纵磁场真空开关电寿命的加速试验

论述了纵磁场真空开关采用大电流加速电寿命试验的可行性，应用能量守恒关系推导出真空开关关合与分断过程中产生集聚型短弧和扩散型电弧的电侵蚀计算公式。通过商用真空开关的大电流加速试验以及额定负荷电而下开关的电寿命实测，获得了附加侵蚀因子和电侵蚀率的数据。理论计算结果与实验结果基本吻合，上述工作不但再次证明了纵磁场真空开关极长的电寿命，而且得出结论：这种开关可以用大电流加速试验来等效额定负荷电流下开关的电寿命，或以短路电流开断次数推算出等效额定电流下的操作次数。电寿命的估算对开关的可靠性分析有着重要的意义。

纵磁场触头设计要点分析

从建立纵磁场触头的数学模型出发，分析了真空开关纵磁场触头线圈及触头面上引弧区的设计规律。

一种纵磁场触头的数学模型及其应用

从分析纵磁场触头结构出发 ,建立了真空灭弧室纵磁场触头的一种简单实用的数学模型 ,并结合实践经验 ,举例说明这一数学模型的应用。

纵磁场真空开关电寿命的加速试验

本文论述了纵磁场真空开关采用大电流加速电寿命试验的可行性，应用能量守恒关系推导出真空开关操作和分断过程中产生集聚型短弧和扩散型电弧的电侵蚀计算公式。通过商用真空开关的大电流加速试验以及额定负荷电流下开关的电寿命实测，获得了附加侵蚀因子和电侵蚀率的数据。理论计算结果与实验结果基本吻合。上述工作不但再次证明了纵磁真空开关极长的电寿命。

嵌合型杯状横-纵磁触头结构磁场分析

以高压直流真空断路器(HVDC-VCB)灭弧系统触头结构为研究对象,基于杯状横磁(TMF)与杯状纵磁(AMF)触头结构与磁场特性分析,建立了嵌合型杯状横-纵磁触头模型,并对其稳态磁场与剩余磁场进行有限元仿真模拟。分析表明,在稳态磁场下触头中部区域的横向磁场增强,中心区域纵向磁场提升;而当电流过零时,剩余磁场值远小于传统杯状触头,有利于金属蒸气的扩散以及电弧能量的有效逸散。

真空灭弧室纵磁场和横磁场触头优化选择的标准

真空中开断大的交流电流时，金属蒸汽形成的电弧会在触头间隙燃烧直到下一个电流零点。然而如果电流达到大约10kA的范围时，电弧将由于自生磁场产生集聚，为了避免局部触头过热，有两种方法：通过械磁场（RMF）使集聚型电板在触头表面运动。通过纵磁场（AMF）阻止电弧集聚。本文对纵磁场和横磁场的功能原理和物理过程做了简要介绍；在低，中，高压范围内，将横磁场与纵磁场从开断能力，电阻，管子尺寸和生产成本等方面做了比较。

一种新型的四极纵磁场触头设计及其特点

纵磁触头已应用于真空灭弧室中，特别是在短路电流较大时，其应用更为普遍。本文介绍了一种新型的、基于四极性磁场结构的纵磁触头及其性能特点。论文首先介绍了这种新型触头结构的基本原理。主要是利用有限元法、通过三维磁场模拟来进行分析，接着主要研究了燃弧期间纵向磁场的磁通密度、电流和磁通密度的相位转换，以及触头上流过的电流。在有大电流流过时，四极性纵磁场对于电弧特性的影响是利用电弧高速摄像及燃弧后触头表面的照片来分析的。这种结构的触头通过短路试验验证，其开断性能已达到12kV／63kA。

纵磁场真空灭弧室的分析与测量

与燃弧电流平行的纵磁场可以提高真空断路器的开断能力，在文中，对于轴向分布的磁场进行了测量及分析比较，用各种材料的触头和电极结构进行了一系列短路试验，对这些试验结果进行了分析比较并测量了磁场的分布。

大电流和电压作用下纵磁场触头的真空灭弧室的弧柱电流

本文研究了在大电流（40－60kA.RMS)和高的瞬态恢复电压陡度（5和10kV/μs)条件下的具有双极纵磁场触头的真空灭弧室的弧柱电流。通过改变触头的分离时刻，相应地改变燃弧时间和触头间距，与模拟值相比较，测量出的弧柱电流和电荷的明显减少以及燃弧时间的缩短是由于电离作用较低引起的，弧后电流与du/dt的关系可以用次级发射的影响来解释。

纵磁场触头真空灭弧室的3D有限元素模拟和开断实验

与弧柱中电流流动方向平行的磁场可能通过对电弧模式的影响提高真空开关的开断能力。为了估算纵磁场触头的两电极空间地场分布，采用一有限元素程序制作一种模型。触头片后面的切割经圈产生自身磁场。三维磁场分析考虑到触头结构中各个电流路径。也考虑了５０Ｈｚ激励涡流的生产和减少涡流的途径。本文示出了电流和磁场之间的相移、电流密度分布、纵磁场有关的计算结果。模拟是在电流升到４５ｋＡ

