王國鋒，王巨豐，唐佳雄，徐宇恒，彭斐，張清河，楊倩穎，李心如

(廣西大學 電氣工程學院，廣西 南寧 530004)

在電力系統(tǒng)中，開關(guān)柜內(nèi)部電弧故障發(fā)生概率較大，雷電過電壓入侵、操作過電壓、絕緣損壞等都可能造成柜內(nèi)電弧閃絡(luò)[1]。在雷雨等惡劣天氣中，柜內(nèi)避雷器失效時會出現(xiàn)絕緣失效引發(fā)故障；手車式斷路器動靜觸頭之間接觸不良或咬合不緊，導(dǎo)致觸頭燒毀引發(fā)短路接地故障等。由于開關(guān)柜內(nèi)空間十分有限，各種電氣設(shè)備分布緊湊，絕緣距離相對有限，絕緣嚴重損壞后斷路器的自動重合閘便失去效果；同時柜內(nèi)空間較為封閉且柜體容易受潮，一旦出現(xiàn)電弧閃絡(luò)極易引發(fā)爆炸，造成設(shè)備嚴重損壞甚至人身傷亡[2-3]。

開關(guān)柜內(nèi)弧光故障發(fā)展過程主要分為4個階段：壓力增大(持續(xù)8～10 ms)、氣體膨脹(持續(xù)5～10 ms)、氣流輻射(持續(xù)100 ms)、發(fā)熱。故障電弧有功率大、溫度高、光度強及擴散快等特點，柜內(nèi)電弧產(chǎn)生時瞬時能量巨大，瞬時功率可達上萬兆瓦，電弧內(nèi)部溫度可達10 000～20 000 ℃，電弧光強可超過正常照明光強2 000倍，在柜內(nèi)氣體的流動和電場的共同作用下易形成“飛弧”。此外，故障燃弧過程中，金屬電極在電弧作用下不斷被燒蝕，發(fā)生熔化和蒸發(fā)，產(chǎn)生金屬蒸汽注入到電弧等離子體中，柜內(nèi)電弧能量十分巨大，破壞性極強[4-5]。隨著電力系統(tǒng)的迅猛發(fā)展與人民生活水平的不斷提高，各類電壓等級的開關(guān)柜需求量日益增加，其質(zhì)量與可靠性、安全性越來越受到重視，研究開關(guān)柜內(nèi)部故障電弧能夠優(yōu)化開關(guān)柜設(shè)計，保護人員及設(shè)備安全，具有重要意義。

目前，高壓開關(guān)柜內(nèi)電弧防護措施主要有母線保護方案、常規(guī)弧光保護及快速滅弧器(ultra-fast earthing switch，UFES)。文獻[6-10]介紹的簡易母線保護方案(饋線電流閉鎖式母線保護)是利用微機繼電保護識別進線故障電流與饋線故障電流，若兩者同時存在，則通過饋線繼電保護輸出信號閉鎖進線繼電保護，其動作時長通常需要300 ms以上。文獻[11-13]介紹的弧光保護具有故障定位、斷路器失靈保護的功能，根據(jù)過流保護與弧光感應(yīng)雙判據(jù)來動作，可靠性更高；但是弧光保護所需的探頭較多，配置較為復(fù)雜，弧光光纖太多，布線困難，電子電路在強場環(huán)境中的抗干擾能力與穩(wěn)定性也有待提高。文獻[14-15]介紹的快速滅弧器是真空滅弧室與快速限流器的創(chuàng)新組合，其原理是在設(shè)備發(fā)生內(nèi)部故障電弧時將三相直接接地短路，實現(xiàn)電弧故障發(fā)生后4 ms內(nèi)熄滅電?。蝗欢?，滅弧器的整個動作過程仍需要同弧光傳感器結(jié)合使用，同樣存在上述問題。常規(guī)的過流保護需要同斷路器配合使用，從檢測電弧到最終切除故障的時間大于100 ms，不能滿足開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備正常運行的要求[16-17]。IEC 60298-1990《額定電壓1 kV及以上、52 kV及以下的交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》規(guī)定，開關(guān)柜內(nèi)部耐受的最大燃弧時間為100 ms；因此，故障電弧切除時間必須小于該值才能實現(xiàn)保護電氣設(shè)備的目的[18-19]。

