胡　瑞

(安徽理工大学电气与信息工程学院，安徽　淮南　232001)

目前在暂态仿真中，研究人员研究断路器时，对断路器电弧模型有两种处理方法。若断路器的电弧与其周围的电网络相互作用可以忽略时，可用一理想开关来代替断路器。但当需要评估其开断能力和其开断时对开断电流的影响时，则需要一个具体模型。所以在研究电弧的动态过程时，必须考虑构建详细的电弧模型[1]。

1　电弧模型分析

本文主要对比分析时变电阻模型和Mayr电弧模型，首先介绍电弧放电过程中的3个阶段：预击穿阶段(AB段)，稳态燃烧阶段(BC段)，熄弧阶段(CD段)(见图1)。在预击穿阶段，触头间隙即将击穿，电弧即将发生，此时电弧电阻迅速下降。稳态燃烧阶段，此时电弧电阻几乎不变，电弧处于稳态燃烧。在熄弧阶段电弧电阻又迅速增加。

1.1　时变电阻模型

电弧电阻会随着时间发生变化，所以有学者提出时变电阻模型，将电弧电阻看成是时间的函数。其中指数电阻模型应用较为广泛[2-6]。该模型可表示为

图1 电弧发展过程电弧电阻的变化趋势

R(t)=R0e-(t/T)+Ra

(1)

1.2　Mayr电弧模型

Mayr电弧模型可以模拟电流过零时的电导变化[7]。此时，假设电弧的轮廓和尺寸不变。能量传递主要依靠热传导，所以电弧的温度与电弧轴心的径向距离有关，且其为时间的函数。该模型可表示为[8-9]

(2)

式中：v为电弧电压；i为电弧电流；gm为电导；P0为静态功率损失。

2　仿真电路设计

本文使用电磁暂态仿真软件ATP-EMTP来搭建本次仿真电路。其中电弧模型使用MODELS模块来构建[5-6,10]。……