对采集数据进行形态学操作，得到内部高能等离子体及电弧外部轮廓的时间-
面积变化曲线。从引弧、稳定燃弧、熄弧及弧后介质恢复四个角度，对不同阶段的电弧面积变化做出定量分析，并探究电弧熄弧阶段电弧内外面积差变化。实验表明，通过分析不同阶段的等离子体形态变化，能够找到电弧平稳燃弧及弧后介质恢复的关键点，为高压等级真空断路器研发设计及后期电弧形态诊断提供进一步参考。  随着我国电力系统的不断发展，真空断路器的生产数量逐渐超过中压SF6开关。由于其体积小、开断寿命长和电
流容量大等优点，真空断路器的应用范围越来越多向高压、超高压扩展。真空电弧是断路器触头断开时，依靠蒸发金属蒸气并电离来维持的低温等离子体，其形成、发展和后熄灭对开断电路有着重要影响。研究真空电弧等离子体的形态特征，对断路器电场、磁场设计有很好的指导作用。 通过对高速摄像机采集到一组真空电弧分析，t= 0.2～6.8 ms 为引弧和稳定燃弧阶段，此阶段电弧形态主要为阴极斑点形成和电弧等离子体充满真个触头间隙，因此时两极不断向间隙补充电子及高能粒子，故此时虽电弧整体轮廓不断增大，但扩散现象并不明显。为更加清晰地展示内外电弧几何形态区别，本文主要对熄灭阶段及弧后介质恢复阶段的电弧形态做出
后期处理，对稳定燃弧阶段的内部高能等离子体形态未做出细节分析。t=6.9ms 开始为真空熄弧阶段，内外面积差开始激增，内部高能等离子体面积逐渐减小，电弧外部轮廓在纵向磁场作用下维持扩散状态，其电弧原始图像与内部高能等离子体分布二值图像如图6。图中可看出内部高能电弧即将从两极分断开来，外部电弧轮廓基本维持在稳定扩散状态。  t = 7.5 ms 以后熄弧阶段开始向弧后介质恢复阶段过渡，内部等
离子面积分布迅速减小，外部电弧轮廓也出现缩小现象，

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

1、光伏发电系统结构  本文在研究时采用的光伏发电系统等效框图如图1 所示。其中太阳能电池板用于将太阳辐射的能量转化为直流电势，其具体参数及非线性特性等由生产商提供。直流电势须经由DC/DC升压模块以
及DC/AC 逆变器转换为合适的交流电力输送给电气网络。图中的LC 滤波器主要作用是用于限制逆变器得到的交流电中的谐波失真等非线性干扰。  真空断路器利用真空作为灭弧介质以及灭弧后触头间的绝缘介质，得益于其高真空环境，触头间的介电常数是标准大气压下的十倍以上，因此其电流截断能力也远强于普通断路器。然而正因其较强的电流截断能力，真空断路器在操作时易产生较高的过电压，当电路中存在电机、变压器、
电抗器等高电感元件时，容易在这些元件两端形成瞬态高压，损坏电路。随着城市化进程的加速，大型生活小区的形成以及工业生产的集团化和规模化，为提高供电质量，减少线路损耗，需要高压送电直接进入市区的负荷中心，因而要求大量使用占地面积小、可靠的高压开关———真空开关。  真空开关是一种以气体分子极为稀少，绝缘强度很高的真空空间为熄弧介质的新型开关。其触头是在密封的真空灭弧室内分、合电路的，切断电
流时，仅有金属蒸汽离子形成的电弧，而无气体的碰撞游离，因金属蒸汽离子的扩散及再复合过程非常迅速，从而能快速灭弧和恢复原来的真空度，可承受多次分、合闸而不降低开断能力，并且不产生高压气体及有毒气体。因此具有：①体积小，重量轻；②动作快，开断容量大；③适合频繁操作;④无火灾及危险，不污染环境；⑤寿命长，维修工作量少等优点。  真空开关的工艺水平适合我国企业的制造现状，价格相对较低，非常适合我国
的国情，因此得到了普遍的应用。据统计，我国目前在10kV 级断路器中，真空开关占到80%以上。在35kV 级，近几年也占到40%以上。但是，由于真空开关依赖真空实现快速灭弧开断，在检测中也较多出现真空灭弧室漏气、机械特性失调、温升过高等不合格现象，因此在应用真空开关时必须处理好这几个关键问题。1、真空室漏气  真空灭弧室是真空开关的核心部件， 它是采用玻璃或陶瓷作支撑及密封，内部有
动、静触头和屏蔽罩，室内有负压，