針對現(xiàn)有技術(shù)瓶頸，提出了一種新型故障電弧切除方法，在電弧閃絡(luò)的同時，裝置中的氣體組件瞬時產(chǎn)生超強氣體并驅(qū)離串接在回路中的開關(guān)導(dǎo)體，故障回路被瞬時切斷，電弧失去能量補給后快速熄滅。該方法無需設(shè)置各類電子器件，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高，且能及時切除柜內(nèi)相間閃絡(luò)或接地閃絡(luò)故障，最終達到保護柜內(nèi)設(shè)備安全的目的。本文建立了超強氣體耦合電弧的數(shù)學模型，運用MATLAB/Simulink軟件進行仿真分析，并進行了氣流速度測試試驗、氣吹滅弧試驗及建弧抑制效果試驗，通過仿真與試驗相結(jié)合的方式，驗證該方法快速切除柜內(nèi)電弧的有效性、可靠性。

1 故障電弧切除方法

1.1 電弧切除原理

在電路中串接一金屬開關(guān)導(dǎo)體，在回路正常工作下，此開關(guān)導(dǎo)體對回路中的設(shè)備無影響，其通流容量滿足正常工作電流的要求。若開關(guān)柜內(nèi)出現(xiàn)接地短路電弧或相間短路電弧造成導(dǎo)線回路電流驟變時，分布在導(dǎo)線周圍的感應(yīng)部件(可采用羅氏線圈)感應(yīng)到電流變化并將信號傳遞至氣體組件，信號值達到設(shè)定閾值，氣體組件觸發(fā)動作，瞬時產(chǎn)生超強氣體驅(qū)離開關(guān)導(dǎo)體，回路瞬時切斷，閃絡(luò)電弧無能量注入無法維持，直至熄滅，如圖1所示。

圖1 電弧切除方法原理Fig.1 Schematic diagram of the arc removal method

高速氣體將串入在回路導(dǎo)線中的開關(guān)導(dǎo)體吹離(開關(guān)導(dǎo)體兩端脫位發(fā)生水平位移或一端脫位發(fā)生轉(zhuǎn)動位移，又或是通過絕緣介質(zhì)置換驅(qū)離)甚至吹斷，從而快速切除短路過電流。該方法具有較高的抗電弧重燃性，超強滅弧氣體維持時間大于斷口處電弧持續(xù)時間，開關(guān)導(dǎo)體被吹離或吹斷后，斷口處的電弧無法繼續(xù)維持，電弧難以重燃。

1.2 裝置結(jié)構(gòu)

1.2.1 產(chǎn)氣組件

超強氣體主要由內(nèi)部裝置一定量三硝基甲苯(TNT)的產(chǎn)氣組件定向爆炸后產(chǎn)生，爆轟反應(yīng)發(fā)生同時形成沖擊波。沖擊波的計算較為復(fù)雜，計算值難以逼近實際值；因此對沖擊波能量的分析采用了部分常用炸藥的數(shù)據(jù)，表1為4種常用炸藥爆炸時空氣沖擊波的初始參數(shù)[20]。

由表1可知，一般炸藥的爆速大約是每秒數(shù)千米，體積1 L的固態(tài)炸藥爆炸時可以產(chǎn)生約1 000 L的氣體，能量團瞬間由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，在0.01 ms產(chǎn)生50 MPa左右的壓力，滅弧氣體能量約為電弧維持能量的幾千倍，具有強烈不對稱性。此強烈截斷電弧的爆炸力會對電弧產(chǎn)生巨大吹斷力，加速其湮滅。

表1 沖擊波在空氣中的初始參數(shù)Tab.1 Initial parameters of shock wave in air

1.2.2 連接關(guān)系

金屬導(dǎo)電材質(zhì)的開關(guān)導(dǎo)體設(shè)置在一圓柱形絕緣管道內(nèi)，開關(guān)導(dǎo)體呈圓形薄餅狀，開關(guān)進、出線穿過絕緣管壁與開關(guān)導(dǎo)體電氣相連，如圖2所示。

圖2 開關(guān)導(dǎo)體連接Fig.2 Connection of the switch conductor

為避免導(dǎo)線與導(dǎo)體的接觸點面積過小，引起連接處發(fā)熱，采用面接觸形式，即接觸點設(shè)置成金屬彈片，彈片通過彈簧固定在管內(nèi)壁，起到穩(wěn)固開關(guān)導(dǎo)體與減小接觸點電阻的雙重作用。由于產(chǎn)氣組件爆炸后形成高速電負性氣流的氣壓高達50 MPa，且彈片接觸點僅有2處，接觸面積較于整個導(dǎo)體側(cè)面積較小，阻力可忽略，故彈片的設(shè)置不會對超強氣體吹離開關(guān)導(dǎo)體產(chǎn)生影響。對于不同電壓等級的開關(guān)柜，所設(shè)計的柱形滅弧管道內(nèi)徑與開關(guān)導(dǎo)體內(nèi)徑大小也各不相同；開關(guān)導(dǎo)體除了2處接觸點外，其余外表面由絕緣材料包裹。

