李 博 包涌泉 彭振东 杨晨光 沙新乐

基于改进型直流真空断路器弧后暂态仿真及介质恢复特性分析

李 博 包涌泉 彭振东 杨晨光 沙新乐

（武汉船用电力推进装置研究所船舶综合电力技术重点实验室 武汉 430064）

应用于大电流、高d/d分断环境的直流真空断路器，以绝缘恢复为主要特征的弧后暂态过程直接影响其分断特性。在鞘层发展过程中，弧后阴极表面电场强度及功率密度是引起电弧重燃的两种因素，为探究熄弧后真空断路器恢复电压变化规律，该文首先从提升弧后介质恢复能力的角度出发，在燃弧电流峰值约23kA、熄弧电流变化率约300A/ms的等级上先后开展不同试验方案，并在连续过渡型鞘层数学建模基础上做出一定修缮，引入触头开距动态变化过程和电弧有效直径变量，依据改进后电弧模型指导换流回路参数设计。最后将PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真与分断试验现象进行等价对比分析，显示试验过程中真空断路器弧后电弧重燃趋势与仿真结果较为贴合，且通过仿真结果可判定重击穿的类别，从而验证了改进后真空断路器弧后电磁暂态建模的精确性。

分断特性 弧后 电场强度 功率密度 介质恢复 电弧重燃

0 引言

随着柔性直流输电及直流配电网的概念不断深入人心，真空断路器（Vacuum Circuit Breaker, VCB）逐步取代SF6断路器成为中高压电力系统直流领域的环保型故障保护装置。在快速切断故障电流的基础上，采用有源LC强迫换流方式为直流真空断路器制造人工过零点必然使其过零附近的电流变化率及电压变化率都较大[1-5]，导致弧后等离子体浓度及暂态恢复电压急剧升高，严重影响直流开断性能。……