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近日有 友爆料称武汉地铁4号线发生了爆炸。NE小编随即对此爆料的真实性进行了核查，原来消息主要来自《湖北日 》，该 2017年曾 道称：5月3日早上8点10分左右，武汉地铁4号线发生故障。一辆地铁从武昌火车站开往梅苑小区区间发生故障，车窗外一连几次“爆炸”并伴有耀眼的火花出现。爆炸和火光产生的时候，车内群众受到了不小的惊吓。
这么重大的公共突发事件，NE电气居然不知道？？？所以这条消息肯定是假的，假的，假的！随后武汉地铁发布了官方消息：8时9分左右，轨道交通4号线开往武汉站方向的D06列车在复兴路站至梅苑小区站区间因受电设备故障，发生拉弧打火现象并伴随异响，造成供电系统保护性跳闸，影响列车正常运行。该车于8时17分在梅苑小区站清客退出运营，全线运营恢复正常。
看清楚了哟，是故障导致了拉弧现象。你觉得拉弧是爆炸么？拉弧就等于爆炸？
作为科班出身的电气攻城狮，小编我应该是有责任、有义务，更有能力向社会公众科普基本的电气科学知识，今天就来跟大家聊聊到底什么是拉弧。
我们先来看看度娘的说法：拉弧就是电压超过空气的耐受力使空气电离变成导体，也就是产生电弧。电弧一般会绕过绝缘体沿着绝缘体的表面产生，因而会对绝缘体产生损坏，如电弧的高温会使绝缘体融化或碎裂。
众所周知，电力机车是通过受电弓从电 取电的。受电弓的弓头与接触线接触，相对滑动获得电能。
电力机车受电的动态过程是高速运动的受电弓与接触线之间的祸合振动，包括了多种机械运动和电气过程。受电弓与接触导线间的滑动摩擦；受电弓上下振动；受电弓由于机车横向摆动而形成的横向振动；接触 上下振动，形成行波沿导线传播；受电弓和接触导线之间发生的水平和垂直方向撞击；弓 离线发生电弧，受流中电流发生剧烈变化等。随着列车速度的提高，上述运动加剧，维持弓 之间的良好接触性能愈加困难，受流质量也随之下降，严重时受电弓脱离接触线的瞬间就产生拉弧现象。
随着列车速度的提高，弓 运行中经常出现拉弧现象, 而拉弧的整治不是毕其功于一役的。一位研究离线拉弧问题的资深研究员表示，彻底消除拉弧的成本太大。也就是说，目前的电力机车发生拉弧打火是不可避免的正常现象。（建议WiFi下观看）
视频中闪闪发亮的东西就是老百姓口中的鬼火，它的学名叫做电弧，在夜晚尤为显眼。
电弧是一种气体游离放电现象，游离是指中性质点转化为带电质点的过程。电弧具有以下特点：1、电弧是开关电器接通或开断负荷电路时不可避免的现象，例如生活中拔插头时产生的火花；
2、电弧是一种气体自持放电现象，触头间只要有电弧存在，电路就没有断开； 3、电弧温度极高，可能烧坏触头及触头附近的其它部件；4、维持电弧稳定燃烧的电压很低，在大气中一厘米长直流电弧的弧柱电压只有15～30V；5、电弧是一束游离的电子流，质量极轻，容易变形。
因此，电弧有着诸多的危害，例如：1、电弧延长了开关电器开断故障电路的时间，加重了电 短路故障的危害；2、电弧产生的高温将使触头表面熔化和蒸化，烧坏绝缘材料，还可能引起着火、爆炸等危险；3、由于电弧在电动力、热力作用下能移动，很容易造成飞弧短路和伤人，或引起事故的扩大。
1. 电弧的形成机理
电弧的形成机理并不是单一的，主要包括强电场发射、热电子发射、碰撞游离、热游离。
1、强电场发射：开关电器分闸的瞬间，由于动、静触头的距离很小，触头间的电场强度就非常大，当 E＞3×106 V/cm时，触头内部的电子在强电场作用下被拉出来，就形成强电场发射。强电场发射是最初产生电子的主要原因。
2、热电子发射：触头分开的瞬间，触头间的接触压力及接触面积逐渐缩小，接触电阻增大，接触部位便剧烈发热，导致阴极表面温度急剧升高而发射电子。
3、碰撞游离：从阴极表面发射出的电子在电场力的作用下高速向阳极运动，在运动过程中电子和中性质点相碰撞，使中性质点分裂为带电离子和自由电子。电弧的形成主要是碰撞游离所致。
