真空接触器用WCAg和WCCu触头材料性能的比较

近来，WCAg已成为真空接触器中优选的触头材料之一，它可以用来开断几安培至几千安培的负荷电流，可以满足真空接触器低烧蚀、低截流值、熄弧能力强等要求。当前的工作是尽量减少这一材料中银的百分含量或完全替换它。本文中讨论了Ag和WC含量以及用Cu取代Ag对开断性能的影响。文中对不同触头材料的开断能力、截流值、烧蚀率以及燃弧后的触头表面状态进行了比较。在一合成试验回路中，用一可拆式真空灭弧室进行实验。开断能力试验中，触头应承受7kArms的电弧电流和23kV的峰值瞬态恢复电压。在谐振频率为6800Hz，涌流阻抗为1066欧姆。试验电流为45Arms的试验回路中测量出截流值。     

铜钨触头材料真空灭弧室的容性开断能力

我们对铜钨触头材料和铜铬触头材料的２４ｋＶ真空灭弧室模型进行了并联电容器开断试验。铜钨触头材料的重击穿概率低于鲷铬触头材料的重击穿概率。除了大电流开断能力，铜钨触头材料在并联电容器开断上也是性能非常优良的首选材料。     

单相真空灭弧室开断大短路电流的最佳控制方法

本文给出了单相真空灭弧室开断大短路电流的最佳控制方法。研究表明,触头分离时刻对真空灭弧室的状态有很大影响,也因此极大影响着真空灭弧室的开断能力。只要按照这种方法,借助于一台适合的弹簧操动机构控制触头分离,人们就能在开断大短路电流期间保证得到护散型电弧,就可以使触头的熔化程度降至最低。真空灭弧室的开断能力和寿命也会从根本上得到提高。     

真空断路器一个电极中若干真空灭弧室的并联

在真空断路器的一个电极中将几个真空灭弧室并联，可以提高断路器的额定工作电流和短路开断电流。在这方面已经进行过一些试验。本文将给出这些试验的结果。我们将会看到，在断路器的整个使用寿命过程中，在触头闭合时，哪些因素能使几个灭弧室之间的分流值达到要求。而且，我们还对触头分离时几个灭弧室之间的分流情况进行了研究。研究结果表明：采用纵磁场（AMF）触头的真空灭弧室效果比较好，而触头分离过程中延迟时间很长时将会对几个灭弧室之间的电流分配产生影响。     

CuCr25触头材料对真空灭弧室开断性能的影响

本文进一步研究了CuCr25触头材料的特性对纵磁场真空灭弧室总体性能的影响的。一般采用三种生产工艺来制造材料，这三种工艺的最高工作温度不同，它们是：固态烧结（T最大=1200℃）、液态烧结（T最大=1050℃）和熔融（T最大=1600℃）。以这三种方式获得了具有不同密度（95％-99％）和不同导电性（23MS／m-24MS／m）的材料。这些材料具有封接强度大、截流值低、冷绝缘性能好、开断能力强和含气量低等特点。这种材料可制造成直径为20mm的平板型触头，并在带有外部纵磁场线圈的非对称真空灭孤室中进行测试。短路开断性能主要取决于生产工艺。在短路电流为10kA，恢复电压为12kV（瞬态恢复电压峰值为21kV）的强纵磁场中进行试验。在这种情况下，大多数材料可开断电流，但产生了迟击穿。我们将此特性与上述触头材料特性以及触头的含气量、杂质含量及电弧熔焊性联系起来。得出的结论是：固态烧结工艺可获得可靠经济的CuCr25触头材料，它在纵磁场真空灭弧室中具有很好的整体性能。     

用不同成分,不同加工工艺制成的铜铬对接触头的绝缘性能和熔焊特点

目前，铜铬作为一种触头材料已被接受并在真空开关中普遍应用。尽管它有许多众所周知的优点，但是，与铜铋相比，在断路器进行大电流闭合操作时，它却具有易熔焊的缺点。因此闭合操作后出现的无电流熔焊分离会影响触头间隙内的介质性能。本文就无电流开断后触头之间熔焊以及电场增强系数β和击穿电压进行了试验研究，并将它们作为诊断手段来研究不同铜铬成分、不同加工工艺对安装在标准真空灭弧室中的触头性能的影响。     

