體或者液體來承擔主要滅弧工作，這些氣體或者液體（甚至是真空）就被稱為滅弧介質。
基本介紹
- 中文名：滅弧介質
- 外文名：Extinguishing medium
- 拼音：miehujiezhi
- 套用：電力系統
滅弧,電弧現象,電弧熄滅方法,拉長電弧,滅弧罩,油冷滅弧裝置,氣吹滅弧裝置,簡介：,滅弧的主要措施,滅弧設備,斷路器類型：,
滅弧
在有觸點電器中，觸頭接通和分斷電流的過程往往伴隨著電弧的產生及熄滅。電弧是一種氣體放電現象，對電器具有一定的危害。通過對電弧現象的介紹，分析其產生和熄滅的原因，介紹電器常用的滅弧方法及裝置，以解決電弧在電器中的影響。
電弧現象
電弧是氣體放電的一種形式。氣體放電分為自持放電與非自持放電兩類，電弧屬於氣體自持放電中的弧光放電。試驗證明，當在大氣中開斷或閉合電壓超過10V、電流超過0.5A的電路時，在觸頭間隙（或稱弧隙）中會產生一團溫度極高、亮度極強並能導電的氣體，稱為電弧。由於電弧的高溫及強光，它可以廣泛套用於焊接、熔煉、化學合成、強光源及空間技術等方面。對於有觸點電器而言，由於電弧主要產生於觸頭斷開電路時，高溫將燒損觸頭及絕緣，嚴重情況下甚至引起相間短路、電器爆炸，從而釀成火災、危及人員及設備的安全。
若藉助一定的儀器仔細觀察電弧，可以發現，除兩個極（觸頭）外，明顯的分為三個區域，即近陰極區、近陽極區及弧柱區，如下圖所示。
電弧三個區及電位降、電位梯度分布
近陰極區的長度約等於電子的平均自由行程（小於10-6m）。在電場力的作用下正離子向陰極運動，造成此區域內聚集著大量的正離子而形成正的空間電荷層，使陰極附近形成高電場強度（約為10+6~10+7V/m）。正的空間電荷層形成陰極壓降，其數值隨陰極材料和氣體介質的不同而有所變化，但變化不大，約在10～20V之間。
近陽極區的長度約等於近陰極區的幾倍。在電場力的作用下自由電子向陽極運動，它們聚集在陽極附近且不斷被陽極吸收而形成電流。在此區域內聚集著大量的電子形成負的空間電荷層，產生陽極壓降，其值也隨陽極材料而異，但變化不大，稍小於陰極壓降。由於近陽極區的長度比近陰極區的長，故其電場強度較小。
陰極壓降與陽極壓降的數值幾乎與電流大小無關，在材料及介質確定後可以認為是常數。
弧柱區的長度幾乎與兩電極間的距離相同。是電弧中溫度最高、亮度最強的區域。因在自由狀態下近似圓柱形，故稱弧柱區。在此區中正、負電粒子數相同，稱等離子區。由於不存在空間電荷，整個弧區的特性類似於一金屬導體。每單位弧柱長度電壓降相等。其電位梯度臣也為一常數，電位梯度與電極材料、電流大小、氣體介質種類和氣壓等因素有關。
觸頭開斷電路時，產生電弧的原因主要有陰極熱發射電子、陰極冷發射電子、碰撞游離和熱游離等。
電弧熄滅方法
拉長電弧
電弧拉長以後，電弧電壓將會增大，從而改變電弧的伏安特性。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，由於燃弧電壓的提高，電弧重燃困難。
電弧的拉長可以沿電弧的軸向（縱向）拉長，也可以沿垂直於電弧軸向（橫向）拉長，如下圖所示。
拉長電弧
滅弧罩
滅弧罩是讓電弧與固體介質相接觸以降低電弧溫度，從而加速電弧熄滅的比較常用的裝置。滅弧罩的結構形式多種多樣，但其基本構成單元為“縫”。我們將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。縫的寬度小於電弧直徑的稱窄縫，大於電弧直徑的稱寬縫。根據縫的軸線與電弧軸線間的相對位置關係可分為縱縫與橫縫。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。
油冷滅弧裝置
油冷滅弧是將電弧置於液體介質（一般為變壓器油）中，電弧將油氣化、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係數，這就使電弧的熱量容易散發。另外，由於存在著溫度差，所以氣泡產生運動，又進一步加強了電弧的冷卻。若要再提高其滅弧效果，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。由於油中的滅弧能力比大氣中滅弧能力強得多，所以這種方法一般用於高壓電器中，如油開關。
氣吹滅弧裝置
氣吹滅弧是利用壓縮空氣來熄滅電弧的。壓縮空氣作用於電弧，可以很好地冷卻電弧、提高電弧區的壓力、很快帶走殘餘的游離氣體，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。下圖表示了縱吹（徑向吹）的一種形式。壓縮空氣沿電弧徑向吹入，然後通過動觸頭的噴口、內孔向大氣排出，電弧的弧根能很快被吹離觸頭表面因而觸頭接觸表面不易燒損。因為壓縮空氣的壓力與電弧本身無關，所以使用氣吹滅弧時要注意熄滅小電流電弧時容易引起過電壓。由於氣吹滅弧的滅弧能力較強，故一般運用在高壓電器中，如韶山系列電力機車的空氣斷路器（主斷路器）。
