开关电器典型灭弧装置讲解

开关电器典型灭弧装置的工作原理开关电器作为现代电力系统中不可或缺的设备，在电力传输、配电和控制等方面扮演着重要的角色。

然而，在开关电器操作过程中，由于电流突然中断导致的电弧现象给电气设备和人身安全带来了巨大威胁。

为了解决这一问题，开关电器通常配备典型的灭弧装置，本文将介绍几种常见的灭弧装置及其工作原理。

一、消弧室消弧室是一种常见的灭弧装置，其结构特点在于采用开合时间大于或等于交流电流的零电压时长的方式实现电流零交流时消弧。

消弧室通常由两个可移动式电极、一定形状的可移动式活动触头和一定的灭弧介质组成。

当开关电器需要切断电流时，电极分开，触头与电极之间产生电弧。

随后，活动触头以合适的速度向电极移动，当电流通过零时，电极再次接近，最终将电弧排除在灭弧室中，从而实现消弧的目的。

二、磁增强器磁增强器是一种常用的灭弧装置，其原理基于磁场的作用。

磁增强器由线圈和磁芯组成，线圈连接在控制回路中。

当开关电器需要断开电流时，线圈中的电流流过，产生磁场。

磁场的作用使得电弧的移动受到约束，由于磁场的强大作用，电弧失去能量，电流被迫中断。

磁增强器通过这种方式有效地灭弧，确保了设备的安全和可靠性。

三、灭弧腔灭弧腔是一种常见的灭弧装置，其工作原理基于高速喷射气流。

灭弧腔通常由喷口、喷嘴和气体压力调节装置组成。

当开关电器需要切断电流时，喷射装置快速喷射高压气流，形成高速气流。

电弧在高速气流的作用下，受到气流的冷却和扩散，导致电弧能量不断减弱，最终熄灭。

灭弧腔通过喷射气流的方式实现灭弧，有效地保护了开关电器和附近设备的安全。

四、真空灭弧室真空灭弧室是一种高效的灭弧装置，其工作原理基于在真空环境中切断电流。

真空灭弧室由真空室、固定触头和活动触头以及灭弧介质组成。

当开关电器需要中断电流时，固定触头和活动触头分离并产生电弧。

在真空环境中，电弧的扩散速度受到限制，由于缺乏物质传递热量，电弧能量迅速耗散，最终中断电流。

真空灭弧室通过创造真空环境实现高效的灭弧效果，广泛应用于高压开关设备中。

简述开关电器中常用的灭弧方法在低压电器中，由于其用途广泛，结构简单，功能齐全，操作灵活方便，动作频率较高，通常用于不频繁地接通和断开电路。

因此，使用的电流大，容量小，通常采用手动或自动空气式开关电器(如刀开关、组合开关等)作为切换元件。

另外还有自动重合闸(自动空气式、液压式、时间继电器式等)、保护及测量元件等。

根据开关电器的灭弧方法分类，可分为以下几种：当开关的触头或触头回路发生短路或接地时，产生很大的电弧，如果不采取适当的措施，就会烧毁触头，引起开关电器不能正常工作。

为了避免触头被烧坏，就必须迅速消除电弧。

灭弧的方法有： 1、断路器灭弧：一般是将断路器停电，或者操作开关切换到位置的同时，拉下断路器的分、合闸操作手柄，电弧即自行熄灭。

2、熔断器灭弧：一般是将熔断器熔断或自动开关跳闸的瞬间，短路电流将熔丝熔化，电弧也随之熄灭。

3、跌落式熔断器灭弧：开关电器发生接地故障后，需要迅速将电源切断。

此时跌落式熔断器中的熔丝会自动熔断，从而起到快速隔离电源的作用，实现快速灭弧的目的。

4、灭弧罩灭弧：开关电器发生断路故障后，要迅速隔离电源，这时可利用灭弧罩中的金属栅片将电弧熄灭。

5、使用消弧线圈进行灭弧：当开关电器出现断路故障时，短路电流较大，并会产生强烈的电磁感应，使周围空气急剧膨胀，形成强大的冲击力。

这种力量使触头间的弧隙迅速缩小而熄灭电弧。

这种方法只能用于无线电干扰较小的开关电器中。

如果由于长期过载或负荷过重造成熔断器过热而使熔丝熔断，就会导致开关电器被烧坏或触头严重损伤。

此时，若不立即将熔丝更换或进行检查，开关电器就可能被烧坏。

对这类故障，可用电烙铁焊下熔断器，进行修复。

然后，再用新熔丝更换，以保证安全运行。

1、定义：当开关的触头或其它部件发生断弧或接地短路时，触头间产生电弧。

这种电弧如果不加以及时熄灭，将会造成触头损坏或连接处熔化。

所以，这时必须将电弧熄灭，以防止事故扩大，造成电器事故。

2、方法：熄灭电弧的方法有多种，常见的有以下几种： 1)断路器灭弧：一般是将断路器拉出或推入，在接触点之间，靠电弧放电能量自行熄灭。

开关电器中电弧的产生的原因和熄灭方法浅析作者：张月华来源：《硅谷》2010年第09期摘要: 电弧是电力系统及电能利用工程常见的物理现象,对开关电器中开断电路时产生的电弧进行了解、分析,采取有效的措施熄灭电弧,这对电力系统的正常操作与安全运行有很重要的意义。

