一、電弧的形成

斷路器切斷載流電路時，在觸頭之間常常會出現電弧，直到電弧熄滅后，電路才真正被切斷。觸頭間的電弧，實際上是由于中性質點游離而引起的一種氣體放電現象，從電弧形成過程來看，游離放電可分為四個階段：

1、強電場發射

當觸頭剛分開時，雖然電壓不一定很高，但觸頭間距離很小，因此產生很強的電場強度。當電場強度超過3x10^6V/m時，在強電場作用下，金屬觸頭陽極表面的自由電子會被電場力拉出來，成為游離在觸頭空隙中的自由電子，這種游離方式稱為強電場發射，是弧隙自由電子的一個來源。

2、熱電發射

這是弧隙中自由電子的又一來源。在觸頭分開瞬間，由于觸頭間的壓力迅速減小，接觸電阻增大，電流流過時發熱加劇，在電極上出現強烈的熾熱點。此外，弧隙中的正粒子被迅速吸向陰極，其能量被電極吸收，也使陰極表面溫度升高。當陰極表面達到一定高溫時，便發射電子使弧隙中的電子數目增加。

3、碰撞游離

從陰極表面發射出來的自由電子，在電場力的作用下向陽極做加速運動，它們在奔向陽極的途中碰撞介質的中性質點（原子或分子），使原中性質點碰撞游離為正離子和自由電子。新產生的電子又和原有的電子一起以極高的速度向陽極運動，當它們和其他中性質點相碰撞時，又再一次發生碰撞游離。碰撞游離連續進行的結果，觸頭間隙中充滿了電子和正離子。在外加電壓作用下，電子奔向陽極，正離子奔向陰極，產生電流，形成電弧。

4、熱游離

熱游離是電弧維持燃燒的主要原因。電弧燃燒時，電弧表面溫度可達3000～4000℃以上，弧心溫度可達10000℃以上。處于高溫下的介質分子和原子產生強烈的熱運動，不斷發生互相碰撞，游離出電子正離子，稱為熱游離。實際上觸頭間隙擊穿產生電弧后，弧隙電導迅速增大，觸頭之間電壓降減小，隨著觸頭拉開距離增大，觸頭間的電場強度大大減小，強電場發射基本停止。隨著電場強度減小，電場對電子運動的加速作用減弱，碰撞游離也基本停止。這時電弧的穩定主要依靠熱游離得以維持。

5、電弧形成過程簡述

開關觸頭剛分離瞬間，陰極在強電場和高溫的作用下發射電子，自由電子在觸頭電壓作用下高速運動，產生碰撞游離導致介質擊穿形成電弧。電弧形成后，由于弧柱溫度很高，介質產生游離使電弧得以維持和發展。

二、電弧熄滅過程

1、去游離的主要方式

1）復合去游離

復合去游離是帶正電的質點和帶負電的質點彼此交換本身多余的電荷，成為中性質點的過程。帶電質點運動速度快，出現復合的機會少，反之復合機會多，加快復合的方法有以下幾種：

（1）快速拉長電弧，可使電場強度下降，離子運動速度變慢，復合機會增多；

（2）加快電弧冷卻，可使離子運動速度變慢，復合機會增多；

（3）加大氣體壓力，提高氣體介質的濃度，使離子間自由行程縮短，復合的機率增加；

（4）使電弧接觸固體介質表面，促進帶電質點復合。

2）擴散去游離

（1）濃度擴散

帶電粒子從弧心濃度高的地方向弧邊周圍濃度低的地方擴散，使弧隙中帶電粒子減少；

（2）溫度擴散

弧道中的高溫粒子向弧道周圍溫度低的介質中擴散，使弧道中的帶電粒子減少；

（3）氣流吹拂

高速氣流吹拂電弧，將弧柱中的帶電粒子吹走。

2、加速直流電弧熄滅的方法

1）快速拉長電弧或用氣吹冷卻電弧，加快擴散去游離，使電弧電阻增大，從而增加電弧本身的壓降使外加電壓不足以維持電弧；

2）在滅弧過程中，電路中臨時串入電阻，增大電路的電壓降使電弧加快熄滅；

3）分長弧為短弧，使外加電壓不足以維持多個短弧的陰極壓降，從而使電弧熄滅。

3、 交流電弧的熄滅過程

交流電弧中，電流每半周過零一次，此時電弧自然熄滅。以后電弧是否重燃，要看弧隙是否會重新擊穿。弧隙的擊穿主要有熱擊穿和電擊穿。

1）熱擊穿

在電流過零后很短時間內，弧隙中的溫度仍然很高，在弧隙電壓作用下，通過殘余電導仍有很小的電流通過，所以這時弧隙中存在著散失能量（散熱）和輸入能量（殘余電流）兩個過程。如果輸入能量大于散失能量，則游離過程大于去游離過程，電弧就會重燃。這種由于熱游離而使電弧重燃的現象稱為熱擊穿。反之，如果在電流過零時加強弧隙冷卻，使去游離過程大于游離過程，就不會發生熱擊穿引起電弧重燃。

2）電擊穿

電流過零后，如弧隙溫度降低到熱游離基本停止，則熱擊穿就不會出現。但是弧隙的絕緣能力要恢復到正常絕緣狀況仍需一定時間，即存在一個弧隙介質強度的恢復過程。而且在電流過零后，弧隙電壓也要經過一個電磁振蕩的過渡過程才能逐漸恢復到電源電壓。如果恢復電壓高于介質絕緣強度的恢復數值，弧隙仍被擊穿，這種擊穿稱為電擊穿。

3）交流電弧的熄滅，關鍵在于電流過零后要加強冷確，使熱游離不能維持，防止發生熱擊穿。另一方面要使弧隙絕緣強度的恢復速度始終大于弧隙電壓的恢復速度，防止發生電擊穿。

三、高壓斷路器滅弧方法

高壓斷路器的交流電滅弧方法主要有以下兩種：

1、吹弧

在各種斷路器中，通過氣體或油流吹弧，一方面可以增強對流，冷卻電弧。另一方面可以將弧隙中的原有帶電粒子吹散，提高介質絕緣強度的恢復速度。

2、多斷口熄弧

斷路器設備常制成每相有兩個或兩個以上的串聯斷口。在相等的觸頭行程下，多斷口比單斷口拉弧更長，電弧拉長的速度也快，加速了弧隙電阻的增大。同時，由于加在每個斷口上的電壓降低了，使弧隙的恢復電壓降低，因此滅弧性能更好。