簡介：
開關電器觸頭本身及觸頭周圍的介質中含有大量可被游離的電子，當分斷的觸頭間存在足夠大的外施電壓，而且電路電流也達到最小生弧電流時，就會強烈游離而形成電弧。電弧是高溫高導電率的游離氣體，它不僅對觸頭有很大的破壞作用，而且使斷開電路的時間延長。因此需要將電弧進行消滅，簡稱滅弧。滅弧有多種方法，大多是使用某種氣體或者液體來承擔主要滅弧工作，這些氣體或者液體（甚至是真空）就被稱為滅弧介質。
滅弧的主要措施
(1)增大近極電壓降。主要方法是把電弧分隔為許多串聯短弧。若利用金屬片將長弧切成若干短弧，則電弧上的電壓降將近似增大若干倍，電弧就不能維持燃燒而迅速熄滅。
(2)增大弧柱電壓的順軸梯度。主要方法是加強對電弧的冷卻。具體方法有：迅速拉長電弧；讓電弧在固體介質所形成的狹溝中燃燒；利用外力吹動電弧；將粗大的電弧分成若干平行的細小電弧。上述具體方法除能達到增大電弧冷卻面積，加強熱交換，加速電弧的冷卻，實現增大弧柱電壓的順軸梯度的目的外，還因電弧冷卻了能使觸頭溫度下降，從而又可達到增大近極電壓降的目的。
(3)增大電弧長度。主要方法是增大觸頭的開距；利用外力吹動(拉長)電弧。
(4)改善滅弧介質，增大弧隙間的電絕緣強度
滅弧設備
斷路器類型：
根據斷路器安裝地點，可分為戶內和戶外兩種。根據斷路器使用的滅弧介質，可分為以下幾種類型：
1。油斷路器。油斷路器是以絕緣油為滅弧介質。可分為多油斷路器和少油斷路器。在多油斷路器中，油不僅作為滅弧介質，而且還作為絕緣介質，因此用油量多，體積大。在少油斷路器中，油只作為滅弧介質，因此用油量少體積小，耗用鋼材少。
2。空氣斷路器。空氣斷路器是以壓縮空氣作為滅弧介質，此種介質防火、防爆、無毒、無腐蝕性，取用方便。空氣斷路器屬於他能式斷路器，靠壓縮空氣吹動電弧使之冷卻，在電弧達到零值時，迅速將弧道中的離子吹走或使之複合而實現滅弧。空氣斷路器開斷能力強，開斷時間短，但結構複雜，工藝要求高，有色金屬消耗多，因此，空氣斷路器一般套用在110KV及以上的電力系統中。
3。六氟化硫（SF6）斷路器。SF6斷路器採用具有優良滅弧能力和絕緣能力的SF6氣體作為滅弧介質，具有開斷能力強、動作快、體積小等優點，但金屬消耗多，價格較貴。近年來SF6斷路器發展很快，在高壓和超高壓系統中得到廣泛套用。尤其以SF6斷路器為主體的封閉式組合電器，是高壓和超高壓電器的重要發展方向。
4。真空斷路器。真空斷路器是在高度真空中滅弧。真空中的電弧是在觸頭分離時電極蒸發出來的金屬蒸汽中形成的。電弧中的離子和電子迅速向周圍空間擴散。當電弧電流到達零值時，觸頭間的粒子因擴散而消失的數量超過產生的數量時，電弧即不能維持而熄滅。真空斷路器開斷能力強，開斷時間短、體積小、占用面積小、無噪聲、無污染、壽命長，可以頻繁操作，檢修周期長。真空斷路器目前在我國的配電系統中已逐漸得到廣泛套用。此外，還有磁吹斷路器和自產氣斷路器，它們具有防火防爆，使用方便等優點。但是一般額定電壓不高，開斷能力不大，主要用作配電用斷路器。
1。油斷路器。油斷路器是以絕緣油為滅弧介質。可分為多油斷路器和少油斷路器。在多油斷路器中，油不僅作為滅弧介質，而且還作為絕緣介質，因此用油量多，體積大。在少油斷路器中，油只作為滅弧介質，因此用油量少體積小，耗用鋼材少。
2。空氣斷路器。空氣斷路器是以壓縮空氣作為滅弧介質，此種介質防火、防爆、無毒、無腐蝕性，取用方便。空氣斷路器屬於他能式斷路器，靠壓縮空氣吹動電弧使之冷卻，在電弧達到零值時，迅速將弧道中的離子吹走或使之複合而實現滅弧。空氣斷路器開斷能力強，開斷時間短，但結構複雜，工藝要求高，有色金屬消耗多，因此，空氣斷路器一般套用在110KV及以上的電力系統中。
3。六氟化硫（SF6）斷路器。SF6斷路器採用具有優良滅弧能力和絕緣能力的SF6氣體作為滅弧介質，具有開斷能力強、動作快、體積小等優點，但金屬消耗多，價格較貴。近年來SF6斷路器發展很快，在高壓和超高壓系統中得到廣泛套用。尤其以SF6斷路器為主體的封閉式組合電器，是高壓和超高壓電器的重要發展方向。
4。真空斷路器。真空斷路器是在高度真空中滅弧。真空中的電弧是在觸頭分離時電極蒸發出來的金屬蒸汽中形成的。電弧中的離子和電子迅速向周圍空間擴散。當電弧電流到達零值時，觸頭間的粒子因擴散而消失的數量超過產生的數量時，電弧即不能維持而熄滅。真空斷路器開斷能力強，開斷時間短、體積小、占用面積小、無噪聲、無污染、壽命長，可以頻繁操作，檢修周期長。真空斷路器目前在我國的配電系統中已逐漸得到廣泛套用。此外，還有磁吹斷路器和自產氣斷路器，它們具有防火防爆，使用方便等優點。但是一般額定電壓不高，開斷能力不大，主要用作配電用斷路器。