关键词: 开关电器;电弧;去游离;弧光放电中图分类号:TM91文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0510032-01开关电器是用来接通或开断电路的电气设备。

在发电厂与变电所中运行的发电机、变压器、进出线等回路,经常需要进行投入运行或退出运行,因此在发电厂与变电所中需装设必须的开关电器。

在开关电器触头接通或分开时,触头间可能出现电弧,电弧是电力系统及电能利用工程常见的物理现象。

对电弧的了解、分析,采取有效的措施熄灭电弧,这对电力系统的正常操作与安全运行有很重要的意义。

1 电弧的危害和特点电弧实际上是一种气体放电现象。

是在某些因素作用下,气体强烈游离、由绝缘变为导通的过程。

电弧形成后,由电源不断地输送能量,维持它燃烧,并产生很高的高温。

电弧燃烧时,中心区温度可达到10000K以上,表面温度也有3000～4000K。

同时发出强烈的白光,故称弧光放电为电弧。

电弧的高温,可能烧坏电器触头和触头周围的其他部件。

如果电弧较长时间不能熄灭,将会引起电器被烧毁甚至有爆炸的可能,危及电力系统的安全运行,造成人员的伤亡和财产的重大损失。

由于电弧是一种气体导电现象,所以在开关电器中,虽然电器触头已经分开,但是在出头间只要有电弧的存在,电路就没有断开,回路电流仍然存在,即开关电器失去了开断电路的作用。

影响电力系统的可靠运行。

2 电弧的产生和熄灭条件电弧的产生和熄灭过程,实际上是气体介质由绝缘变为导通和由导通又变为截止的过程。

2.1 电弧的产生条件。

1)触头开断初瞬间自由电子的生成。

触头刚分离时,由于触头间的间隙很小,在电压作用下其间形成很高的电场强度,当电场强度超过3×106V/m时,阴极触头表面的自由电子在强电场力的作用下,被拉出金属表面,强电场发射电子;同时,触头刚刚分离时,触头间的接触压力和接触面减小、接触电阻增大,使接触表面剧烈发热,局部高温,使此处电子获得动能发射出来。

