新型真空灭弧室1-2线圈纵磁结构设计与仿真

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟

新型真空灭弧室1/2 线圈纵磁结构设计与仿真

为了提高真空断路器的开断性能，本文设计一种新型1/2 匝真空灭弧室线圈式纵向磁场触头结构，并对其纵向磁场分布特性进行分析。利用有限元

方法建立三维结构模型并仿真，在电流分别处于峰值和电流过零时，得出静触

头表面、开距中心平面和动触头表面上的纵向磁场分布以及纵向磁场的滞后时间；纵向磁场在触头表面与开距中间平面比较均匀，纵向磁场在静触头面的最

大值为0.782 T，纵向磁场在动触头面的最大值为0.442 T，滞后时间为0.897 ms，导体电阻为28.25 μΩ；新型结构新型触头结构具有较强的纵向磁场，电流过零后的剩余磁场小、滞后时间短，且温升较小。

由于真空介质的优异绝缘与开断特性，真空断路器在电力系统中尤其是

在中压领域得到广泛的应用[1~2]。真空灭弧室作为真空断路器的关键部件对真

空断路器的性能指标起着十分关键的作用，而真空灭弧室触头间断口的磁场控

制技术（特别是纵向磁场控制技术）是提高真空灭弧室极限开断电流一项关键技术，它将关系到真空灭弧室开断电弧是否在较高的开断电流下仍然保持其扩

散状态，这对真空灭弧室的分断性能具有十分重要的影响。因此，性能优良的

真空灭弧室纵向磁场触头的结构设计备受研究者的关注[3]。

传统对称式[4~5]纵向磁场触头结构的动、静触头各具有一个(纵向磁场)

线圈，该线圈不仅用于产生所需的纵向磁场外，还作为主回路的一部分承载主

电路工作电流的任务。为了保证断路器触头闭合导通工作电流时的触头温升不

超过其最高极限允许温升，线圈必须具有足够大的导电截面积，此外还必须具

有一定的机械强度，以保证触头承受闭合过程的冲击。这就导致动触头的质量

和体积的增加，这不利于动触头开断速度的提高。新型的纵向磁场触头的设计