真空灭弧室各种触头材料在开合负载条件下的性能

在过去几年里,真空开关原理在中压系统中得到了广泛的认可。当控制大电路电流的真空断路器几乎都采用ＣｕＣｒ２５（重量％）至ＣｕＣｒ５０作为触头材料时,用于开合较低负载电流（如接触器）的真空灭弧室所选用的触头材料还未确定,这种材料也必须满足多次开合操作下的低烧蚀、低截流值、产生高频瞬态电压的可能性以及灭弧能力好等要求。人们不仅经常采用以难溶成份为基本组分的材料,如ＷＣｕ、ＭｏＣｕ、ＷＣＡｇ等,而且似乎也在使用ＣｕＣｒ材料。本文的目的是研究这些材料在负载及超负载条件下的开断性能。实验是在合成试验电路中利用一个真空试验室进行的。试验室的触头处于有效值达７ｋＡ的燃弧电流,峰值为２３ｋＶ的瞬态恢复电压的作用下。利用扫描电子显微镜,我们比较了各种触头材料的开断能力和燃弧后的触头表面状况。     

纵磁场真空灭弧室

真空作为一种经受过考验的开断介质特别在中压领域相对其它介质具有许多优势。过去ＡＢＢ公司配断路器的真空灭弧室横磁场触头。为了满足对短路开断电流的最高要求,研制出具有纵磁场触头的真空灭弧室,能够可靠地开断短路电流６３ｋＡ及以上。在电压技术领域,真空技术已在许多使用场合,在很大程度上取代了其他灭弧介质,如油或ＳＦ６。真空灭弧室的特点是结构简单而紧凑,免维护、寿命长以及良好的环境兼容性。ＡＢＢ ＣａｌｏｒＥｍａｇ公司从８０年代初就已研制真空灭弧室「１」（图１）。在位于德国那建根市的研究中心（Ｒ＆Ｄｃｅｎｔｅｒ）,高级工程师们利用先进的工具和高效的计算机软件使灭弧室的设计和功能最佳化。最新的研究成果包括新开发的真空接触器和负荷开关灭弧室系列「２」以及自动制造触头的创新工艺方法。随着１９９９年新的生产设备的建成,除了确保高     

用小触头间隙开断大电流的试验

为了研究触头间隙对大电流开断性能的影响，我们在两种商用的真空灭弧室上进行了一系列试验。我们把这两种灭弧室分别称作Ａ型和Ｂ型。在综合试验台上，对Ａ型灭弧室在１２ｋＶ、３１．５ｋＶ下试验，对Ｂ型在１２ｋＶ、１３．１ｋＡ下试验，所有值均为有效值。每种类型灭弧室都用三只试管，在触头间隙为１ｍｍ至８ｍｍ之间进行试验。另外，由于短路试验的同一种触头装在可拆式真空灭弧室里，以便用高速摄像机拍照。结果表明，触头间     

真空灭弧室双极和四极从磁场触头设计

纵磁场触头被运用在真空灭弧室中,特别是用来开断大的短路开断电流。本文介绍了双极和四极纵磁场触头的设计,阐述了它们的特性。首先对两种触头结构的原理进行了讨论;接着采用有限元法进行三维场模拟处理,对磁通密度的大小、电流与磁通密度的相位移、燃弧期间固定触头间隙中电流过零后的剩余磁场、触头分闸期间运动对电流参数的影响等进行了研究。在纵磁场电极设计过程中一个重要的参数是电流通过时纵磁场触头产生的电磁吸引力,这个力能够缩减由断路器施加的触头压力。     

真空灭弧室开断后氧化铝瓷表面冷凝的金属蒸汽的研究

对真空灭弧室开断后瓷壳（高纯Al2O3)表面绝缘性能的基础研究已经进行过。为了研究屏蔽筒对于瓷壳表面金属蒸汽冷凝的防护作用。我们使用不同类型的真空灭弧室（Ⅵ）,即有屏蔽筒和无屏蔽筒的灭弧室。另外,还研究对比了CuCr25(重量百分比）和WCAg40(重量百分比）两种触头材料的金属蒸汽与氧化铝瓷表面附着力的差别。对真空灭弧室进行高压考炼后,在触头之间触发产生一个任意燃弧时间的直流电弧,它可模拟大电流开断和负载开断时产生的金属蒸汽,在每次燃弧测试之间,所有灭弧室的绝缘水平都用一个交流高压源来检测。之后,将真空灭弧室打开,用电子扫描显微镜（SEM）来分析瓷壳内表面冷凝金属的微观结构,用电感淹合等离子法（ICP）来研究金属层的化学成份,为了比较触头材料与冷凝的金属蒸汽层电性能之间的关系,还测量了金属蒸汽冷凝层的电导。     

大电流真空电弧中阳极烧蚀过程的研究进展

在大电流真空电弧开断中阳极触头的烧蚀情况将决定开断的成功与否，掌握高电压等级真空开断关键技术需要深入理解真空电弧阳极烧蚀机理。本文对国内外关于阳极烧蚀的研究进行了综述，包括阳极放电模式的分类及特点、阳极表面温度及熔融触头运动的实验测量以及阳极烧蚀数值模拟，在此基础之上总结了触头材料对阳极烧蚀的影响，对大电流真空电弧阳极烧蚀研究的未来发展方向提出了建议。     