开关电器典型灭弧装置的工作原理开关电器典型灭弧装置主要包括灭弧室、灭弧冲击器、灭弧剂和触头等组成。

当高压开关进行断电操作时，由于断开电源电流的存在，会在断口中产生电弧。

电弧是一种具有高温、高能量的气体导体，它的存在会导致电弧残压和电弧残流产生，严重影响开关电器的正常运行。

因此，通过灭弧装置来迅速灭除电弧是很重要的。

灭弧室是灭弧装置的关键组成部分，它是一个密闭的空间，其内的气体是由开关电器冷却系统提供的。

当电弧被引起时，其能量迅速传递到灭弧室中。

灭弧室内的气体经过一个精确设计的通道，使气体得以迅速冷却和扩散，在瞬间将电弧的温度降低到无法维持的程度，从而将电弧熄灭。

灭弧冲击器是灭弧室的核心部分，它通过产生机械冲击来灭除电弧。

灭弧冲击器的工作原理主要有两种方式：压缩气体方式和磁场作用方式。

压缩气体方式中，灭弧冲击器利用高压气体或压缩空气来产生机械冲击，将电弧的能量转化为机械能。

具体而言，当电弧被引起时，压缩气体或气体爆炸会产生冲击波，使电弧受到冲击而熄灭。

这种方式具有动作迅速、可靠性高的特点。

磁场作用方式中，灭弧冲击器利用电磁场的作用来灭除电弧。

具体而言，当电弧被引起时，灭弧冲击器中的线圈会产生磁场，在磁力的作用下，电弧受到磁力的挤压，电弧道被迅速拉长，电弧温度急剧降低，进而熄灭。

这种方式具有无须压缩气体的优点，但需要较大的电流来产生足够强的磁场。

除了灭弧冲击器，灭弧装置中的灭弧剂也起到重要作用。

灭弧剂是一种特殊的介质，能够吸收电弧的能量，并将其转化为其他形式的能量，如光能、声能和热能等。

常用的灭弧剂有光弧熄灭剂、喷雾熄弧剂等。

灭弧剂的作用是在灭弧过程中将电弧的能量迅速消耗掉，从而使电弧迅速熄灭，确保高压开关电器正常断路。

除了上述灭弧装置的主要组成部分外，还有一些辅助设备，如触头等。

触头主要用于控制开关电器的通断操作，通常是由导电材料制成，具有较好的导电性能和机械强度。

通过以上介绍可知，开关电器典型灭弧装置的工作原理是通过将电弧能量迅速转化为其他形式的能量，达到灭除电弧的目的。

灭弧方法及装置
灭弧方法是指在高压电气设备中通过引入一定的介质（如空气、氮气、SF6气体等）使电流停止流动，以避免电弧的产生和发展。

灭弧装置用于
实现灭弧方法，其主要部件包括灭弧室、动触头、固定触头、弹簧机构、
柜体和操作机构等。

灭弧装置的分类：
1.气体灭弧装置：主要包括膜式、喷嘴式和壳式等；
2.开关管灭弧装置：主要包括磁控管式和电真空式等；
3.固体灭弧装置：主要包括陶瓷灭弧室、聚四氟乙烯灭弧室和纳米陶
瓷灭弧室等。

灭弧方法和装置的应用：
1.用于隔离开关、断路器、接触器等高压电器设备中，以保障设备的
安全运行；
2.用于输电、配电和变电设施等电力系统中，以防止设备短路、过载
等故障，有效改善电网可靠性；
3.用于工业、矿山和冶金等领域中，以保护电力设备和提高生产效率。

