高 飞， 桂美景， 张俊民

(北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院， 北京 100191)

1 引言

高压SF6断路器是控制和保护电网安全运行的关键设备，已广泛运用在高压、超高压和特高压系统中。作为高压开关的主导产品，其发展水平在一定程度上，反映一个国家电力工业输变电设备的发展水平[1]。以灭弧室中电弧模型、电弧动态特性的研究为基础，利用数值计算和分析技术研究灭弧室中各种物理现象及其相互影响，深入分析断路器的开断性能，可提高设计水平，缩短设计周期，为新产品的研制创造条件。但由于断路器开断过程是一个十分复杂的物理、化学过程，涉及电弧及其物理性质的变化，受到气流及电磁场等高度耦合的非线性参数影响。电流开断现象还未彻底研究清楚，电弧模型、电弧特性、灭弧室气流特性和开断性能等关键问题仍缺乏深入细致的研究[2-3]。因此，对断路器开断过程的数值计算和电弧特性的研究仍然是一项十分有意义的工作。

国内外针对断路器电弧模型的研究已经开展多年，从早期的CASSIE和MAYR电弧模型[4]，70、80年代的一维、二维电弧模型[5-7]，90年代后期的磁流体动力学(Magneto Hydro Dynamics，MHD)模型，到近几年引起充分关注的双温度模型[8,9]，电弧模型的研究在不断深入细化。根据上述电弧模型的仿真研究工作也逐渐展开，主要为建立以磁流体动力学(MHD)为基础且不断修正和完善的电弧模型，应用CFD软件包开展对SF6断路器喷口电弧和开断过程数值模拟[10]，在……