一种多级反冲的灭弧方法及系统与流程
本发明属于引弧灭弧技术领域，具体涉及了一种多级反冲的灭弧方法及系统。
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、cn201510069010.5、cn201510069615.4、cn201710735970、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。
固体灭弧主要是利用非线性电阻进行灭弧，其存在以下缺陷：（1）存在残压与灭弧电压之间的矛盾：非线性电阻最小值越小残压越低，有利于限制保护设备两端的过电压幅值，但灭弧能力弱。残压高，虽然灭弧能力增强，但是防雷器动作后施加在保护设备两端的过电压幅值也随之增大，对绝缘提出了高的要求，使得固体灭弧防雷器在灭弧效益和防雷效益不可同时兼得；（2）存在发热与散热之间的矛盾：非线性电阻工作过程是当雷电过电压超过动作值时，电阻阻值由原来的高阻状态变化为低阻状态，根据欧姆定律i=u/r，巨大的雷电流将流过非线性电阻，产生巨大焦耳热量。再加上其防潮密封环境，严重影响散热通道，导致热击穿是大概率事件，一旦热击穿非线性电阻电阻将变成永久性短路；（3）存在动作间隔远小于散热时间的矛盾：一般非线性电阻散热间隔时间在50秒到60秒之间，严重情况会使得因不能及时散热导致该防雷器击穿，造成短路事件。
气体灭弧主要是利用气体作用于电弧并使其熄灭，也称为吹弧。气体灭弧中包含了外能式气体灭弧和内能式气体灭弧。其中内能式气体灭弧是利用雷电或工频的自身能量作用于电弧，主要分为热膨胀灭弧和压缩灭弧两种，热膨胀灭弧主要是在防雷器中设计多个金属电极，两两电极之间为空气小间隙，当电弧击穿空气小间隙之后，利用工频续流能量烘烤加热空气小间隙中的气体，使其产生热膨胀并作用于电弧实现横吹，在工频续流过零点时熄灭电弧。压缩灭弧是在防雷器中设置多个压缩管道，压缩管道中设置一个金属电极，当冲击电弧进入压缩管道后，使电弧被大尺度压缩，利用内外压力差和温度差在喷口出形成电弧压爆效应，同时产生喷射气流作用于电弧断口处，实现纵吹。而两两压缩管道之间又增加了三通管道，三通管两端设置金属电极，来冲击电弧进入三通管道后，产生横向喷射气体作用于电弧，实现横吹。纵吹与横吹相互结合，再加上压缩管道和三通管道间的空间结构设计，使电弧形成多断点压爆，并喷射，从而在冲击电弧阶段或工频续流早期熄灭电弧。
灭弧防雷器中由于电弧运动轨迹均是按照同一个方向进行，所以电弧的整体能量均沿着运动轨迹流过气体灭弧防雷器，此时就存在着通流能力有限的问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提出了一种多级反冲的灭弧方法及系统。本发明提出了一种新的灭弧理念，形成有效的灭弧方法及系统，本发明可以应用在各种灭弧防雷装置的动作前端，有效弥补了它们的不足之处。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种多级反冲的灭弧方法，包括以下步骤：
步骤一，将多级反冲灭弧系统安装在易发生雷击或者易发生电弧闪络的输电线路上；
所述的多级反冲灭弧系统主要由若干个依次连接在一起反冲管组成，其中，在每一个反冲管的尾端均密封安装有一个接闪器，并且两两相邻的反冲管的连接处设有空隙通孔；第一个反冲管的首端设为开口；
