真空电弧的磁场效应.pdfVIP

维普资讯 东北电力技术 2008年第8期 真空电弧的磁场效应 MagneticFieldEffectonVacuum Arc 郝建成 ，田国华 (1．东北电力科学研究院有限公司，辽宁 沈阳 110006；2．锦州铁路供电段，辽宁 锦州 121001) 摘要：根据大电流真空电弧物理模型，基于磁场对电流的作用力，分析了真空电弧 自生磁场收缩效应及对分断电弧的影 响，得到弧柱中 自生磁场产生的电磁压强分布，指出了外加纵向磁场分量对减小 自生磁场收缩效应的作用。 关键词：真空电弧；自生磁场；外加纵向磁场 [中图分类号] TM561 [文献标识码]B [文章编号] 1004—7913 (2008)08—0050—03 真空灭弧室中的磁场有电弧电流产生的自生磁 气，各种粒子的密度非常高，相互碰撞发生强烈的 场、外加磁场和涡电流磁场。真空电弧的自生磁场 电离，形成高密度等离子体区域。 是 电弧收缩的主要原因，真空 电弧产生的自生磁场 c． 阴极喷射区 对 电弧将产生一个磁压力，使电弧变形和移动，因 阴极喷射区是阴极等离子区形成的高密度等离 此，这个磁压力将对真空灭弧室的开断性能起重要 子体不断向触头间隙进行喷射的区域。每个阴极斑 作用。外加纵向磁场在一定程度上可以克服真空电 点各 自独立地向触头间隙喷射等离子体，在对大电 弧 自生磁场效应，提高由扩散弧向收缩弧转化的集 流真空电弧进行分析时，可将阴极斑点、阴极等离 聚电流。 子体区和阴极喷射区3个 区域合称为阴极斑点区 域 。 1 大电流真空电弧物理模型 d． 弧柱等离子体区 大电流真空电弧是由多个阴极斑点维持燃烧， 弧柱等离子体区是由多个阴极斑点区域向弧柱 每个阴极斑点流过一定数量的电流，并以较高的速 中喷射的等离子体相互作用形成的弧柱等离子体。 度在 电极表面运动 。对于大 电流真空电弧，可 以将 e． 阳极鞘层区 电弧分成以下几个部分 (如图1所示)。 阳极鞘层区是弧柱等离子体区向阳极过渡的区 域，在这个区域存在阳极电场，它是由聚集于阳极 表面较高密度的正离子形成的。 + - 2 真空电弧的自收缩效应 真空断路器在开断和闭合时，如果产生真空电 弧，则有真空电弧电流在真空开关触头间流过，真 l 空电弧电流将产生一个 自生磁场。这个磁场将对电 l I 弧电流产生电磁力，使弧柱中的金属蒸气和等离子 体受到压缩，并使其 内部压强升高，电弧产生 自收 图l 大 电流真空 电弧原理示意图 缩变形。一般认为真空电弧的这种 自收缩效应将严 1——阴级斑点；2——阴极等离子体区；3——阴极喷 重影响真空灭弧室的开断性能。 射区；4——弧柱等