高压断路器辅助开关分断能力研究及结构优化设计
高压隔离开关分析
关， 各相应分 别装 设接 地 螺 钉 ； 接 地 接触 面应 平整 、 光 洁 并 涂 上 防 锈 油 ， 连 接 截 面应 满 足 短 时 耐 受 能 力 的要 求 ； 接 地 接 高 压隔离开 关 主 要 功能 是 ： 保 证 高 压 电 器 及 装 置 在 检 触 面 应 标 以 接 地 符 号 。 修 工作 时的安 全 ， 起 隔 离 电压 的 作用 ， 不 能用 与 切 断 、 投 入 （ ７ ） 隔 离 开 关 的一 侧 或 两 侧 应 能 装 配 接 地 开 关 ， 根 据 需 负荷 电流和开 断短 路 电 流 ， 仅 可 用 于 不 产 生 强 大 电 弧 的 某 双 接 地 开 关 。 接 地 开 关 的 峰 值 耐 受 能 力 和 短 时 些 切换操 作 ， 即 是 说 它 不 具 有 灭 弧 功 能 。其 主 要 作 用 如 下 ： 要配 置单 、 但 试 验 后 允 许 有 轻 微 的 烧 伤 或 （ １ ） 分 闸 后 。建 立 可 靠 的 绝 缘 间 隙 ， 将 需 要 检 修 的 线 路 耐 受 能 力 与 隔 离 开 关 相 同 ，
Ｎ ｏ．１ ２， ２Ｏ１ ３
现 代 商 贸工 业 Ｍｏ ｄ ｅ ｒ ｎ Ｂ ｕ ｓ ｉ ｎ ｅ ｓ ｓ Ｔ ｒ ａ ｄ ｅ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ
２ 孙 运 海
（ 黑龙 江 省 伊 春 市 西钢 集 团 能 源 部 ， 黑龙 江 伊 春 １ ５ ３ ０ ０ ０ ）
摘 要 ： 高 压 隔 离 开 关 是 发 电 厂 和 变 电 站 电 气 系统 中 重 要 的 开 关 电 器 ， 需与 高 压 断路 器 配 套 使 用 。 主 要 对 高 压 隔 离 开 关的作 用 、 高 压 隔 离开 关 的 结 构 、 技术性 能、 隔 离开 关 的 运 行 维 护 等 内容 进 行 论 述 。 关键 词 ： 高压 隔 离开关 ； 作用； 运 行 与 维 护 中图分类号 ： ＴＢ 文献 标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ３ １ ９ ８ （ ２ ０ １ ３ ） １ ２ — ０ １ ６ １ — ０ １
SF6高压断路器结构及工作原理参考文档
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单压式灭弧装置
1、只有一种压力（一般为304-808kPa) 。在开断过程中，灭弧室所需的吹弧压力 由动触头系统运动时的压气活塞产生；
2、图11-2为单压式单向灭弧室的原理图 。图中，喷嘴2、压气罩3及动触头（导电 杆）4机械上为一体。
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储能模块
主要由储能活塞缸、储能 活塞、碟型弹簧组成.在液压 油的作用下通过储能器活塞压 缩碟形弹簧并将液压能长期存 储在储能活塞缸内，为断路器 分、合闸操作做好必要的能量 储备。
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碟簧
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控制模块
主要由电磁阀、换 向阀组成，通过主控室 给出的电信号命令使相 应电磁阀打开阀口，使 换向阀换向从而达到分 闸或合闸的目的。
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监测模块