步骤二，发生电弧闪络时，外电弧在第一个反冲管内的接闪器的库仑力作用下被引入多级反冲灭弧系统的第一个反冲管内部；
进入到第一个反冲管内部的电弧称为入口电弧ⅰ（电弧方向为正方向），入口电弧ⅰ的弧柱直径因为受到多级反冲灭弧系统中第一个反冲管管壁限制，受到狭管灌注作用；受到狭管灌注的入口电弧ⅰ由于弧柱直径变小，导致整个电弧导电横截面积变小、电弧密度增大、电弧中心温度升高、速度增大，多级反冲灭弧系统中第一个反冲管内压强急剧上升；入口电弧ⅰ快速进入多级反冲灭弧系统中第一个反冲管，使得电弧受到狭管灌注作用，径向变细且产生轴向力更大的弹力，冲向第一个反冲管内的接闪器并发生弹性碰撞，使大部分入口电弧ⅰ的电弧方向发生180°转化，形成出口电弧ⅰ（电弧方向为负方向），出口路径是从多级反冲灭弧系统中第一个反冲管的入口冲出，并离开多级反冲灭弧系统中第一个反冲管；余下的小部分入口电弧ⅰ在第二个反冲管内的接闪器的库仑力作用下被引入多级反冲灭弧系统的第二个反冲管内部；
进入到第二个反冲管内部的电弧称为入口电弧ⅱ，入口电弧ⅱ的弧柱直径因为受到多级反冲灭弧系统中第二个反冲管管壁限制，受到狭管灌注作用；受到狭管灌注的入口电弧ⅱ由于弧柱直径变小，导致整个电弧导电横截面积变小、电弧密度增大、电弧中心温度升高、速度增大，多级反冲灭弧系统中第二个反冲管内压强急剧上升；入口电弧ⅱ快速进入多级反冲灭弧系统中第二个反冲管，使得电弧受到狭管灌注作用，径向变细且产生轴向力更大的弹力，冲向第二个反冲管内的接闪器并发生弹性碰撞，使大部分入口电弧ⅱ的电弧方向发生180°转化，形成出口电弧ⅱ，出口路径是从多级反冲灭弧系统中第一个反冲管和第二个反冲管之间的空隙通孔冲出，并离开多级反冲灭弧系统中第二个反冲管；余下的小部分入口电弧ⅱ在第三个反冲管内的接闪器的库仑力作用下被引入多级反冲灭弧系统的第三个反冲管内部；
进入到第三个反冲管内部的电弧称为入口电弧ⅲ，入口电弧ⅲ的弧柱直径因为受到多级反冲灭弧系统中第三个反冲管管壁限制，受到狭管灌注作用；受到狭管灌注的入口电弧ⅲ由于弧柱直径变小，导致整个电弧导电横截面积变小、电弧密度增大、电弧中心温度升高、速度增大，多级反冲灭弧系统中第三个反冲管内压强急剧上升；入口电弧ⅲ快速进入多级反冲灭弧系统中第三个反冲管，使得电弧受到狭管灌注作用，径向变细且产生轴向力更大的弹力，冲向第三个反冲管内的接闪器并发生弹性碰撞，使大部分入口电弧ⅲ的电弧方向发生180°转化，形成出口电弧ⅲ，出口路径是从多级反冲灭弧系统中第二个反冲管和第三个反冲管之间的空隙通孔冲出，并离开多级反冲灭弧系统中第三个反冲管；余下的小部分入口电弧ⅲ在第三个反冲管内的接闪器的库仑力作用下被引入多级反冲灭弧系统的第四个反冲管内部；
以此类推，多级反冲灭弧系统中后续的反冲管重复前一个反冲管的灭弧过程，直至电弧被削弱至熄灭，或者直至电弧被极度削弱后从最后一个反冲管冲出被加装在多级反冲灭弧系统尾部的压缩气流灭弧装置或者固相气丸灭弧装置吹灭。
作为本发明的进一步说明及优化，所述的多级反冲灭弧系统中的接闪器呈圆锥形，并且锥角指向下一个反冲管内部。所述的在两两相邻的反冲管连接处的空隙通孔沿着接闪器的圆锥表面向外延伸设置。圆锥形的接闪器的圆角面更加容易实现对电弧的撞击反冲，锥角面则更加容易实现将余下电弧引入下一个反冲管内部；同时，空隙通孔沿着接闪器的圆锥表面向外延伸设置，呈倾斜状，也更方便于电弧反冲冲出多级反冲灭弧系统。
