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永磁式真空斷路器采用真空作為滅弧和絕緣介質，具有熄弧能力強、體積小、重量輕、使用壽命長、無火災爆炸危險、不污染環(huán)境等特點，廣泛應用于40.5 kv 及以下電壓等級的中壓配網(wǎng)中。 　　在真空斷路器的電流開斷過程中，由于真空電弧電壓很小，從電流即將過零到過零瞬間，真空間隙一直充滿著高電導率的電弧等離子體，從而與外電路之間沒有明顯的相互作用。電流過零時真空間隙中仍然存在許多殘余粒子，包括電子、離子、金屬蒸氣和金屬液滴等。

電流過零后，觸頭間的殘余電荷將在瞬態(tài)恢復電壓(transient recovery

voltage,trv)的作用下發(fā)生定向移動，形成所謂的弧后電流。真空間隙隨著殘余粒子的不斷擴散從高導電狀態(tài)迅速轉變成高阻狀態(tài)。因此，真空電弧

(如殘余粒子擴散、弧后電流等)與外電路(主要為trv)的相互作用主要發(fā)生在電流過零后。而在sf6

斷路器中，氣體電弧與外電路的相互作用主要發(fā)生在電流過零以前。 　　由于電流零區(qū)(尤其是零后幾到幾十μs

內的間隙狀態(tài))是真空斷路器成功開斷的關鍵，故許多研究人員對其進行了試驗和仿真研究，試圖從中找到表征真空斷路器開斷性能的特征參數(shù)。如參文對真空斷路器大電流開斷過程的電流零區(qū)進行了高分辨率的參數(shù)測量。仿真方面，被采用最多的是andrews

和varey 提出的連續(xù)過渡模型。也有研究人員對該模型進行了一些改進，如引入二次電子發(fā)

射、離子再生項等。參文根據(jù)真空斷路器電流零區(qū)特性與langmuir 探針在電氣特性上的相似性建立了基于langmuir

探針理論的弧后電流模型。該模型借助langmuir 探針理論中的等離子體鞘、預鞘、bohm 判據(jù)等理論，對電流零區(qū)中“trv

起始點滯后電流零點”的現(xiàn)象進行了合理的解釋，這是連續(xù)過渡模型無法做到的。該模型相比連續(xù)過渡模型的另一個優(yōu)點是數(shù)值穩(wěn)定性更好，從而更易于編程實現(xiàn)和

移植。此外，近年來隨著低溫等離子體數(shù)值模擬技術的不斷發(fā)展，粒子模擬、混合模擬等技術在真空斷路器弧后鞘層生長和弧后電流的數(shù)值仿真方面取得了較大的進展。參文分析了弧后剩余電荷差異對雙斷口真空斷路器trv

分配的影響機理。 　　由于真空斷路器廣泛被應用于不同的開斷場合中，故有必要分析不同工況下真空斷路器中trv與弧后電流的相互作用，由此進一步分析它所面臨的開斷

考驗。本文首先在pscad/emtdc 中對基于langmuir 探針理論的弧后電流數(shù)學模型進行了fortran

編程實現(xiàn)，并采用相關文獻的試驗結果對仿真結果進行了驗證。然后，將該模型植入到35 kv中性點不接地系統(tǒng)中，分析了弧后電流對trv

的影響，以及短路故障類型、短路點位置、短路合閘相角系統(tǒng)等效電感、電容等網(wǎng)絡參數(shù)對trv

和弧后電流的影響。最后，分析了真空斷路器切除電容器組時弧后電流對trv 和工頻恢復電壓的影響。 　　4、結論 　　1)在中建立了基于langmuir探針理論的弧后電流模型，試驗結果驗證了該仿真模型的有效性。 　　2)真空斷路器開斷短路故障時，弧后電流對trv

幾乎沒有影響。對a 相斷路器而言，開斷三相短路(首 開相)、ca 相短路和ca

相接地短路時，真空斷路器面臨的開斷考驗相對嚴峻。開斷近區(qū)故障時，起始trv

上升率較高，且短路電流較大，從而弧后電流值較高，不利于真空斷路器的開斷。此外，短路合閘相角、系統(tǒng)等效電感、電容等網(wǎng)絡等值參數(shù)對trv

和弧后電流有顯著影響。其他2 相可采用相同的方法進行分析，但結論可能有所不同。 　　3)真空斷路器切除電容器組時，弧后電流對初始恢復電壓有明顯影響，但對工頻恢復電壓沒有影響。故在計算重燃過電壓時可不考慮弧后電流的影響

永磁式真空斷路器