ZW8-12/630-20厂家

因此如何合理的设置铁芯以及如何合理的设计铁芯结构成为提高真空灭弧室可靠性的关键。针对杯状纵磁真空灭弧室触头，本文设计了两种不同结构的铁芯，一种是结构为环状的铁芯，为了减小涡流的影响，在环形铁芯上开一个间隙为1 mm 的断口;另一种结构为圆周方向布置的柱状铁芯，柱状铁芯相互不接触，因此可以更好的减小涡流的影响。采用有限元分析方法对比分析了两种不同结构铁
芯对纵向磁场和剩余磁场以及磁场滞后时间的影响。  触头结构模型  文中仿真所采用的两种不同铁芯结构的触头模型如图1 所示，触头杯均有4 个杯指，为了防止触头片上产生涡流，对应的在触头片上开有四个周向均匀布置的径向直槽。触头外径尺寸为78 mm，壁厚11 mm，弧柱直径与触头外径尺寸相同，柱状铁芯12 个，仿真模型中触头开距为10 mm，杯座材料为无氧铜，支撑盘材料为不锈钢，触头片材触头在高真空中分离时，其电弧表现形式与外观特性都与在空气中的情形有较大区别。真空断路器的击穿机理目前主要有场致发射、粒撞击和粒子交换
三种假说，在短间隙真空断路器的相关研究中，通常由场致发射效应占主导。在触头断开时刻，整个阴极表面会产生金属蒸气。理论上是由于触头分开瞬间，电流集中在触头表面某点上，导致金属桥熔化且部分金属原子发生电离。随着触头开距的增大，场致发射与间隙击穿增强，触头表面金属凸点不断溶化并向触头间隙补充金属粒子。此时阴极斑点会在阴极表面形成，并有更多的高能等离子体形成并扩散至间隙内。电弧引燃后，充满等离子体的电极间
隙变成良好导体，同时阳极开始向电弧提供粒子。在纵向磁场作用下，电弧等离子体由触头中心向周围扩散，此过程会维持一段时间。对于交流真空断路器而言，电流到达峰值后会逐渐减小，两触头向等离子体提供的粒子同样减少，此时电极间隙内主要为弧后残存粒子，伴随着触头完全断开，残存粒子逐渐扩散至消失，断路器完成开断。  真空电弧等离子体的产生过程，可以表现为触头开距增大、触头表面金属蒸发，伴随场致发射效应和金
属电离，由于两极电子、金属离子的不断补充，终形成电弧。在电弧等离子体的研究方面，王景、武建文等运用连续光谱法分析了电子温度和电子密度，并讨论了中频情况下，电弧过渡及扩散两种形态。胡上茂、姚学玲等利用RC 阻容式电荷收集器，对初始等离子体的触发特性进行了研究。舒胜文、黄道春等通过对真空断路器开断过程的再研究，提出数值方针结合实验的方法，给出开断过程不同阶段所需的数值仿真方法及关注点。赵子玉等通过C
CD 摄像技术，分析了真空电弧的重燃及抑制措施

结果表明，屏蔽罩电位与真空度具有一定的对应关系，并可以通过真空断路器外电场电位的测量来反应；真空断路器外电场电位在压强小于10-2 Pa 时的变化十分弱，而在大于10-2
Pa 时电位有较明显的变化。并通过实验室模拟测量实验，进一步验证了该结果的正确性。本文的分析结果给出了真空断路器外电场电位随真空度变化的规律，对基于屏蔽罩电位法在线测量真空断路器真空度具有一定的指导意义。  真空断路器是一种借助真空的良好熄弧性能来实现大电流开断的开关装置。与传统的空气开关、油开关相比，真空断路器有开断可靠、故障率低、维护量少、结构紧凑等优点，这使它逐渐在输配电系统中，特别
是在中压领域得到了广泛的运用。  作为一种以真空为熄弧环境的开关，真空断路器内真空度的高低是其重要的一个参数。然而，由于内部组件放气、密封口漏气以及密封组件渗气的存在，运行中的真空断路器内部真空度会随着工作时间的推移而下降。当真空度下降到一定程度时，其开断性能就会得不到保证，这不仅会造成本身设备的损坏，还可能引起整个电网的故障。因此，对真空断路器真空度的检测显得很有必要。真空断路器真空度的
检测方法分为离线检测与在线检测。在线检测凭借其操作简单，工作量少，实时性好等优点受到了人们的青睐。  目前常用的在线检测方法有耦合电容法、光电变换法、旋转式探头法、比例差分探头法和电磁波检测法，其中耦合电容法、光电变换法和旋转式探头法均是基于屏蔽罩电位的真空度在线检测方法，所以对真空断路器屏蔽罩电位的研究成为了真空断路器真空度检测研究中的一个热点。文献通过搭建实验系统对不同压强下的屏蔽罩电
位进行了测量，得出了灭弧室内部压强大于0.1 Pa 时与屏蔽罩上交直流电位的对应关系。文献通过物理数学模型建立了真空灭弧室内气体压强与相对介电常数间的关系，对灭弧室真空度和相对介电常数的关系进行了研究，得出了两者之间的对应关系，真空技术网认为这为进一步分析真空灭弧室真空度和屏蔽罩电位联系机理提供了新思路。  为了进一步探索高真空度下，灭弧室真空度与屏蔽罩电位及周围电场间的关系，本文借助于有
限元分析软件ANSYS对不同压强下的真空断路器灭弧室屏蔽罩及其周围电场进行仿真分析

并通过模拟灭弧室真空测量实验对分析结果进行验证，借此探索出真空断路器灭弧室内真空度与灭弧室外电场电位间的对应关系，为实现真空断路器高真空度在线监测和状态评估提供参考。目前真空断路器凭借着优越的性能而在中压领域得到广泛普及，并且正在不断地向低压领域和高压领域进军，而真空灭弧室又被视为真空断路器的核心部件，因此真空灭弧
室的研制和开发被学者们给予高度的重视。随着当今大气环境质量问题越来越引起人们的高度重视，真空断路器在未来完全替代SF6 断路器将成为发展的必然趋势。真空灭弧室对电弧的控制是通过电流流过触头时产生磁场来实现的，不同结构的触头可以产生不同方向的磁场。一种是产生横向磁场并施加在真空电弧上来驱使集聚型电弧在洛伦兹力的作用下在触头的表面以极高的速度旋转，减小阴极斑点和阳极斑点对电极表面的烧蚀时间;另一种是产
生纵向磁场并施加在真空电弧上以减小电弧的电流密度，使真空电弧在大电流情况下仍然保持扩散形态。目前纵向磁场触头结构在开断大电流的真空灭弧室中应用十分普遍，他具有结构简单，制造及加工成本低，可靠性高等优点。  早期的纵磁触头结构可以产生均匀的纵向磁场，使真空电弧在电流较大的情况下仍然可以保持扩散形态，减少电弧集聚导致触头烧蚀的几率，但是随着开断电流的继续增大，触头产生的纵向磁场不能有效的控制
真空电弧形态以至于触头表面仍然会出现较为严重的烧蚀情况。铁芯的加入大大的提高了纵向磁场的强度，使同样结构的触头可以产生更强的纵向磁场，从而有效的控制了真空电弧形态，提高了真空灭弧室的可靠性。然而铁芯的加入在提高纵向磁场强度的同时也带来了一些负面的影响，在电流过零时磁场不能迅速消退，即电流过零时带铁芯的触头结构较不带铁芯的触头结构剩余磁场较大，这将抑制了触头间隙中等离子体的快速散去，在恢复电压的作用
下极易发生复燃导致触头不能成功开断