作为本发明的进一步说明及优化，所述的多级反冲灭弧系统中第一个反冲管的首端开口处设有引弧环，引弧环的外侧壁紧贴于反冲管的内壁。处于多级反冲灭弧系统与外部空气的连接处的引弧环，起到吸引电弧的功能和收集大电弧进入装置的作用，使电弧等离子体顺利进入多级反冲灭弧系统，还可以保证远距离的外电弧也会被引入多级反冲灭弧系统内部。
作为本发明的进一步说明，所述的多级反冲灭弧系统中每一个反冲管的内径相同。
作为本发明的进一步说明及优化，所述的多级反冲灭弧系统中前一个反冲管的内径比后一个反冲管的内径大。所述的多级反冲灭弧系统中每一个反冲管的管内空腔呈喇叭状，即反冲管的首端内径比尾端内径大。接闪器安装在内径小的尾端。采用内径逐渐减小的多级反冲灭弧系统的灭弧方法也可称之为多级变反冲比的灭弧方法，反冲比是指初始电弧直径与反冲通道灌注电弧直径之比，由于每一级反冲段内的初始电弧与反冲通道灌注电弧直径之比不同，故称为变反冲比。将内径逐渐减小，可以使得即使已被削弱的电弧在后续反冲管中也能受到狭管灌注作用，形成有效冲击反冲效果。
在本发明的灭弧方法中，还提供了一种多级反冲灭弧系统，主要由若干个依次连接在一起反冲管组成，其中，在每一个反冲管的尾端均密封安装有一个接闪器，并且两两相邻的反冲管的连接处设有空隙通孔；第一个反冲管的首端设为开口。
在多级反冲灭弧系统中，第一个反冲管为内部中空、一端开口、另一端封闭的半封闭管件，第二个反冲管及之后的反冲管为内部中空，一端与上一级反冲管之间存在若干喷气口（空隙通孔），另一端采用接闪器封闭。
作为本发明中多级反冲灭弧系统的进一步说明及优化，所述的多级反冲灭弧系统中的接闪器呈圆锥形，并且锥角指向下一个反冲管内部。所述的在两两相邻的反冲管连接处的空隙通孔沿着接闪器的圆锥表面向外延伸设置。
作为本发明中多级反冲灭弧系统的进一步说明及优化，所述的多级反冲灭弧系统中第一个反冲管的首端开口处设有引弧环，引弧环的外侧壁紧贴于反冲管的内壁。
作为本发明中多级反冲灭弧系统的进一步说明，所述的多级反冲灭弧系统中每一个反冲管的内径相同。
作为本发明中多级反冲灭弧系统的进一步优化，所述的多级反冲灭弧系统中前一个反冲管的内径比后一个反冲管的内径大。所述的多级反冲灭弧系统中每一个反冲管的管内空腔呈喇叭状，即反冲管的首端内径比尾端内径大。接闪器安装在内径小的尾端。采用内径逐渐减小的反冲管组成的多级反冲灭弧系统也可以称为多级变反冲比灭弧系统。
作为本发明中多级反冲灭弧系统的进一步说明及优化，所述的多级反冲灭弧系统的外壁设有若干裙边。
作为本发明中多级反冲灭弧系统的进一步说明及优化，所述的多级反冲灭弧系统尾部还设有压缩气流灭弧装置或者固相气丸灭弧装置。
在本发明中，多级反冲灭弧系统中反冲管的管壁由高强度耐高温耐高压的非导电材料制成。高强度耐高温耐高压的非导电材料可以选用但不限于以下材料：合金陶瓷、稀土陶瓷、石墨烯-陶瓷复合材料、有机陶瓷、合成硅橡胶、有机绝缘材料、合金玻璃、稀土玻璃、石墨烯玻璃、有机玻璃。多级反冲灭弧系统中接闪器、引弧环等采用导电材料制成，如铜、铝、铁、银、石墨等。
本发明的技术原理：
本发明中的多级反冲灭弧系统中每一个反冲管都有一个狭管灌注通道，这是电弧进入装置系统的唯一通道。灌注过程中产生多样的物理变化。
1.电弧发生弹性形变。电弧在进入每一级反冲段入口时，首先物理形状发生改变，由粗电弧变成了极细的电弧，径向压力转成轴向压力，由于狭管反冲效应，在电弧反冲时喷出速度会加快。
