真空灭弧室在开断大电流的过程中如果出现电弧的收缩现象并形成阳极斑点,就可以认为真空断路器的开断能力已经达到了极限。在高电压等级,开断短路电流时的暂态恢复电压更高,因此,在高电压等级的大电流真空开断过程中,对于真空电弧控制的要求更高。
纵向磁场对于真空开断性能的影响主要体现在电弧形态和电弧电压两方面。一方面,在纵向磁场的作用下,真空电弧在阳极表而的分布更加均匀,阻比电弧的集聚以及阳极斑点的形成:另一方而,纵向磁场对电弧电压也有影响。在一定的范围内,电弧电压随纵向磁场的增强而快速降低,超过这一范围后,电弧电压会随纵向磁场的进一步增加而缓慢增加。纵向磁场在大开距条件下具有优良的电弧控制特性,适合于应用在高电压等级真空灭弧室中。
2/3匝线圈式纵磁触头结构作为一种新型触头结构,具有纵向磁感应强度高、回路电阻小等优点,2/3匝线圈式纵磁触头见右图。在2/3匝线圈式纵磁触头结构纵向磁场测量时通流为1800 A。
针对126 kV单断口真空断路器2/3匝纵磁触头,试验得到当纵磁强度在6.0-8.5 mT/kA范围内时可以在T100a方式下成功开断40 kA(rms)的短路电流。
为进一步理解大电流真空电弧的阳极斑点现象。在统一的实验条件下,系统地得到高电压等级真空灭弧室条件下阳极斑点形成临界电流随触头立体角、纵向磁场以及触头材料等影响因素的变化规律。
实验测量纵向磁场作用下阳极斑点出现的临界电流表明,在相同触头直径和不同燃弧开距下,阳极斑点临界电流、和外施纵向磁场呈线性递增关系。此外,阳极斑点临界电流,与触头立体角之间也存在一线性递增关系。