论大电流真空电弧收缩现象和阳极斑点形成的理论分析

本文阐述了大电流真空电弧的收缩现象和影响大电流真空电弧收缩现象的因素，分析了形成阳极斑点的过程，并从实际出发讨论了纵向磁场作用的机理。     

真空电弧电压与电弧形态关系的实验研究

在可拆卸式真空灭弧室中对平板式电极进行了试验,通过高速电荷耦合器件(CCD)摄像机拍摄的电弧形态照片及示波器记录的电弧电压波形,研究了真空电弧的电弧电压与电弧形态的关系。作为对比,也对杯状纵磁触头进行了一些试验。     

电弧电流以及纵向磁场对小电流真空电弧特性影响的数值仿真

建立了小电流真空电弧的双温度磁流体动力学模型,根据该模型首先对小电流真空电弧的基本特性进行了仿真研究,分析了不同电弧电流和不同纵向磁场强度对小电流真空电弧特性的影响。仿真结果表明,电弧电流和纵向磁场对小电流真空电弧特性的影响是明显的,仿真结果与实验结果基本吻合,尤其是离子温度的仿真结果与实验更加接近。另外,仿真结果还表明,对于小电流真空电弧而言,随着纵向磁场的增大,电子温度逐渐增大,变化趋势与实验结果一致。     

真空电弧研究进展综述

介绍了国内外真空电弧的研究进展,综述了真空电弧的主要研究方向.真空电弧以电流过零点为界,分为燃弧阶段和弧后介质恢复阶段.燃弧阶段的研究点主要有阴极斑点特性、阳极斑点特性和弧柱区特性;弧后介质恢复阶段的研究点主要有弧后电流特性和鞘层发展特性.最后指出了目前真空电弧研究存在的不足,讨论了真空电弧今后的研究方向.     

基于电弧图像的中频真空电弧阳极燃烧特性研究

为了研究中频真空电弧的阳极燃烧规律,利用CMOS高速摄像机,对可拆卸真空灭弧室中的纯铜平板触头之间的中频真空电弧进行拍摄,触头开距为8 mm,触头直径为28 mm,分别采集了不同电流频率以及不同电流峰值下的电弧图像。利用MATLAB图像处理技术对阳极触头的灰度分布、阳极高灰度值区域的持续时间以及运动规律等进行了分析处理。结果表明电流峰值大小对阳极灰度分布的影响要远大于电流频率;阳极高灰度值区域的持续时间占总半波燃弧时间百分比随电流频率的增加而下降,而随电流峰值的增加而增加;阳极高灰度值区域在电流上升阶段发生融合,在下降阶段发生收缩。     

大电流真空电弧的并联开断

以真空电弧理论为基础,讨论了真空断路器开断大故障电流的并联开断过程,分析了影响转移电流大小及其时间常数的诸因素,提出了利用真空断路器并联以提高其开断容量的方案,为国内真空开关生产厂家提供借鉴。     

基于人工过零技术的直流真空分断过程分析及验证

针对人工过零直流真空分断过程,分析研究了影响真空分断特性的主要因素,并通过试验样机对直流真空分断过程进行了验证。研究结果表明,通过提高直流短路故障识别及快速真空开关分断速度降低弧后触头间隙的初始金属蒸汽浓度,在快速真空开关支路串联饱和电抗器减小电流过零后的电流变化率,为快速真空开关并联阻容缓冲电路减缓弧后暂态恢复电压的上升过程,设计快速真空开关动触头的最佳位移曲线并确定最佳燃弧区间避免换流分断过程中产生阳极斑点,从而改善大电流真空电弧后介质恢复特性,提升分断性能。研究成果为开发工程实用的直流真空断路器奠定了实践基础。     

大电流真空电弧特性的研究与分析

本文分析并介绍了大电流时纵向磁场，触头开距，触头半径等对电弧特性的影响，可为高压大容量直空断路器设计提供参考。     

纵向磁场对电弧带电粒子密度的影响

在稳态模型和局域热力学平衡的假设下。推导了在纵向磁场内,真空电弧带电粒子密度的数学表达式,分析了纵向磁场对真空电弧所产生的影响及其阳极斑点形成的机理,     

真空直流强迫过零开断中的弧后电流

为了研究真空直流强迫过零开断过程中的弧后电流,该文设计永磁-斥力混合式快速机构,搭建直流开断用弧后电流测量系统,开展直流小电流开断实验,研究弧后电流受开断电流幅值、电极开距、换流电流频率及换流电容电压的影响.研究结果表明:弧后电流呈现出不稳定性.弧后电流随开距增大而增大,且同开距下弧后电流变化不大.开断电流小于800A...     