2.电弧温升效应加剧。电弧变细后，电弧横截面积减小，根据公式
3.压爆效应急剧增加。当温度的逐步升高使得电弧积累性的增加，又进一步加剧了压爆效应，使电弧喷射力度更大。
本发明的原理与现有技术“角形避雷装置（专利申请号为cn200810178607.3）”所述结构及原理相比有以下不同：
1）灭弧不存在时滞效应。由于角形避雷装置是通过雷击闪络喷出电弧喷气，该过程需要熔融、汽化而产生的金属成分或者等离子化的气体中的离子成分等的导电性成分，该成分在空气中呈现浮游状态，从而降低空气中绝缘能力并容易产生电弧位移，并在电弧位移处喷出电弧喷气，由此来阻断电弧。显然，在电弧闪络—导电材料熔融、汽化—喷出电弧喷气这一过程，存在时滞效应，即角形避雷装置存在喷出电弧喷气能量小于雷击闪络电弧能量。而本专利提出的狭管灌注效应，充分利用电弧等离子体发生弹性形变，电弧等离子体在进入反冲管入口时，首先物理形状发生改变，由粗电弧变成了极细的电弧，径向压力转成轴向压力，由于狭管反冲效应，在电弧反冲时喷出速度会加快。
2）灭弧阈值高。由于角形避雷装置的灭弧筒以及产气装置是由聚酰胺树脂（又名尼龙），所能承受温度在500℃左右，其值远小于电弧灼烧温度（最高达到3726.85℃）。故此灭弧筒以及产气装置极易受高温影响，最后导致爆裂。而本专利提出采用高强度耐高温耐高压的非导电材料制成，例如合金陶瓷、稀土陶瓷、石墨烯-陶瓷复合材料、有机陶瓷、合成硅橡胶、有机绝缘材料、合金玻璃、稀土玻璃、石墨烯玻璃、有机玻璃，结合新型材料
3）不存在高温烘烤产气方式。由于角形避雷装置是通过喷出电弧喷气作用于电弧，并在间隙内吹断电弧。其中喷出电弧喷气是需要高温烘烤产气，这严重导致产气材料的损失，明显降低了装置的使用寿命。而本专利提出等离子狭管灌注效应：利用电弧等离子体流动性，在进入反冲管内电弧的径向位移变为轴向膨胀；在接触到反冲管底部受到几何弹性变形，入口电弧和出口电弧形成的压强叠加、温度叠加和密度叠加效应，使反冲模块内的压强极速倍增，破坏电弧后续能量，阻断电弧连续性。故此不存在高温烘烤产气方式，保证本专利材料损失，并且使用寿命长。
本发明的优点：
1.本发明可以提升防雷装置安全能力，因为它是通过阻断电弧注入实现的。
2.提高电力系统安全性；装置灭弧能力的提升降低了电力系统的短路发生的概率，在各种自然界扰动之前，所有闪络点都能有效的终止，电力系统发生恶性突变之前，消除它，防雷的性价比提高。
3.维护成本低、效率高。
附图说明
图1是本发明中多级反冲的灭弧方法的工作流程示意图。
图2是本发明一实施例中电弧进入第一个反冲管（同内径）的工作示意图。
图3是本发明一实施例中电弧在两个反冲管（同内径）之间的工作示意图。
图4是本发明一实施例中多级反冲灭弧系统（同内径）的多级结构示意图。
图5是本发明另一实施例中电弧进入第一个反冲管（喇叭状内径）的工作示意图。
图6是本发明另一实施例中电弧在两个反冲管（喇叭状内径）之间的工作示意图。
图7是本发明另一实施例中多级反冲灭弧系统（喇叭状内径）的多级结构示意图。
图8是本发明又一实施例中多级反冲灭弧系统（喇叭状内径且带裙边）的结构示意图。
附图标记：1-反冲管，2-接闪器，3-空隙通孔，4-引弧环，5-裙边。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
实施例1：
