真空电弧研究进展综述.pdf

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1、万方数据气爻朱世明等：真空电弧研究进展综述电工材料2012No．1真空电弧研究进展综述朱世明，袁召，赵来军，刘明泽(华中科技大学强电磁工程与新技术国家重点实验室，武汉430074)摘要：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。关键词：真空电弧；介质恢复；阴极斑点；阳极斑点；离子鞘中图分类号：TM201．4；TM501+．3文献

2、标志码：A文章编号：1671．8887(2012)01-0038-06SurveyonResearchProgressofVacuumArc删Shi-ming,YUANZhao。ZHAOLai-jun'LIUMing-ze(StateKeyLaboratoryofAdvancedElectromagneticEngineeringandTechnology,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074,a伽口)Abstract：Inthispaper,theresearchprogressanddkectionofvacuumar

3、cworeintroducedandsummarizedVacuumarcismainlydividedintotwostagesbycurrentzcro．"vacuumarcingstageandpcIst-arcdielectricrecoverystage．．11坞mainresearcheswhichfocusontheformerincludecalh．odespotcharacteristics．anodespotcharactcristicsandar_ccolumn锄陀acharacteristics．Themainre．-searchesofthclatterinclu

4、depost-arccurrentcharacteristicsandthecharacteristicsofionsheathwhichareusedtoundertakeinsulation．Finallytheshortcomingsofresearchonvacumarcwerepointedoutandfutureresearchwcrcalsoproposed．Keywords：vacuumarc；dielectricrecovery；cathodespot；anodespot；ionsheathl引言真空开关分断电路时，在触头即将分离的瞬间，电流将收缩至触头的某一点或数点上，

5、物理上表现为电阻的剧烈增大和温度的迅速升高，触头被加热以致发生金属的蒸发，同时形成极高的电场强度，导致强烈的场致发生和间隙的击穿，同时形成阴极斑点，使阴极表面局部区域的金属不断熔化和蒸发，以维持真空电弧。因此，真空电弧是一种靠基金项目：国家电网公司重点项目(SG0846)；国家科技支撑计划(2009BAAl9800)作者简介：朱世明(1986-)。男。硬士研究生，研究方向：高压电器。收稿日期：2011-08-12触头蒸发金属蒸气并电离来维持的电弧【l】。随着真空断路器的广泛应用，国内外许多学者和研究机构对真空电弧开展了大量研究工作口“q。真空电弧可以分为两个阶段，即燃弧阶段和弧后介质恢复阶

6、段。在燃弧阶段，当电弧电流较小时，电弧呈扩散态，此时阴极斑点在决定真空电弧形态上起主导作用；随着电流增大，弧柱收缩严重直至电弧呈收缩态，并出现阳极斑点，阳极斑点出现后取代阴极斑点成为决定真空电弧形态的主导。弧后阶段的鞘层发展决定了电流过零后是否会发生重击穿，即开断成功与否。研究真空电弧这两个阶段的特性可以更好地理解真空电弧和指导真空断路器的设计。万方数据电工材料2012No．1朱世明等：真空电弧研究进展综述2真空电弧的伏安特性在电力领域，通常认为介质的气压低于1．33x10．2Pa时即为真空介质，真空断路器的灭弧室气压均小于这个值。真空电弧是在真空介质中，由电极蒸发出金属蒸气【1n，并电离

7、贯穿于两个电极之间形成的。真空电弧在不断熔化和蒸发的金属蒸气中维持和燃烧，因此真空电弧也叫做“金属蒸气电弧”。与高气压电弧的负伏安特性不同，真空电弧的伏安特性为正特性，如图l所示n萄。l蔓1田曾甚砻妊龇萱＼√l毫曩蓐亿后＼7／‘0lip103104电弧电泷'A图l铜电极的真空电弧伏安特性(直径2．5tin，开距0．5cm)嘲如图l所示，小电流时(1kA以下)电弧电压主要为阴极压降，基本保持不变；当电流从lkA增大到6．5