在裝置的左側(cè)設(shè)置能夠瞬時產(chǎn)生超強氣體的氣體組件，若干個氣體組件有序安裝排布于一圓盤中，圓盤通過圓心轉(zhuǎn)軸實現(xiàn)轉(zhuǎn)動切換，圓心轉(zhuǎn)軸與外部指針相連，圓心轉(zhuǎn)軸、圓盤以及指針三者同軸聯(lián)動，通過外部指針可知曉裝置動作次數(shù)及氣體組件剩余數(shù)量，便于查看設(shè)備狀態(tài)與日常維護，如圖3所示。在裝置的右側(cè)設(shè)有收集部件與氣流泄流口，從回路中切除并被氣流驅(qū)離后的開關(guān)導(dǎo)體經(jīng)收集后可再次使用，氣體組件定向爆破后產(chǎn)生的剩余氣體從泄流口噴出，避免柜內(nèi)氣壓過高。

圖3 氣體組件結(jié)構(gòu)Fig.3 Structure of the gas components

1.3 柜內(nèi)布置

快速滅弧裝置可水平設(shè)置在手車式開關(guān)柜的母線室與手車室之間，具體位置是串接在高壓母線與手車式斷路器之間?？焖贉缁⊙b置設(shè)有氣體組件的一端安裝朝向手車室，在開關(guān)導(dǎo)體被驅(qū)離回路、斷路器分閘并確保設(shè)備斷電后，巡檢維護人員解除故障，可在手車室處再次安裝開關(guān)導(dǎo)體或更換氣體組件，安裝更換完成后再次合上斷路器使回路通電，可達到多次使用、重復(fù)滅弧的目的，明顯降低費用，減少損失。裝置另一端的氣流泄流口與收集部件安裝朝向母線室內(nèi)，超強氣體通過尾部泄流口后經(jīng)母線室頂端的泄壓板排出，能夠有效保持開關(guān)柜內(nèi)氣壓平衡。滅弧裝置的柜內(nèi)分布如圖4所示，在三相線路中均裝設(shè)了該裝置。

圖4 改進開關(guān)柜主視圖與左視圖Fig.4 Main view and left view of the improved switch cabine

2 建模仿真

2.1 交流電弧特性

高壓開關(guān)柜內(nèi)部發(fā)生電弧故障時，會引起回路電壓電流出現(xiàn)變化，故障電弧電流的波形大致呈正弦波形，故障電弧電壓波形呈斜頂梯形。交流電弧電流過零點處的電弧電壓變化率很大，交流電弧電壓頂部隨時間增長逐步傾斜，電弧伏安特性有明顯的滯環(huán)。交流電弧存在自然過零點，在電弧電流過零前后，電弧電壓出現(xiàn)2個較高的峰值，分別為燃弧尖峰與熄弧尖峰，燃弧尖峰和熄弧尖峰的高低與交流電弧的大小、介質(zhì)的去游離作用相關(guān)。

開斷交流電弧時，應(yīng)在電弧電流達到零值以后，加強對弧隙的冷卻，抑制熱游離，加強去游離作用。在交流電弧的滅弧過程中，應(yīng)該充分考慮利用交流電弧電流自然過零點這一特點，采取有效的措施，加大弧隙間隙的去游離強度，使電弧不再重燃，最終熄滅。高壓開關(guān)柜內(nèi)新型快速滅弧裝置正是利用了交流電弧特性，高速氣流迅速置換游離電介質(zhì)，實現(xiàn)以快制強；同時氣流維持時間長，防止電弧死灰復(fù)燃。