一种多级反冲灭弧系统，主要由若干个依次连接在一起反冲管组成，其中，在每一个反冲管的尾端均密封安装有一个接闪器，并且两两相邻的反冲管的连接处设有空隙通孔；第一个反冲管的首端设为开口。
如图2-4所示，本实施例的多级反冲灭弧系统中的接闪器呈圆锥形，并且锥角指向下一个反冲管内部。所述的在两两相邻的反冲管连接处的空隙通孔沿着接闪器的圆锥表面向外延伸设置。所述的多级反冲灭弧系统中第一个反冲管的首端开口处设有引弧环，引弧环的外侧壁紧贴于反冲管的内壁。所述的多级反冲灭弧系统中每一个反冲管的内径相同。
实施例2：
一种多级反冲灭弧系统，主要由若干个依次连接在一起反冲管组成，其中，在每一个反冲管的尾端均密封安装有一个接闪器，并且两两相邻的反冲管的连接处设有空隙通孔；第一个反冲管的首端设为开口。
如图5-7所示，本实施例的多级反冲灭弧系统中的接闪器呈圆锥形，并且锥角指向下一个反冲管内部。所述的在两两相邻的反冲管连接处的空隙通孔沿着接闪器的圆锥表面向外延伸设置。所述的多级反冲灭弧系统中第一个反冲管的首端开口处设有引弧环，引弧环的外侧壁紧贴于反冲管的内壁。所述的多级反冲灭弧系统中前一个反冲管的内径比后一个反冲管的内径大。所述的多级反冲灭弧系统中每一个反冲管的管内空腔呈喇叭状，即反冲管的首端内径比尾端内径大。接闪器安装在内径小的尾端。
实施例3：
本实施例与实施例2的区别仅在于：如图8所示，所述的多级反冲灭弧系统的外壁设有若干裙边。
实施例4：
本实施例与实施例1的区别仅在于：所述的多级反冲灭弧系统的外壁设有若干裙边。
实施例5：
一种多级反冲灭弧系统，主要由若干个依次连接在一起反冲管组成，其中，在每一个反冲管的尾端均密封安装有一个接闪器，并且两两相邻的反冲管的连接处设有空隙通孔；第一个反冲管的首端设为开口。
本实施例的多级反冲灭弧系统中的接闪器采用导电球。所述的在两两相邻的反冲管连接处的空隙通孔沿着接闪器的圆球表面向外延伸设置。
实施例6：
本实施例与实施例5的区别仅在于：所述的多级反冲灭弧系统中第一个反冲管的首端开口处设有引弧环，引弧环的外侧壁紧贴于反冲管的内壁。
应用上述实施例1-6的多级反冲灭弧系统的灭弧方法，包括以下步骤：
步骤一，将多级反冲灭弧系统安装在易发生雷击或者易发生电弧闪络的输电线路上；
所述的多级反冲灭弧系统主要由若干个依次连接在一起反冲管组成，其中，在每一个反冲管的尾端均密封安装有一个接闪器，并且两两相邻的反冲管的连接处设有空隙通孔；第一个反冲管的首端设为开口；
步骤二，发生电弧闪络时，外电弧在第一个反冲管内的接闪器的库仑力作用下被引入多级反冲灭弧系统的第一个反冲管内部；
进入到第一个反冲管内部的电弧称为入口电弧ⅰ（电弧方向为正方向），入口电弧ⅰ的弧柱直径因为受到多级反冲灭弧系统中第一个反冲管管壁限制，受到狭管灌注作用；受到狭管灌注的入口电弧ⅰ由于弧柱直径变小，导致整个电弧导电横截面积变小、电弧密度增大、电弧中心温度升高、速度增大，多级反冲灭弧系统中第一个反冲管内压强急剧上升；入口电弧ⅰ快速进入多级反冲灭弧系统中第一个反冲管，使得电弧受到狭管灌注作用，径向变细且产生轴向力更大的弹力，冲向第一个反冲管内的接闪器并发生弹性碰撞，使大部分入口电弧ⅰ的电弧方向发生180°转化，形成出口电弧ⅰ（电弧方向为负方向），出口路径是从多级反冲灭弧系统中第一个反冲管的入口冲出，并离开多级反冲灭弧系统中第一个反冲管；余下的小部分入口电弧ⅰ在第二个反冲管内的接闪器的库仑力作用下被引入多级反冲灭弧系统的第二个反冲管内部；