横磁场和纵磁场中真空电弧的离子能量

在真空断路器中，当电流达到几千安时会产生电弧集聚，我们使用两种触头来克服由于这种现象而产生的不良后果。横磁触头产生的横磁场使集聚电弧旋转，电有量均匀地分布在触头表面。纵磁触头可以防止电弧集聚到很高的能量。为了提高这两种真空断路器的开断容量，了解电流零点附近真空电弧等离子体（即真空电弧）的特性和变化过程，如等离子体的密度、等离子体的衰变以及能量就十分重要。在本文中，我们主要是用延迟场分析仪来研究电流过零前最后3ms内电弧电流的有效值达到了7．5kA时真空电弧等离子体中离子能量的分布状况。研究发现：横磁和纵磁触头的电弧离子能量存在着明显的差别。在电流超过5kA时，这两种触头上电弧离子能量的分布接近于麦克期韦（Maxwellian)分布，这是一种由离子碰撞决定的等离子体的特有分布。也就是说，在电流接近零点时，横磁触头中电弧离子的运动具有很强的方向性，而纵磁触头中能量的分布却明显受到离子碰撞的影响。

双极性纵磁场触头

本文介绍了双极性纵磁场触头，计算并评估了这种磁场触头。对这种真空开关管进行了制作和测试。结果表明：这一原理适合于大电流及高电压的应用。

采用纵磁场和横磁场技术的真空灭弧室的最新进展

本文论述了具有纵磁场触头和横磁场触头的真空灭弧室的新发展。最优触 头结构伯设计基础的设计基础是电磁场的计算。

带有外部线圈的纵磁场真空灭弧室的燃弧特性

装有外部磁场线圈的真空灭弧室的简单化已成为一种特别的研究课题。但线圈内的欧姆损耗掩盖了其商业应用。近来的研究减少了这些损耗。其减少也导致了相当低的应用纵磁场，接近于对电流分布和触头烧蚀影响较大的所谓“最小所需磁场”。本文提出了可用来估算电流分布、触头温度和触头绕蚀的模型。提出了模拟结果并与实验结果进行了比较。

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。

单极纵磁场对真空电弧性能的影响

单级纵磁场对真空电弧的性能的影响已经进行了实验性及理论性的研究，利用高速CCE摄像机对不同的电弧电流下的真空电弧模型进行了研究。尽管施加了单级纵磁场，在相当小的电流时出现了第一个集聚型电弧的迹象。在实验期间发现了三种不同的电弧模式。根据已总结出的欧姆定律。单极纵场影响下的真空电弧中的电流分布密度用三维有限元素方法（FEM）软件程序计算出来。计算出的电流分布证实了用CCD摄像胶片拍出的真空电弧的出现。在这样的实验和理论分析折基础上通常可能得到最佳的纵磁场分布。

自动重合器中纵磁场真空开关管

本文叙述了真空开断在配电开关，特别是在对故障真空开关管有极高要求的自动重合器中的应用。

由纵磁场稳定的低压开断等离子体

采用纵磁场及低压脉冲开断等离子体，以便减少大电流应用中的触头烧蚀。脉冲时间为２８μｓ、电流幅值达５０ｋＡ时，等离子体很快地进入扩散模式。纵向延伸速度随电流的增加增加，并在５３ｋＡ时达到１０ｋｍ／ｓ。随着电流的增加，集聚型等离子体重叠到延伸的扩散部分。

双极纵磁场的真空开合触头的特性

纵磁场触头可提高真空断路器的开断能力，局部纵磁场的结构原理依设计而有所不同。对于单极纵磁场的方向在整个触头区域的内是相同的。对于双极结构来说其纵磁场方向在磁场内有一个极性改变。为了表示双极给磁场触头系统的特征并试验其开断性能，进行了调查。双极磁场对电弧发展和热应力的影响通过高速摄像从５０ＨＺ高频电流激发的描述，此外，通过有限元素程序对某个三维纵磁场进行了模拟。

真空开关电弧图像面积变化研究

真空电弧在燃烧过程中的形态变化对真空开关的开断性能有着重要的影响。为了实现对真空开关电弧形态燃烧过程的定量分析,提出了真空开关电弧图像面积概念,并对影响电弧面积变化的真空间隙、电压、磁场三因素进行了实验研究分析。结果表明:①真空间隙越大,电弧面积分布区域越广,减轻了电弧对触头表面的烧蚀;②开断容量越大,电弧的面积分布区域越大,同时对电弧表面的烧蚀越严重;③纵磁场的存在使电弧在真空间隙中分布更加均匀,有利于提高真空开关的开断能力。