Generation of Anode Spot in Low‐Current DC Vacuum Arcs by the Effect of Embedded Magnet in the Anode

Experiments were conducted with the aim of keeping low‐current DC vacuum arcs stable. A permanent columnar magnet was embedded in the anode and a permanent disk‐shaped magnet was arranged behind the anode. As result, the arc plasma is strongly constricted to a column and a light emitting point appeared on the anode surface. Generation of the anode spot was confirmed by detecting anode metal vapor and ions using mass and spectroscopic analyses under low‐current arcs of less than 20 A. Copyright © 2008 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

真空电弧弧后电流研究

真空电弧弧后电流的测量及其测量结果分析,并采用了两种不同电极材料和两种不同结构型式的国产真空灭弧室作为试样来阐述对弧后电流的影响,最后根据这些试验结果来解释弧后电流的特性,     

纵磁下真空电弧阳极热过程的仿真

建立了纵磁下真空电弧阳极热过程的二维瞬态轴对称模型,并对极限开断条件下不同能流密度作用下纯铜电极的阳极热过程进行了仿真分析.通过仿真获得了阳极温度沿径向、轴向的变化过程.仿真结果表明,随着能流密度的增大,阳极温度逐渐增大,但由于温升导致蒸发作用增强,温度的增幅减弱;阳极温度最大值并没有出现在能流密度峰值时刻,而是有所滞...     

工频零点电流转移限流及40.5 kV快速真空开关仿真

随着电网的发展和负荷密度的增加,故障电流不断增大,如不采取措施,一些区域的故障电流将超过现有断路器的开断能力。笔者提出了一种基于工频零点电流转移的限流器方案。由快速真空开关和限流阻抗并联组成限流器,放弃限制故障电流的第一个峰值,降低了限流器实现的难度。笔者从工作电压、电流转移、动稳定性和热稳定性,以及快速真空开关等方面,论证了这种限流器的可行性。建立了基于等效回路法的仿真分析方法,对40.5kV真空断路器的电磁斥力机构进行了计算和优化。结果表明,工频零点电流转移型限流器所需的快速真空开关是可以实现的。     

电极材料和直径对真空电弧电压和阳极活动影响的实验研究

电极间的燃弧过程能够反映真空开关的开断特性及机制,采用实验手段分析和研究了不同电极直径和材料下真空电弧中的电极过程。在可拆卸真空灭弧室中,分别对直径为41、58 mm的纯铜和CuCr30的杯状纵向磁场电极进行了间距10 mm的大电流(有效值为10、12.5、15及17.5 kA)燃弧实验,用高速摄影仪拍摄电极间的电弧形态和阳极活动,并测量了电弧电压波形。以实验测量为基础,分析研究了真空电弧在不同电极直径以及铜和CuCr30材料下的电弧电压特性、阳极活动特性。实验结果表明:电极直径和材料与真空开关的开断性能有着密切的关系;随着电极间直径增大,电弧电压减小,电弧稳定、扩散态好,阳极斑点形成的电流阀值高,电极的开断能力较大。     

新型强迫换流型限流断路器真空介质强度的恢复特性

为了保证新型强迫换流型真空直流限流断路器关断短路电流的可靠性,对该型断路器分断过程的真空介质恢复特性进行研究。设计了与断路器关断过程等效的介质恢复试验方案,通过等效试验结果和理论推演公式的拟合,得到了新型强迫换流型限流断路器真空灭弧室触头打开过程的动态介质强度恢复规律。研究结果表明:减小燃弧能量、提高触头运动速度可提高真空灭弧室介质的临界击穿电压;综合考虑燃弧时间与燃弧能量及触头开距的关系,随着燃弧时间的增加,真空灭弧室临界击穿电压先减小后增大。所得介质恢复规律可以作为新型断路器优化设计的参考依据。