进入到第二个反冲管内部的电弧称为入口电弧ⅱ，入口电弧ⅱ的弧柱直径因为受到多级反冲灭弧系统中第二个反冲管管壁限制，受到狭管灌注作用；受到狭管灌注的入口电弧ⅱ由于弧柱直径变小，导致整个电弧导电横截面积变小、电弧密度增大、电弧中心温度升高、速度增大，多级反冲灭弧系统中第二个反冲管内压强急剧上升；入口电弧ⅱ快速进入多级反冲灭弧系统中第二个反冲管，使得电弧受到狭管灌注作用，径向变细且产生轴向力更大的弹力，冲向第二个反冲管内的接闪器并发生弹性碰撞，使大部分入口电弧ⅱ的电弧方向发生180°转化，形成出口电弧ⅱ，出口路径是从多级反冲灭弧系统中第一个反冲管和第二个反冲管之间的空隙通孔冲出，并离开多级反冲灭弧系统中第二个反冲管；余下的小部分入口电弧ⅱ在第三个反冲管内的接闪器的库仑力作用下被引入多级反冲灭弧系统的第三个反冲管内部；
进入到第三个反冲管内部的电弧称为入口电弧ⅲ，入口电弧ⅲ的弧柱直径因为受到多级反冲灭弧系统中第三个反冲管管壁限制，受到狭管灌注作用；受到狭管灌注的入口电弧ⅲ由于弧柱直径变小，导致整个电弧导电横截面积变小、电弧密度增大、电弧中心温度升高、速度增大，多级反冲灭弧系统中第三个反冲管内压强急剧上升；入口电弧ⅲ快速进入多级反冲灭弧系统中第三个反冲管，使得电弧受到狭管灌注作用，径向变细且产生轴向力更大的弹力，冲向第三个反冲管内的接闪器并发生弹性碰撞，使大部分入口电弧ⅲ的电弧方向发生180°转化，形成出口电弧ⅲ，出口路径是从多级反冲灭弧系统中第二个反冲管和第三个反冲管之间的空隙通孔冲出，并离开多级反冲灭弧系统中第三个反冲管；余下的小部分入口电弧ⅲ在第三个反冲管内的接闪器的库仑力作用下被引入多级反冲灭弧系统的第四个反冲管内部；
以此类推，多级反冲灭弧系统中后续的反冲管重复前一个反冲管的灭弧过程，直至电弧被削弱至熄灭，或者直至电弧被极度削弱后从最后一个反冲管冲出被加装在多级反冲灭弧系统尾部的压缩气流灭弧装置或者固相气丸灭弧装置吹灭。
电弧进入细管灌注反冲灭弧系统实现灭弧的过程原理分析：
如图2、3、5、6所示，虚线表示为出口电弧，实线表示为入口电弧，虚线框内为内电弧，框外为外电弧。其中可定义外电弧在入口处速度为v0，压强为p0，密度为ρ0，温度为t0。外电弧进入反冲模块后，形成的入口电弧速度v1，压强为p1，密度为ρ1，温度为t1。经过引弧模块后出口电弧速度v2，压强为p2，密度为ρ2，温度为t2。外电弧通过入口进入反冲管形成了内电弧，内电弧受到反冲管管壁的限制，直径被大尺度机械压缩，使得内电弧温度、密度、压强和速度均上升。不考虑电弧能量流失和摩擦作用，当入口电弧经过接闪器实现弹性碰撞瞬间，认为v1=-v2，即入口电弧速度大小与出口速度大小相等，方向相反。考虑电弧能量流失和摩擦作用，入口电弧经过接闪器碰撞后，认为∣v2∣＜∣v1∣，即出口速度大小比入口速度小，方向相反。出口电弧受到入口电弧的阻碍作用，出口电弧直径比入口电弧直径小，使出口电弧的密度、温度和压强均比入口电弧的大，即ρ2＞ρ1，t2＞t1，p2＞p1，这些共同作用，使v2增速大于v1增速，即a2＞a1。随着出口电弧直径不断被压缩，使得出口电弧密度、温度和压强不断增大，最终形成v2＞v1，促使出口电弧从入口处冲出反冲管。出口电弧以冲出反冲管后，对外电弧形成空腔效应，破坏电弧连续性，削弱电弧能量，加速其截断和熄灭。
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