4、热游离：由于温度增加，质点运动加速，动能增加，质点相互碰撞，游离形成电子和正离子。电弧形成之后，维持电弧燃烧所需的游离过程是热游离。
电弧的形成是一个连续过程：最初由阴极借强电场和热电子发射提供起始自由电子，然后由碰撞游离而导致介质击穿，产生电弧，最后靠热游离来维持。
2. 游离和去游离
在电弧中，介质产生游离的同时还产生去游离的相反过程。去游离就是带电质点相互中和为不导电的中性质点，使带电质点减少的现象。
弧隙的去游离是靠离子的复合和扩散两种形式进行的。复合：能量较小的电子附着于中性质点，形成负离子，正、负离子相撞成为中性质点的过程。扩散：弧柱中的自由电子及离子由于热运动从弧柱内部逸出进入周围介质的一种现象，有温度扩散、浓度扩散两种形式。前者由于电弧和周围介质间存在很大温差，使得电弧中的高温带电质点向温度低的周围介质中扩散，减少了电弧中的带电质点；后者是因为电弧和周围介质存在浓度差，带电质点就从浓度高的地方向浓度低的地方扩散，使电弧中的带电质点减少；
很显然，如果去游离程度大于游离，那么电弧电流减小，逐渐熄灭；去游离程度小于游离过程，那么电弧愈旺；去游离作用与游离程度相当时，电弧就能保持稳定燃烧。由此可知，加强去游离作用就能加速电弧熄灭。
影响去游离的因素主要有电弧温度、电弧燃烧空间的压力、熄弧介质与触头材料等。
电弧燃烧空间的压力增大时，带电质点间的距离就减小，进而导致复合作用减弱，最终使得去游离作用减小。熄弧介质与触头材料对去游离强弱的影响：传热能力越强、介电强度越大、介质热容量越大、触头金属熔点高，则去游离越强。
3. 直流电弧
若按电流种类分类，电弧分为交流电弧、直流电弧和脉冲电弧。按状态可分为自由电弧和压缩电弧（如等离子弧）。按电极材料可分为熔化极电弧和不熔化极电弧。
我们先看直流电弧。直流电弧就是在直流电路中产生的电弧，由弧柱区、阴极区、阳极区三部分组成。
弧柱区呈电中性，它是由分子、原子、受激的原子、正离子、负离子及电子所组成，其中带正电荷的离子与带负电荷的离子几乎相等，所以又称为等离子体。带电的粒子在等离子体定向移动，基本上不消耗能量，所以才能够在低电压条件下，传输大电流。传输电流的主要带电粒子是电子，大约占带电粒子总数的99.9%，其余为正离子。因为阴极区和阳极区的长度极短，所以可以认为弧柱区长度为电弧长度。弧柱区的电场强度较低，通常只有5～10V/cm。
阴极被认为是电子之源。它向弧柱提供99.9%的带电粒子（电子）。阴极发射电子的能力，对电弧稳定性影响极大。阴极区的长度为10～100nm，如果阴极压降为10V，则阴极区的电场强度为1～10MV/cm。
阳极区主要是接受电子，但还应向弧柱提供0.1%的带电粒子（正离子）。通常阳极区的长度为10～100μm，则阳极区的电场强度为1～10kV/cm。由于阳极材料和焊接电流对阳极区压降影响很大，它可以在0～10V之间变化。例如当电流密度较大，阳极温度很高，使阳极材料发生蒸发时，阳极压降将降低，甚至到0V。
从电路的角度看，直流电弧是一个非线性电阻，阻值随电流及其它因素而改变，如下图所示的伏安特性曲线所示。
当游离与去游离处于动态平衡，电弧稳定燃烧，电弧电压Uh、电流ih保持恒定。直流电弧的稳定燃烧点也称工作点。让触头保持一定距离，电弧燃烧达到稳定状态后，电流不随时间变化。在电弧伏安特性曲线上，A、B两点既满足了电路的要求(电弧外部条件)，又满足了电弧静伏安特性的要求(电弧内部条件)。B点称为稳定燃烧点；A点称为视在稳定燃烧点。
提高电弧静伏安特性（红色虚线），使它与f(i)=E-iR曲线无交点，则电弧将会熄灭。因此直流电弧熄灭的条件为: E-iR<Uh。即，当电源电压不足以平衡稳态电弧电压及线路电阻压降时，电弧电流将减小，直至熄灭。当两曲线相切时，为电弧燃烧与熄灭的临界状态。
直流电弧熄灭的主要方法有拉长电弧；开断电路时在电路中逐级串入电阻；在断口上装灭弧栅；冷却电弧。
4. 交流电弧