2.2 超強氣體電弧模型

目前，在小電流過程分析中，基于能量平衡原理的mayr電弧模型得到廣泛運用，本文結(jié)合了電磁場與氣體組件產(chǎn)生的超強氣流場，對mayr電弧模型作了修改，以適用于電弧在定向強氣流作用下的仿真分析[21]，模擬超強氣體耦合電弧過程。首先，提出了如下4點假定條件：

a)電弧弧柱呈均勻圓柱形，電弧的溫度由軸心往外逐步降低。

b)用沙哈方程G=kexp(Q/Q0)近似表示電弧弧柱的熱電離狀態(tài)，G為電弧電導(dǎo)，Q為單位長度電弧的熱量值，Q0為Q的初始值[22]，k為電導(dǎo)常數(shù)。

c)忽略氣體溫度變化對電弧弧柱本身氣體物理性質(zhì)的影響。

d)電弧功率耗散的形式主要為對流和傳導(dǎo)。

在一段時間內(nèi)電弧的輸入功率表示為電弧電壓u與電弧電流i的乘積，電弧的輸出功率(即耗散功率)用P表示[23]。氣體組件產(chǎn)生的定向強氣流對開關(guān)導(dǎo)體驅(qū)離回路瞬間產(chǎn)生的間隙電弧進行吹拉，加速電弧能量的耗散。

隨著強氣流速度的增大，電弧溫度加速下降，阻止熱游離的繼續(xù)進行，電弧耗散也隨之加快，介質(zhì)絕緣強度提高，因此氣流速度υ與耗散功率P成正比，P=μυ，μ為電弧耗散系數(shù)。根據(jù)電弧能量方程得到

(1)

式中t為時間。因為

(2)

結(jié)合式(1)和式(2)得到超強氣流作用下的電弧模型[24-25]

(3)

式中τ為超強氣流電弧模型中的時間常數(shù)。

使用MATLAB軟件中的DEE編輯電弧數(shù)學模型公式，在gas模塊中設(shè)定強氣流速度模擬實際開關(guān)柜中的超強氣體裝置對電弧的作用，氣流速度大小改變了電弧的熱對流、熱傳導(dǎo)、熱輻射效應(yīng)，從而影響了電弧耗散功率，仿真模型中g(shù)as模塊的設(shè)置符合開關(guān)柜中超強氣體裝置動作的實際情況。子模塊封裝后可在對話窗口設(shè)定模型的多個參數(shù)，超強氣流電弧模型及封裝模塊如圖5所示。

圖5 mayr電弧修改模型Fig.5 Improved mayr arc model

2.3 結(jié)果與分析

運用MATLAB/Simulink中的SimPowerSystem庫搭建了圖6所示的電路，模擬10 kV開關(guān)柜內(nèi)部電弧閃絡(luò)故障發(fā)生時超強氣體熄滅工頻續(xù)流電弧的過程。仿真回路中設(shè)置工頻電壓源幅值為10 kV，系統(tǒng)的相電壓幅值8.165 kV。圖6中L1表示電源與開關(guān)柜之間的電感，取5.8 mH；L2表示開關(guān)柜出線模擬線路的電感，取5.4 mH。對于電弧時間常數(shù)、耗散功率以及初始電導(dǎo)，由于其值計算較為復(fù)雜，選用了一組典型值，分別設(shè)置為τ=0.5×10-3s，P=2.9×105W，k=104S，電源頻率為50 Hz[26]。

圖6 電弧仿真回路Fig.6 Simulation circuit of arc

在不設(shè)置gas模塊條件下(即沒有超強氣流作用于電弧，電弧處于自然狀態(tài))，通過仿真計算得到的電弧電壓、電流波形如圖7所示。當gas模塊中設(shè)置氣流速度υ=100 m/s時，得到的電弧電壓、電流波形如圖8所示。

圖7 添加gas模塊前電弧電壓、電流波形Fig.7 Arc voltage and current waveforms before adding gas module

圖8 添加gas模塊后電弧電壓、電流波形Fig.8 Arc voltage and current waveforms after adding gas module

在一個正弦波周期內(nèi)，t=10 ms時刻為交流電弧的自然過零點[27]，此時對于交流電弧的熄滅最為有利；但在高電壓等級的開關(guān)柜中，由于故障電弧內(nèi)部能量巨大、電場強度大、熱電離反應(yīng)劇烈、空氣介質(zhì)絕緣強度恢復(fù)慢等原因，電弧極易重燃，如圖7(b)中所示，在t=10 ms時刻后電弧電流開始恢復(fù)，其幅值達到了1.5 kA。時間t=10～12 ms時，電弧電壓出現(xiàn)短暫的恢復(fù)后又急劇下降，如圖7(a)所示，表明故障電弧無法自然熄滅，電弧復(fù)燃，在相對封閉的開關(guān)柜內(nèi)會燒蝕電氣設(shè)備與鋼材；同時柜內(nèi)氣體不斷膨脹，有發(fā)生柜體爆炸的危險，對人身安全也存在巨大威脅[28]。

