矿井开关灭孤研究矿井开关灭孤研究［摘要］开关设备是井下电气设备的主耍组成部分。当开关在空气中开断电路时，在触头间隙也称弧隙）中会产生一团温度极高、发光极强且能导电、形如圆柱的气体一一电弧。电弧的产生一方面使电路仍维持导通状态，延迟了电路的开断；另一方面当电流较大时,电弧高温能使触头表面烧损或熔化，并破坏开关绝缘，其至会引起开关电器的爆炸和火灾等重大事故。为了避免电弧的危害，以便正确使用、维修开关设备，了解电弧的产生、分析电弧产生的原因、掌握灭弧原理是十分重要的。［关键词］井下灭孤原理研究中图分类号:TD676文献标识码:A文章编号：1009-914X（2014）01-0314-01一、电弧的产生开关设备在开断电路时，开关弧隙中的气体由绝缘状态变为导电状态而有电流流通，这种现象称为气体放电。电弧是气体放电的一种形式。电弧导电与金属导电的性质不同，它属丁游离导电。所谓游离，是指物（介）质中的电子在外界作用下获得足够大的能量，挣脱原子核的吸引力而形成自由电子；而原来中性的原子因失去电子变成带正电荷的离子，称为正离子。这种将正负电荷分开的现象称为“游离”O正常时弧隙间充满绝缘介质（空气等），其原子或分子为中性，故不能导电；只有当它们被游离后，弧隙中有了大量的自由电子和正离子才具备了良好的导电性能。弧隙中空气的游离主要有碰撞游离和热游离两种形式。当触头开始做分离运动时，接触面积逐渐变小，接触电阻随之增大因而在较大舶电流作用下，接触处的金属强烈发热，赤热的触头表面将产生电子热发射，即当金属温度升高时，其表面电子获得足够的热能而逸出金属，进入弧隙。同时，触头刚一分开时距离很小，触头间的电场强度很高，在强电场作用下，金属中的自由电子逸出金属而进入弧隙。这种现象称为强电场（或高电场）发射。由于热发射和强电场发射，使进入弧隙的自由电子在强电场作用下高速运动而获得动能，碰撞空气的中性原子而被游离形成自由电子和正离了，这种现象称为碰撞游离或电场游离。新形成的自由电了或正离子同样会在强电场作用下去碰撞别的中性原子。经过连续碰撞,在弧隙的介质中充满大量的自由电了和正离了而形成导电通路。若这吋线路电流较小（小于1A）,则弧隙间的气体呈现辉光，称为辉光放电。其特点是放电通道由电场游离形成，间隙温度为常温。当线路电流较大吋，弧隙间产生电弧而形成弧光放电。因电弧弧形如柱故称其为弧柱。其特点是弧光极强，弧柱内温度很高，可达6000-10000Co随着触头开断距离增大，弧隙间电场强度逐渐降低，电场游离作用减弱，这时的气体导电主要由热游离维持。在高温作用下，弧隙内中性粒了热运动加剧，并获得足够大的动能使它们相互碰撞，从而分离出新的自由电子和正离子，即形成热游离。一般情况下当弧柱温度高于3000-4000C时，即可产生热游离，所以电弧形成后依靠热游离便可维持。由以上分析可见，电弧的产生是靠气体的电场游离，而维持电弧是依靠热游离。因此，起弧吋触头间要有较高的电压，而维持电弧却需要较大的电流和较低的电压即可。二、电弧的熄灭与重燃1.电弧的熄灭在电弧的燃烧过程中，不仅存在着中性粒了的游离，同时还存在着自由电子和正离子在运动过程中重新结合（相遇）而使带电粒子消失或失去电荷变为中性离了的游离，这种现象称为去游离。在电弧燃烧过程中，当游离作用大于去游离作用时，电了与止离了的浓度增加,电弧加强；反Z,电弧减弱以至熄灭。可见，要使•屯弧熄灭就必须加强电弧中的去游离作用。去游离的主要形式是带电粒子的复合与扩散。2.交流电弧的重燃交流电流过零吋，电弧将暂吋熄灭。随着弧隙间交流电压的变化,电弧是否重燃取决于弧隙电压恢复情况和弧隙中介质强度恢复情况。弧隙电压恢复是指电流过零时，电弧熄灭，电路断开，弧隙间的电压按一定规律由熄弧吋的电压恢复到屯源电氐这一过程称为电压恢复过程。实践证明，弧隙电压的变化规律与电路的性质（阻性、感性、容性）、接线方式（单相、三相）及电源的频率、幅值等因素有关。介质强度恢复是指电流过零吋，介质温度下降，弧隙中的去游离使介质由导电状态恢复为绝缘状态，这一过程为介质强度恢复过程。介质...