真空灭弧室CuCr触头在短路开断后的介质恢复特性

真空灭弧室间隙在短路开断后的介质恢复情况进通过电流过零后施加几十微秒的过量瞬态恢复电压（ＴＲＶ）来测量的。由于成分、气体含量和制造方法的变化，我们在试验中采用了ＣｕＣｒ触头材料。间隙故障或是因纯介质造成的或是由有效弧后电流控制的。在试验中，我们找到了造成故障的弧后电流、最终介质恢复和材料烧蚀率之间的关系。明显迹象表明所有这些现象都是由聚集型旋转电弧引起的金属蒸汽压力上升所所支配的，从这些试验中看出     

低触头压力真空开关用铜铬X触头的制备与性能

低的触头压力是真空开关向低电压、高操作频率和小型化发展的重要条件,要求真空触头在具有高的开断能力基础上必须同时具有高的抗熔焊能力。铜铬合金具有高的开断能力,但高的熔焊倾向限制了其在真空接触器、负荷开关和低压断路器等低触头压力开关中的应用。本文总结了国内十余年来发展的铜铬X触头的研究结果,包括成分设计的理论依据、燃弧行为和熔焊性能。这种铜铬X触头的熔焊强度能够降低到商业铜铬触头的1/10。配合TJ-7.2/450真空灭弧室的型式试验结果证明:铜铬X触头既具有极限短路电流开断能力,又具有高的抗熔焊性能。     

测量大电流开断能力时得到的真空灭弧室模型

此文中的真空灭弧室模型用的是ＨＯＬＥＣ生产的商用真空灭弧室。该模型可以用来确定不同的电流开断状态下的开断能力。我们将说明如何从综合试验线路开断试验中得到该模型。测量的数据主要包括短路电流、电弧电压、瞬态恢复电压及燃弧的时间。从这些数据中，其它重要信息如临界电弧能量，转移电荷数量也可以算出。我们将会在不同的图形中列出用理论模型计算的结果以及测量的数据。而且，还要列出这种真空灭弧室在非额定值下的曲线以及不同类型电极结构之间的对比。     

真空开关CuCrTe触头材料的组织与性能

为了改进混粉烧结CuCrTe触头材料的缺陷并且增大触头材料的开断能力,采用真空熔铸法制造工艺研制了CuCrTe触头材料并对其性能进行了测试。结果表明,真空熔铸CuCrTe材料在显微组织、抗熔焊性能、开断电流能力、截流水平、耐电压水平方面都优于粉末冶金CuCr50材料,特别是开断电流能力提高了26%多,是一种有发展前途、性能优良的触头材料。     

横磁作用下直流真空开断中触头侧部燃弧空间的影响规律研究

随着直流电网的不断发展，对直流开断技术的要求进一步提高。相较于传统的气体电弧直流开断，真空电弧直流开断具有电寿命高、燃弧空间封闭、介质恢复速度快等特点，但是传统真空电弧电压低，需要通过横向磁场的作用，提升电弧电压完成直流真空电弧的开断。本文通过实验研究了横向磁场作用下不同触头侧部燃弧空间(即触头侧部边缘与真空灭弧室屏蔽罩之间的空间)与开断电流时的开断特性，获得了触头侧部燃弧空间宽度11～41 mm范围内对直流真空开断特性的影响规律。     

在第一操作阶段真空灭弧室的重燃几率

本文所阐述的问题是在电流老炼的前一百次期间真空灭弧室重燃几率的变化,此次研究采用的是触头材料为ＣｕＣｒ５０,触头开距为１３ｍｍ的真空灭弧室。     

提高真空灭弧室额定电流下的开断次数

本文述叙真空灭弧室加强型纵向磁场的触头结构。纵向分量磁场的单位感应密度达到１０ＭｒЛ／ｋＡ。从而缩短了收缩型强电弧（１〉１０ｋＡ）变为准扩散型电弧的时间，在电弧由收缩型变为准扩散型之前，电弧在整个触头表面的运动是收缩在磁场横向分量上。控制这两种强电流电弧变态可以降低触头分断速度并且在保持短路电流分断能力的情况下能成倍地提高真空灭弧室的开断次数。     

纵磁场真空灭弧室：开断电流与电极面积的函数关系

本文是通过触头电极面积的幂函数来描述纵磁场真空灭弧室触头开断电流的。这一特点意味着：两个或更多并联的分触头的开断电流之和高于电极面积等于全部并联分触头电极面积之和的单一触头的开断电流。因此：我们用代数的来描述开断电流恒定时，电流增另的结果和电极面积减小的伴生结果。