當超強氣流橫向作用于電弧時，電弧對流傳導(dǎo)過程加快，電弧加速冷卻，降低了電弧中的電場強度，促進了去游離作用，弧間隙帶電粒子減少；同時由于強氣流在管內(nèi)維持時間大于電弧重燃所需時間，電弧能量受到深度抑制。如圖8所示，t=10 ms(即半個工頻周波)時，電弧電流過零，之后間隙電壓迅速恢復(fù)至峰值，電弧電流下降并維持在零值，說明電流被切斷，電弧熄滅后未重燃。仿真過程中多次改變短路電流初始相位，電弧電流均能在第1次過零點時被截斷，理想環(huán)境下，熄滅幅值1.5 kA工頻續(xù)流電弧的時間約2 ms。

3 試驗與結(jié)果分析

3.1 氣流速度測試試驗

氣體組件觸發(fā)動作時產(chǎn)生的氣流速度大小對電弧熄滅效果影響較大，改變氣體組件內(nèi)部產(chǎn)氣材料種類、配比、裝藥量，或者通過改變氣體組件外部機械結(jié)構(gòu)方法改變氣體組件破裂的臨界氣壓，這些措施都能得到不同的初始氣流速度。為了比較氣流速度大小對工頻續(xù)流電弧抑制的效果，設(shè)計了如圖9所示的試驗電路圖。

圖9 氣流測速試驗Fig.9 Airflow velocity test

圖9中滅弧管左端為氣體組件，在管內(nèi)距離氣體組件出氣口5 cm、10 cm分別設(shè)置了1段短線路，5～10 cm區(qū)間為氣流對電弧的主要作用區(qū)，因此開關(guān)導(dǎo)體也需設(shè)置在該區(qū)間段。氣體組件動作后在管內(nèi)產(chǎn)生向右噴射的超強氣流，短線路會被強氣流吹斷[29]，不考慮短線路對氣流速度的影響。R1、R2為測量電阻，短線路被吹斷后，測量電阻上的高電平會變成低電平，2個示波器中電位變化的時間差計為td，計算可得強氣流的平均速度υ=l/td， 式中l(wèi)為2段短線路的間距。

3.2 滅弧試驗

試驗時將滅弧裝置的開關(guān)進、出線連接在試驗變壓器的二次側(cè)，用熔絲代替開關(guān)導(dǎo)體，模擬超強氣體切斷故障回路時在開關(guān)導(dǎo)體2處接觸點之間的電弧。試驗中，工頻電弧電流為10 kA，維持時間達200 ms，變壓器一次側(cè)交流電源頻率為50 Hz。調(diào)節(jié)試驗變壓器參數(shù)，在熔絲電阻熔斷瞬間，氣體組件觸發(fā)產(chǎn)生超強氣體，并用高速攝像機觀察記錄試驗現(xiàn)象。在滅弧裝置開關(guān)進、出線上還并聯(lián)有電容分壓器，電容分壓器上設(shè)有數(shù)字示波器，用來顯示并記錄滅弧試驗波形。

圖10(a)—(b)顯示了起弧后裝置迅速產(chǎn)生強氣流；圖10(c)—(d)可見強氣流與發(fā)展中的電弧開始接觸；圖10(e)中氣流接觸電弧后劇烈反應(yīng)，氣流強烈作用于電弧中部，通過光熱反應(yīng)加速電弧能量耗散。在t=2.8 ms后，電弧出現(xiàn)弱化直至完全熄滅，此時氣流仍然能夠繼續(xù)保持，起到抑制電弧重燃的作用。整個熄弧時長為4 ms，小于繼電器動作時長，該滅弧裝置能夠在斷路器動作之前切斷故障回路，保護開關(guān)柜中設(shè)備安全。

圖10 高速攝像機拍攝的滅弧過程Fig.10 Arc extinguishing process filmed by high speed camera

圖11為滅弧試驗波形，圖中U1為觸發(fā)脈沖，U2為工頻電弧電壓波形。波形圖橫坐標每小格時長為5 ms，試驗中在電弧電壓較大的A點的進行觸發(fā)，最后至B點被熄滅，總共耗時不到5 ms，遠小于繼保最小動作時限，能成功防止線路跳閘。