混合型直流真空断路器工作原理混合型直流真空断路器典型结构见图1，它由斥力真空触头机构(VI)、换流电路(C-F-L-D)和避雷器(MOA)并联组成。混合型中压直流真空断路器的研究图1HDCVB结构示意图正常情况下，斥力真空触头机构处于合闸状态，换流晶闸管组件处于关断状态，换流电容预充电。当传感器检测到故障电流或控制器接到分闸指令后，立即触发斥力机构驱动触头分离(t1)，真空灭弧室触头分离形成真空电弧，触头间产生弧压。当触头间隙形成足够的开距或延迟一定的时间后(t2)，控制器向晶闸管组件F发出导通号，主回路电流i开始向换流支路转移，换流电容C的放电电流iC一部分可能会从二极管D上流过，VI支路电流iVI将逐渐减小直至过零熄弧(t3)。换流电流大于主回路电流部分将流过二极管支路(t3~t4)。当iD过零D截止后，主回路电流全部转移到C-F-L支路上(t4)，一体的规模型企业，公司技术力量雄厚，设备配套完善，产品型号多样，随着公司的不断发展，产品设计科学、制作精良、造型美观，是现代电网建设的理想的配套产品，其中户内（外）真空断路器，隔离开关，负荷开关，氧化锌避雷器，熔断器，穿墙套管，绝缘子，电流互感器，高压电力计量箱等一系列高低压电气产品畅销全国各地我们以“科技兴业，质量创牌，诚经营，优良服务”的企业宗旨；一直致力于追求卓越的民族电气工业，为广大新老用户提供优质的产品和良好的服务而不懈努力，您的满意始终是我们追求的目标，真诚欢迎新老朋友惠顾，共创美好未来。同时，断路器两端出现正向过电压。当换流电容反充电压大于MOA动作电压后(t5)，电流向MOA支路转移，MOA开始限压吸能。随着F电流减小到零后截止关断，短路电流全部转移到MOA上(t6)，系统感抗中存储的能量被MOA吸收耗散(t6~t7)，终电流减小到零被切断，分断过程结束(t7)，见图2。混合型中压直流真空断路器的研究图2HDCVB分断过程示意图斥力真空触头机构VI上并联二极管组件D使分断过程中恢复过电压出现的时刻后移，为触头电流过零后动静触头间介质恢复创造了近似零电压的恢复过程，增强了触头间隙后续承受恢复电压的能力，提高了分断可靠性。在电感L两端并联续流二极管的目的是为了减小晶闸管组件通过浪涌电流后截止时的du/dt和降低电容反充电压幅值。基于强迫换流原理的HDCVB通流能力强，分断电流高，且分断时间短，限流效果和工程适用性好。5、结语混合型中压直流真空断路器方案，原理简单、分断速度快、可靠性高，可以实现大容量中压直流分断，基于斥力原理的真空触头机构可以实现额定电流通流和快速动作的功能;中压脉冲功率组件均压措施改善了串联应用的分压特性，采用扩大门极和强触发可有效提高浪涌通流能力，光控触发的方案实现了电气隔离，节约了触发电源;避雷器的能量等效性原则和参数设计方法等为中压直流短路器的研制打下了坚实的基础。

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