斷路器是電力系統(tǒng)中重要的設(shè)備之一，在系統(tǒng)中承擔著控制和保護設(shè)備及線路的任務(wù)。空氣斷路器在觸頭打開時會產(chǎn)生電弧，電弧受外力作用沿著跑弧道向柵片區(qū)域運動并進入柵片導致電弧電壓迅速上升，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)移限流或熄滅電弧的目的。如何使電弧更快進入柵片和達到盡量大的電弧電壓是研究的重點。

國內(nèi)外學者對空氣斷路器電弧的運動和弧壓的提升做了很多研究，由于計算機的發(fā)展，對電弧發(fā)展和運動進行數(shù)值分析成為電弧研究的重要手段。當前普遍的研究內(nèi)容為利用線路電流或外電路產(chǎn)生的磁場驅(qū)動電弧進入鐵磁柵片區(qū)，利用較大數(shù)量柵片產(chǎn)生的電弧近極壓降累加和電弧的拉長來提高電弧電壓。若采用絕緣柵片，由于電弧不能形成新的弧根，會給電弧進入柵片帶來困難。

當前國內(nèi)外直接利用氣流驅(qū)動電弧運動的研究還不多見。本文以磁流體動力學理論為基礎(chǔ)，建立氣吹滅弧室的數(shù)值分析模型。主要研究在滅弧室進氣口施加較大的氣流，考慮電弧的流體特性，用氣流將電弧吹入絕緣柵片區(qū)域的縫隙內(nèi)，使得電弧弧柱長度增長，配合柵片對電弧的冷卻使得電弧電壓迅速提高。

本文分別對相同數(shù)量的不同材料組合柵片的滅弧室進行仿真，分析了不同柵片材料下電弧在氣吹驅(qū)動下的運動和電壓提升情況。對不同入口壓強和不同柵片間距的滅弧室進行數(shù)值計算，比較分析了入口壓強和柵片間距對電弧電壓運動和電壓變化的影響。

圖1 滅弧室簡化的幾何模型

結(jié)論

本文建立了基于磁流體動力學理論的滅弧室多物理場耦合數(shù)值計算模型，對滅弧室入口氣流驅(qū)動電弧向柵片區(qū)域移動并最終進入柵片，被柵片拉長和冷卻使得電弧電壓提升的過程進行數(shù)值計算，仿真分析了不同材料柵片下電弧的運動和電壓變化情況，并比較了柵片間距和入口氣壓對氣吹滅弧室電弧電壓提升的影響，得到以下結(jié)論：

• 1）在氣吹的條件下，氣流場對電弧作用遠大于鐵磁柵片產(chǎn)生的磁場作用，相同柵片數(shù)量結(jié)構(gòu)下電弧被吹入柵片所用的時間相差不大，采用全絕緣柵片可以得到最大的電弧電壓。
• 2）柵片數(shù)量增多，柵片間距變小，會阻礙氣流流動，使電弧進入柵片所用時間變長。過大的柵片間距提升電弧電壓能力飽和，過小間距不利于電弧能量耗散，限制電弧電壓提升?；〉篱g距250mm的滅弧室在同一入口壓強條件下，11個柵片的電弧電壓最大。
• 3）電弧運動和進入柵片的時間隨入口壓強的增大而減小，電弧電壓達到的最大值隨入口壓強增大而增大。隨著氣壓進一步增大，氣壓增大對電弧弧壓增大的影響會變小。