一、灭弧主要部件

        与整个灭弧过程有关的结构都在下图中有所体现。

        假设直流系统中存在接地故障，保护装置驱动断路器分闸，此时静触头（1105）与动触头（1120）之间会产生电弧。其示意图如下图所示：

        下面着重来说一下电弧如何进入灭弧罩的。

        电弧一开始出现在主触头之间，此时通过右手定则，我们可以判断出电弧产生的磁场的方向。以电流为轴线，以上为纸面向外，以下纸面向内。

        又由于金属栅片的磁阻远远小于空气，使得电弧电流周围区域内的磁通路径会发生改变。电弧上方的磁通大部分进入金属栅片，使得电弧上方的磁通比电弧下方稀疏。因此，下方的纸面向内的磁场起主导作用。

        根据左手定则很容易判断出电弧受到向上的电磁力。它使得电弧脱离主触头，着落在引弧结构上（阳极为1115-1116，阴极为1192-1193）。至此，电弧已经进入了灭弧罩内。

        接下来位于引弧结构上的电弧将上部连接排、电弧阳极（静触头侧）、电弧阴极（动触头侧）、短接棒（红圈部分）、下部连接排联通，这样直流系统就通过电弧构成了完整的回路。如下图所示：

       此时电弧依然受到向上的电磁力，促使电弧沿着引弧结构移动至灭弧角（806），最终进入金属栅片中。

        电弧被金属栅片分割成了许多串联的短弧，电弧电流的存在造成每一段短弧都有一定的压降，最终使得加在电弧两端的总电压变大。当电弧电压大于电源电压时，电源提供的能量小于电弧消耗的能量，使得电弧的温度变低，衰弱了电离的能力。

        同时由于栅片间隙较小，使得电弧被一定程度上的压缩，使得电弧与冷状态的栅片接触面积增大，促使电弧冷却。

        在上述作用的共同配合下，电弧电流将逐渐减小，最终熄灭电弧。

        其灭弧原理图如下所示：

        在UR40快速直流断路器中其栅片形状被设计成V字形，这可以使电弧进入栅片阻力减小，同时优化了磁路，增强电弧所受到的吸力。

        金属栅片是整个灭弧罩中最重要的部分。栅片越多，电弧被分割的短弧就越多，电弧电压增大的越多，同时栅片冷却的面积也就越大，这些都有利于熄弧。

        但是，当断路器尺寸确定后，栅片数量不能过大，栅片数大，片间间隙小，就会对电弧进入栅片时产生很大阻力，甚至使电弧不能进入，栅片会被烧损。

        以工作电压1500V为例，最小电弧近极压降一般是25V，1500V需要60个间隙，除两极与栅片的间隙，共需58个间隙，应用59块栅片。

        在金属栅片上部还设有绝缘栅片，通常是耐弧绝缘材料（如石棉、水泥、陶土、陶瓷、三聚氰胺板等）制成。绝缘栅片并不能切断电弧，但有良好的冷却作用。

        金属栅片中的高温电离气体排至绝缘栅片后，通过栅片传导散热达到去电离作用。此外，绝缘栅片还有防止飞弧作用。

二、灭弧部件实物图

        针对上文中提到的结构，找了一些实物图，增加大家的理解。可以结合上文多比对，加深印象。

三、城轨直流系统灭弧的特点

        地铁由直流电机驱动，电动机是典型的电感负载。地铁供电系统呈感性，而且电感的值非常大。地铁牵引供电系统中的输电线路可以等效为一个电阻与电感的串联。其示意图如下所示：

        电弧的高温会使得触头烧蚀甚至会造成开关电器着火或者爆炸。但电弧也有有利的一面，它能够提供一个释放电路中磁能的场所，使得产生的过电压大大降低。

        这就是说电弧必须等电感中的能量完全释放后才能熄灭，断路器才能完全断开电路，否则将在电路中产生过电压，对其他电器设备造成危害。这款断路器当触头分断时，电弧到引弧结构后仍有回路接通（通过短接棒），不至于过早熄灭，避免了过电压的产生。

        但由于地铁供电系统电感过大，导致了电弧熄灭时间较长，对触头等易耗部件的伤害较大。

四、灭弧部件中的易损部件

        当发生跳闸时，复送电前，需要仔细检查动触头、静触头、限弧板、引弧结构、灭弧角、金属栅板、绝缘栅板。

        其中引弧结构由多个零部件组合而成，上文为了叙述方便，使用了统称。下面结合实物图对其进行分解。

        从上述图片中我们可以看出，阳极引弧结构其实就是静触头总成，而阴极引弧结构则是由电极和灭弧芯组成。电极及静触头总成下部垫着MU金属条，至此相关零部件介绍完毕。

        这些易损部件的更换标准如下：

        1、动触头、静触头、电极、MU金属条

        以W2值为标志，新主触头的W2尺寸应为8±1mm。当W2≦3±1mm时，需更换上述部件。其测量方法如下图所示：

        上图中1为合闸装置，2为导管（用于安装附件）。

        注：吹弧芯并不属于易损部件。

        2、限弧板

        当局部烧伤痕迹达到初始厚度（12mm）的一半时。

        3、灭弧角

        当局部烧伤截面达到初始截面（20*4mm2）的一半时时。

        4、金属栅板

        当两块金属栅板之间互相接触时或当金属栅板的（1）部分的烧损高度达到原始高度的一半时。（1）部分如下图所示：

        5、绝缘栅板

        当烧损深度达到部件原始厚度的一半时或当出现垂直裂缝时

五、总结

        从上文中可以看出，为了达到灭弧的目的，断路器往往是多种灭弧结构的组合。

        在这款断路器中通过触头分离的机械力及电弧产生的磁场对自身的电动力拉长电弧，再通过金属栅板来形成若干短弧增大电弧电压使得电弧熄灭。高温电离气体排至绝缘栅板中降温去电离，防止复燃。

        但该型断路器仍有一定的缺陷，便是如果断路器电流回路中偏小，电流产生的力较小，电弧很容易停留在触头上，使触头烧损。

        写到这里，突然下复习一下大学的知识，把电弧的来龙去脉捋顺一下。又要打好多字了，心疼我的键盘！！下篇文章见了。