[发明专利]一种反冲熄灭电弧等离子体的方法及系统

说明书

本发明公开了一种反冲熄灭电弧等离子体的方法及系统，其方法包括将外电弧引入反冲模块内部；入口电弧快速进入反冲模块，冲向接闪模块并发生弹性碰撞，使电弧方向发生180°转化，形成出口电弧，离开反冲模块；出口电弧受到反冲作用离开反冲模块，削弱反冲模块内的能量，同时阻碍入口电弧的进入，在反冲模块入口处形成电弧大尺度断口，破坏电弧连续性，加速电弧熄灭；反冲出来的出口电弧作用于反冲模块入口外电弧，形成空腔效应，加速外电弧的截断。本发明可以应用在防雷灭弧装置的前端，能够有效提升防雷灭弧装置和电力系统的安全能力，降低了电力系统的短路发生的概率。

技术领域

本发明属于引弧灭弧技术领域，具体涉及了一种反冲熄灭电弧等离子体的方法及系统。

背景技术

物质存在的状态都是与一定数值的结合能相互对应的，通常把固态称为第一态，液态称为第二态，气态称为第三态。当粒子的平均动能大于电离能时，在轨道上运动的束缚态的电子就能脱离原子或分子而称为自由电子，从而形成了物质第四态——等离子体。

等离子体就是指电离的气态物质，其作为物质存在的一种独立形态，具有三个基本特性：（1）导电性。因为存在自由电子和带正、负电荷的离子，所以等离子体具有很强的导电性；（2）电准中性。虽然等离子体内部具有许多带电荷粒子，但是在足够小的空间和时间尺度上，粒子所带的正电荷数总是等于负电荷数，称为电准中性。（3）与磁场的可作用性。因为等离子体是由带电荷粒子组成的导电体，所以可以利用磁场来控制在它的位置、形状和运动等特性。

等离子体按温度可划分为高温等离子体（粒子温度106～108K）和低温等离子体（粒子温度从室温到3×10⁴K）。低温等离子体中按照重粒子的温度水平还可以划分为热等离子体（重粒子温度3×10³—3×10⁴K）和冷等离子体（重粒子温度只有室温左右，电子温度可达上万度）。热等离子体基本上达到热力学平衡，所以具有统一的热力学温度，其中电弧等离子即属于热等离子体。

由于电弧等离子体中粒子温度较高，接近于局部热力学平衡状态，此时电子、离子和中性粒子具有相同的特征温度，所以可以像普通气体那样用统一热力学温度来描述电弧等离子体状态。由此可应用麦克斯韦速度分布、玻尔兹曼粒子能态几率分布和沙哈方程等确定电弧等离子体的状态和参数。

近年来的研究表明，电弧现象本质上是电物理与热物理的综合过程，且在很多情况下，热物理过程起决定性作用。而研究电弧等离子体的热力学状态、流动状态和电弧的物理过程对熄灭电弧至关重要。

目前，架空输配电线路、变电站和发电厂等区域雷击事故频繁，由雷击造成的事故给电力系统安全、稳定和可靠带来了极大的挑战，给国家经济发展和人民生活水平带来巨大的影响。电力设备中包含了断路器灭弧和防雷器灭弧等，断路器灭弧中常用的SF6气体用作灭弧气体，防雷器灭弧包括了固体灭弧和气体灭弧。申请人和相关发明人对此进行了大量研究，并已经获得了一系列的研究成果。如专利申请号为CN201210371579.3、CN201310276758.3、CN 201510069010.5、CN 201510069615.4、CN 201710735970、X等专利技术。然而，申请人和相关发明人在持续研究过程以及产品在实际应用中，仍然不断发现新的问题、新的研究方向。