马 涛 侯 磊 许杨勇 祁天星 杨天阔 齐庆峰 刘学识 娄博威

(1. 河北省电力有限公司雄安新区供电公司 雄安新区 071000； 2. 浙江省电力有限公司检修分公司 杭州 310000； 3. 许继集团有限公司 许昌 461000； 4. 沈阳工业大学电气工程学院 沈阳 110870)

1 引言

真空电弧本质是真空介质中的金属蒸气电弧，其产生机理也不同于其他气体介质电弧[1]。真空电弧的广泛应用体现在许多方面，如：真空灭弧室、真空镀膜以及相控真空开关等其他真空环境。对真空电弧的数学物理模型进行描述，并以此模型进行数值仿真是非常重要的分析与研究方法，此方法也逐渐受到越来越多专家与学者的青睐，并且不断被完善与改进。

在真空电弧燃烧时，等离子体中的电子和离子将自身的能流作用在阳极表面，导致阳极表面温度不断上升。当其温度上升到足够高时会产生熔池现象；当其温度上升至触头材料沸点时，阳极表面会喷射金属蒸气；在高温、高场强的作用下，带电粒子因碰撞电离而产生新的等离子体，使电极间隙绝缘能力减弱；若此时恢复电压较高，则会发生重击穿并导致开断失败[2-6]。

MILLER[2]曾对大量真空电弧试验结果进行对比与归纳，最终总结出四种阳极模式：扩散态电弧模式、点状斑点模式、阳极斑点模式以及集聚弧模式。小电流时电弧为扩散态，阴极斑点发射的电子、金属离子和中性粒子几乎充满极间，阳极并不活跃，是等离子体的接收器；电流等级上升时阳极开始活跃，逐渐产生阳极斑点并向极间发射金属蒸气，促进等离子体形成、加剧触头烧蚀程度；……