圖11 滅弧試驗波形Fig.11 Arc extinguished test waveform

3.3 建弧抑制效果試驗

由大量重復(fù)性試驗發(fā)現(xiàn)，故障電弧切除時間及電弧重燃抑制效果與氣流速度大小有很大關(guān)系。若裝置在一次動作后電弧出現(xiàn)重燃，會繼續(xù)動作連續(xù)觸發(fā)產(chǎn)氣組件，直至電弧完全熄滅。

試驗針對10 kV開關(guān)柜熄滅開斷電弧需求，利用沖擊電流發(fā)生器進行模擬試驗，電弧電流分別設(shè)置為5 kA、15 kA、20 kA時，進行多次重復(fù)氣吹滅弧試驗以測試不同條件下的氣吹滅弧效果，并記錄試驗數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)中將氣流速度為100 m/s作為統(tǒng)計起點，按照統(tǒng)計間隔10 m/s逐步遞增統(tǒng)計至500 m/s。每個統(tǒng)計點分別要求對幅值為5 kA、15 kA、20 kA的故障電流進行10次重復(fù)性試驗，并取其平均值作為對應(yīng)統(tǒng)計點的數(shù)值。為便于分析，表2僅列出了部分統(tǒng)計點的建弧抑制參量。

目前我國繼電保護最快動作時間為10 ms。當單次滅弧時間取3 ms時，在單次滅弧中裝置連續(xù)動作最大次數(shù)應(yīng)為3。裝置連續(xù)動作時，每次動作滅弧互不影響[30]。根據(jù)概率統(tǒng)計理論，裝置的有效滅弧率N應(yīng)為各個動作次數(shù)完成滅弧的全概率事件，其表達式為

式中：Pn為裝置連續(xù)動作至第n次完成滅弧的概率，n≤3；a為單次滅弧成功率。

超強氣流作用下故障電弧建弧率

式中：E為滅弧空間平均場強，其值與中性點運行方式有關(guān)且波動不大，在實驗室條件中取10 kV/m；K為建弧系數(shù)，因建弧過程與滅弧過程互為對立，在超強氣流作用下K=1-N。

表2中記錄了3種大小不同故障電流、不同氣流速度下的建弧率及滅弧率，并用MATLAB進行了數(shù)據(jù)分析，得到了氣流速度與建弧率之間的關(guān)系曲線，如圖12所示。

表2 不同條件下的滅弧效果Tab.2 Arc extinguishing effects under different conditions

圖12 氣流速度與建弧率關(guān)系曲線Fig.12 Relationship curves between air velocity and arcing rate

由圖12、表2可知，當開關(guān)柜內(nèi)閃絡(luò)電弧電流一定時，氣流速度越大，建弧率越低，滅弧率越高，熄弧效果越好；當氣流速度一定時，隨著電弧電流的增大，電弧輸入功率增大，電弧具有的能量更大，建弧率隨之提高，滅弧難度也更大。試驗結(jié)果分析可知，為了達到理想的滅弧效果，必須保證足夠強大的氣流速度，這就要求我們采取多種對氣體組件的增壓方法，增大初始氣流速度，提高裝置的滅弧能力。

4 結(jié)論

a)超強氣流切除開關(guān)柜內(nèi)故障電弧方法是一種新型、快速、有效、可靠的滅弧方法，滅弧能力強，滅弧速度極快，回路電流突變瞬間就將故障切除，能夠消除柜內(nèi)的接地短路電弧和相間閃絡(luò)電弧，不會造成電氣設(shè)備的故障，同時消除了短路電流帶來的設(shè)備高溫及電動力損害。

b)基于高速氣流作用電弧的原理，利用MATLAB對mayr電弧模型作了修改，增加gas模塊模擬高速強氣流，強氣流作用下交流電弧在自然過零點處便開始熄滅，未出現(xiàn)重燃。

c)通過建弧抑制效果試驗可知，電弧電流越大，建弧能量越高，提高氣流速度對電弧熄滅更有利；滅弧試驗結(jié)果顯示，在10 kA的工頻電弧電流下，超強氣流可在4 ms內(nèi)熄滅工頻續(xù)流電弧。仿真環(huán)境與試驗環(huán)境存在一定誤差，但兩者的滅弧時間均小于弧光保護及繼電保護響應(yīng)時間，可靠地保護了開關(guān)柜設(shè)備及人身安全。