简介

电弧是开关电器使用中不可回避的一种现象，电弧的产生会严重侵蚀触头，甚至会烧毁触头或使触头熔焊，造成可靠性降低或接触失效，缩短开关电器的使用寿命1。当开关电器动静触头分开时会在触头间的介质中产生电弧，随后电弧在外界磁场的作用下使弧根在电极上快速移动，弧柱逐渐拉长、弯曲变形，并最终熄灭。在电弧的弧柱变形、运动过程中，触头间隙或附近区域会出现局部的重击穿放电现象。弧隙重击穿，将延长燃弧时间，是增加触头磨损、降低电寿命及可靠性的重要影响因素。因此，对重击穿过程和产生机理的认识，可进一步提高电器灭弧性能，缩短燃弧时间，提高产品的使用寿命和可靠性。

类型

根据电弧运动过程中，弧柱所经过区域重击穿放电发生的空间位置，在综合考虑电弧等离子体电极属性基础上，将重击穿分为以下两种：

触头间隙的重击穿

图1 触头间隙的重击穿图像

包括阳极侧重击穿、阴极侧重击穿及混合重击穿，如图1所示。触头间的重击穿造成电弧电压大幅骤降，严重增加燃弧时间，加剧触头的侵蚀，缩短开关电器的电寿命。

触头与电弧等离子体之间的重击穿

图2 触头与电弧等离子体之间的重击穿图像

电弧等离子体与触头之间的击穿放电形成放电通道，电弧呈局部分叉的形态，如图2所示。这种重击穿是直流大功率继电器桥式双断点触头中特有的现象。该重击穿会对触头边缘造成严重烧蚀，同时在灭弧室内形成大面积烧弧区域，给直流大功率继电器灭弧室内部其他零部件带来严重侵蚀甚至爆炸的隐患。

不同电压等级下重击穿的概率

图3 不同电压下的重击穿概率

重击穿放电具有随机性，因此，在说明不同电压等级下的重击穿概率时，重击穿发生概率按如下步骤进行计算：在每一电压等级下，电流保持50A不变，反复进行50次分断电弧实验；根据电弧电压曲线结合高速摄像机拍摄到的电弧图片现象判断是否发生重击穿；出现前文描述的两类重燃的任何一种情况则计为该次分断发生重燃，单次分断电弧中出现多次重燃按一次重燃进行统计。

重燃概率P计算公式为：P=N0/N

式中，N0为重击穿出现的次数；N为相同条件实验的次数（50次）。

图3为触头间施加不同电压下，重燃发生概率的统计。由图3可见，电压由300V提高到800V，重击穿发生的的概率从24%提高到82%。随着电压的增大，发生重击穿的概率明显变大。2

相关影响

电压对重击穿过程影响

图4 不同电压下轴向电子密度分布