开关电器灭弧原理开关电器主要用于控制电力系统中的电流，常用于开断电路中的负载电流。

在开关操作时，由于电流的存在，容易产生电弧，电弧会造成电器设备的损坏和短路等严重后果。

为了有效地避免电弧的产生和减小其对电器设备的危害，开关电器要具备灭弧功能。

灭弧原理主要包括了以下几个方面：1.快速分离快速分离是灭弧过程中的重要步骤，通过迅速分离开关触点，使得电弧路径拉长并被截断，从而有效地控制和消除电弧。

2.电磁吹弧电磁吹弧是一种常用的灭弧原理，通过电磁力将电弧移动到一个特定的区域，使其失去能量进而熄灭。

电磁吹弧装置一般由电磁线圈和吹气装置组成，电磁线圈产生磁场，吹气装置将气流送到电弧区域，通过电磁力和气流的共同作用，将电弧吹灭。

3.喷雾灭弧喷雾灭弧原理是利用高压喷射的液体或气体来吹灭电弧。

当电弧产生时，喷雾装置会将喷雾剂喷射到电弧区域，喷雾剂会瞬间蒸发，生成高压气体或液体冷却电弧，使其熄灭。

4.空气灭弧空气灭弧原理是利用高速流动的空气将电弧吹灭。

当开关触点分离时，电弧产生，同时启动空气灭弧装置，通过高速流动的空气将电弧吹灭。

5.液体灭弧液体灭弧原理是利用液体对电弧进行冷却和吸收能量，使其失去运动能量而熄灭。

液体灭弧主要使用矿油或硅油等绝缘材料进行灭弧。

6.气体灭弧气体灭弧原理是利用高纯度的惰性气体对电弧进行灭弧。

当电弧产生时，气体灭弧装置将惰性气体喷入电弧区域，气体会吸收电弧能量并抑制电弧继续燃烧，从而实现灭弧。

综上所述，灭弧原理主要包括快速分离、电磁吹弧、喷雾灭弧、空气灭弧、液体灭弧和气体灭弧等。

不同的灭弧原理适用于不同的开关电器和工作环境，通过选择合适的灭弧原理可以有效地控制和消除电弧，确保电器设备的安全运行。

开关电器典型灭弧装置的工作原理开关电器是现代电力系统中常见的重要设备，用于控制和保护电路的正常运行。

然而，当开关电器断开电路时，由于电流的存在，会产生电弧。

电弧是一种高温、高能量的放电现象，可能导致开关电器和周围设备的损坏，甚至引发火灾。

为了解决这一问题，开关电器通常配备了灭弧装置，用于有效地灭除电弧。

本文将介绍几种典型的灭弧装置，并详细阐述它们的工作原理。

1.磁场励磁式灭弧装置磁场励磁式灭弧装置是早期开关电器常用的一种灭弧装置。

其工作原理基于利用磁场力使电弧受到扰动和削弱，最终断开电路。

该装置由励磁线圈和灭弧室组成。

当电流突然改变时，励磁线圈产生瞬时磁场，使电弧受到力的作用被迫向上或向下偏离电弧通道，产生较大的接触电阻。

随着电弧接触电阻的增加，电流逐渐减小，直到达到灭弧的程度，电弧熄灭，断开电路。

2.气体灭弧装置气体灭弧装置是当前开关电器中常用的一种灭弧装置。

常见的气体灭弧装置有二氧化硫灭弧室和空气灭弧室等。

其工作原理都是基于将电弧引导到灭弧室中，通过气体的快速喷射和冷却来灭除电弧。

当电弧产生时，灭弧室内的气流会迅速形成一个狭窄的通道，将电弧束约束在其中。

气体喷射的速度和方向可以使电弧冷却和消散，从而使电弧的能量逐渐减小，最终使电弧熄灭。

3.油膜灭弧装置油膜灭弧装置是一种利用油膜扩散和冷却电弧的灭弧装置。

常见的油膜灭弧装置有油膜式断路器等。

其工作原理是通过在电弧通道上形成一层均匀的油膜，使电弧受到冷却和扩散。

电弧通道中的电流和电弧能量会将润滑油加热并将其蒸发，蒸汽进一步冷却和吸收电弧能量，使电弧迅速衰减。

油膜的扩散和吸热过程使电弧通道的电阻迅速增加，从而阻止了电流的进一步流动，实现了灭弧的效果。

4.固体灭弧装置固体灭弧装置是一种利用特殊的材料来抑制电弧的灭弧装置。

常见的固体灭弧装置有石英灭弧室和陶瓷灭弧室等。

其工作原理是电弧通过灭弧室时，固体材料产生的热量和气体使电弧温度骤然升高，从而使电弧失去能量。

现代开关电器采用的灭弧方法
1、拉长电弧：电弧拉长以后，电弧电压将会增大，从而改变电弧的伏安特性。

在直流电弧中，其静伏安特性上移，电弧可以熄灭；在交流电弧中，由于燃弧电压的提高，电弧重燃困难。

2、灭弧罩：灭弧罩是让电弧与固体介质相接触以降低电弧温度，从而加速电弧熄灭的比较常用的装置。

灭弧罩的结构形式多种多样，但其基本构成单元为“缝”。

3、油冷灭弧装置：油冷灭弧是将电弧置于液体介质（一般为变压器油）中，电弧将油气化、分解而形成油气。

油气中主要成分是氢，在油中以气泡的形式包围电弧。

4、气吹灭弧装置：气吹灭弧是利用压缩空气来熄灭电弧的。

压缩空气作用于电弧，可以很好地冷却电弧、提高电弧区的压力、很快带走残余的游离气体，所以有较高的灭弧性能。

5、横向金属栅片灭弧：横向金属栅片又称去离子栅，它利用的是短弧灭弧原理。

它使用磁性材料的金属片置于电弧中，将电弧分成若干短弧，利用交流电弧的近阴极效应和直流电弧的近极压降来达到熄灭电弧的目的。

6、真空灭弧装置：真空灭弧是使触头电弧的产生和熄灭在真空中进行，它是依据零点熄弧原理，以真空为熄弧介质工作的。

7、采用多断口：高压断路器常制成每相有两个或多个串联的断口，使加于每个断口的电压降低，电弧易于熄灭。

8、断路器断口加装并联电阻：在高压大容量断路器中，广泛利用弧隙并联电阻来改善它们的工作条件。

断路器每相假如有两对触头，一对为主触头，另一对为辅助触头，电阻并联在主触头上。

当断路器在合闸位置时，主、辅触头都闭合。

9、采用新介质：利用灭弧性能优越的新介质，例如S六氟化硫断路器等。

开关电器典型灭弧装置的工作原理
灭弧装置，又称回路接地装置，是电器开关和控制设备配套使用的继
电器，准确地说，它是一种高压开关，具有自动接地保护功能的开关装置，用于控制和保护电力系统。

它能够自动检测系统发生异常，然后将系统的
回路接地，从而消除系统中的火花和灼热，以起到保护和控制的作用。

灭弧装置的工作原理是：当电器发生故障抬开跳闸时，会产生电弧，
引起电力系统失流，电弧所产生的热量会将电气设备的绝缘介质变质，可
能造成短路，致使电器回路发生短暂的失火现象，从而引起大量的无功功
率及谐波。

为了防止电器发生短暂失火现象，必须将系统的回路接地，及
时排出谐波，这就是灭弧装置的机理。

灭弧装置的主要由熔断器、射灯、熔丝、调整器、变压器、接触器、
电阻器等组成。

当故障发生时，由于电弧的出现，熔丝瞬间熔断，射灯受
到弧光刺激，向开关本身发出信号，接触器被触动，使开关本身发出的开
关命令无效，从而消除电弧，从而起到保护和控制的作用。

熔断器是灭弧装置的一个重要部件，它在发生异常时，可以瞬间熔断，阻断回路中电流的流动，产生保护功能，防止回路出现过载、短路的情况。