在交流电路中，电流的大小随时间按正弦规律变化，每周期内有两次通过零点，同时交流电弧的温度和直径也随时间变化。由于弧柱的受热升温或散热降温都有一定过程（热惯性），跟不上快速变化的电流，所以电弧温度的变化总是滞后于电流的变化。
经过分析，可见交流电弧在交流电流自然过零时将自动熄灭，但在下半周随着电压的增高，电弧又重燃。如果电弧过零后，电弧不发生重燃，电弧就此熄灭。
交流电弧不存在电弧能否熄灭的问题，而是电流过零后如何有效地阻止电弧重燃。交流电弧是否重燃与两个物理过程有关，即介质强度的恢复过程和弧隙电压的恢复过程。
弧隙介质能够承受外加电压作用而不致使弧隙击穿的电压称为弧隙的介质强度。当电弧电流过零时电弧熄灭，而弧隙的介质强度要恢复到正常状态值还需一定的时间，此恢复过程即为弧隙介质强度的恢复过程。
电弧电流自然过零后，电路施加于弧隙的电压，将从不大的电弧电压逐渐增长，一直恢复到电源电压，这一过程中的弧隙电压称为恢复电压。电压恢复过程与线路参数、负荷性质等有关。
交流电弧的熄灭条件：1、如果电源电压恢复过程大于介质强度恢复过程，气隙被击穿，电弧重燃。2、如果电源电压恢复过程低于介质强度恢复过程，电弧熄灭。
5. 灭弧原理与方法
A
灭弧原理
1 电弧温度：电弧是由热游离维持的，降低电弧的温度就可以减弱热游离，减少新的带电离子产生。同时也减小了带电质点的运动速度，加强了复合作用。通过快速拉长电弧，用气体或油吹动电弧，或使电弧与固体介质表面接触，都可以降低电弧温度。
2 介质的特性：电弧燃烧时所在的介质的特性在很大程度上决定了电弧中去游离的强度。包括导热系数、热容量、热游离温度、介电强度等。
3 气体介质的压力：气体压力越大，电弧中质点的浓度就越大，质点间的距离就越小，复合作用就越强，电弧就越容易熄灭。在高真空环境中，由于发生碰撞的几率减小，抑制了碰撞游离，而扩散作用却很强。
4 触头材料：触头采用高熔点，导热好和热容量大的耐高温金属时，减少了热电子发射和电弧中金属蒸汽，有利于电弧熄灭。
B
灭弧方法
1 利用介质灭弧：弧隙的去游离在很大程度上取决于电弧周围灭弧介质的特性。SF6气体是很好的灭弧介质，其电负性很强，能迅速吸附电子而形成稳定的负离子，有利于复合去游离，其灭弧能力比空气约强100倍；真空也是很好的灭弧介质，因真空中的中性质点很少，不易于发生碰撞游离，且真空有利于扩散去游离，其灭弧能力比空气约强15倍。
2 利用气体或油吹动电弧：吹弧使弧隙带电质点扩散和冷却复合。在高压断路器中利用各种灭弧室结构形式，使气体或油产生巨大的压力并有力地吹向弧隙。
3 采用特殊的金属材料作为灭弧触头：采用熔点高、导热系数和热容量大的耐高温金属作触头材料，可减少热电子发射和电弧中的金属蒸气，得到抑制游离的作用；同时采用的触头材料还要求有较高的抗电弧、抗熔焊能力。常用触头材料有铜钨合金、银钨合金等。
4 电磁吹弧：电弧在电磁力作用下产生运动的现象叫电磁吹弧。由于电弧在周围介质中运动，它起着与气吹的同样效果，从而达到熄弧的目的。
5 使电弧在固体介质的狭缝中运动：此种灭弧的方式又叫狭缝灭弧。由于电弧在介质的狭缝中运动，一方面受到冷却，加强了去游离作用；另一方面电弧被拉长，弧径被压小，弧电阻增大，促使电弧熄灭。
6 将长弧分隔成短弧：当电弧经过与其垂直的一排金属栅片时，长电弧被分割成若干段短弧；而短弧的压降主要降落在阴、阳极区内，如果栅片的数目足够多，使各段维持电弧燃烧所需的最低电压降的总和大于外加电压时，电弧就自行熄灭。另外，在交流电流过零后，由于近阴极效应，每段弧隙介质强度骤增到150～250V，采用多段弧隙串联，可获得较高的介质强度，使电弧在过零熄灭后不再重燃。
7 采用多断口灭弧：高压断路器每相由两个或多个断口串联，使得每一断口承受的电压降低，相当于触头分断速度成倍地提高，使电弧迅速拉长，对灭弧有利。
8 提高断路器触头的分离速度：提高了拉长电弧的速度，有利于电弧冷却复合和扩散。
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