斷路器是電力系統中重要的設備之一，在系統中承擔著控制和保護設備及線路的任務。空氣斷路器在觸頭打開時會產生電弧，電弧受外力作用沿著跑弧道向柵片區域運動并進入柵片導致電弧電壓迅速上升，從而實現轉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，由于計算機的發展，對電弧發展和運動進行數值分析成為電弧研究的重要手段。當前普遍的研究內容為利用線路電流或外電路產生的磁場驅動電弧進入鐵磁柵片區，利用較大數量柵片產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。

當前國內外直接利用氣流驅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，建立氣吹滅弧室的數值分析模型。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域的縫隙內，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值計算模型，對滅弧室入口氣流驅動電弧向柵片區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生的磁場作用，相同柵片數量結構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。弧道間距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。