主要由行程开关、安 全阀组成，通过对碟簧的 压缩量的监测带动行程开 关凸轮旋转来断开或闭合 微动开关触点达到为主控 室报警及自动闭锁的目的 。当压力高于规定值时泄 压阀自动开启达到保护机 构的目的。
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以上五个模块通过连接管连接后，可与工作 缸组成一个紧凑的整体，实现可靠的动作，其结 构特点具有以下几个优点： 1. 模块式结构具有结构简单紧凑，零件量少，通 用性强，性能可靠且便于检查。 2. 液压集成回路具有无外部油管，损耗小，传动 效率高，泄漏量低。 3. 优质碟簧储能器具有不存在氮气泄漏，系统压 力稳定，应力松弛小，寿命长，可靠性高 4. 优良的液压缓冲系统具有操作平稳，无反跳， 噪音低，易与和调速系统不同断路器适配。
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(2)保护作用。当电力系统某一部分发生 故障时，它和保护装置、自动装置相配合， 将该故障部分从系统中迅速切除，减少停电 范围，防止事故扩大，保护系统中各类电气 设备不受损坏，保证系统无故障部分安全运 行。
高压开关柜断路器(电磁、弹簧、永磁)操作机构工作原理与优缺点(优点、缺点)
高压开关柜断路器（电磁、弹簧、永磁）操作机构工作原理与优缺点（优点、缺点）（一）、电磁操作机构结构。
⑴、电磁操作机构是技术比较成熟，使用较早的一种断路器操作机构，其结构比较简单，机械组成部件数量约120个，它是利用通过合闸线圈中的电流产生的电磁力驱动合闸铁芯，撞击合闸连杆机构进行合闸的，其合闸能量的大小完全取决于合闸电流的大小，因此需要很大的合闸电流。
⑵、电磁操作机构的优点主要有：①、结构比较简单，工作比较可靠，加工要求不是很高，制造容易，生产成本较低；②、可实现遥控操作和自动重合闸；③、有较好的合、分闸速度特性。
⑶、电磁操作机构的缺点主要有：①、合闸电流大，合闸线圈消耗的功率大，需要配大功率的直流操作电源；②、合闸电流大，一般的辅助开关、继电器触点不能满足要求，必须配专门的直流接触器，利用直流接触器带消弧线圈的触点来控制合闸电流，从而控制合、分闸线圈动作；③、操作机构动作速度低，触头的压力小，容易引起触头跳动，合闸时间长，电源电压变动对合闸速度影响大；④、耗费材料多，机构笨重；⑤、户外变电所断路器的本体和操作机构一般都组装在一起，这种一体式的断路器一般只具备电动合、电动分和手动分的功能，而不具备手动合的功能，当操作机构箱出现故障而使断路器拒绝电动时，就必须停电进行处理。
（二）、弹簧操作机构。
⑴、弹簧操作机构结构：①、弹簧操作机构由弹簧贮能、合闸维持、分闸维持、分闸4个部分组成，零部件数量较多，约200个，利用机构内弹簧拉伸和收缩所储存的能量进行断路器合、分闸控制操作。
②、弹簧能量的储存由储能电机减速机构的运行来实现，而断路器的合、分闸动作靠合、分闸线圈来控制，因此断路器合、分闸操作的能量取决于弹簧储存的能量而与电磁力的大小无关，不需太大的合、分闸电流。
⑵、弹簧操作机构的优点主要有：①、合与分闸电流不大，不需要大功率的操作电源；②、既可远方电动储能，电动合、分闸，也可就地手动储能，手动合、分闸，因此在操作电源消失或出现操作机构拒绝电动的情况下也可以进行手动合、分闸操作；③、合与分闸动作速度快，不受电源电压变动的影响，且能快速自动重合闸；④、储能电机功率小，可交直流两用；⑤、弹簧操作机构可使能量传递获得最佳匹配，并使各种开断电流规格的断路器通用同一种操作机构，选用不同的储能弹簧即可，性价比优。
断路器辅助开关
断路器辅助开关断路器辅助开关是指的配置在大型中压和高压断路器中的辅助开关配件，小型低压及家用断路器的话不需要在生产的时候单独采购辅助开关，大型高中压断路器因为结构辅助，其核心技术为灭弧室，所以对于辅助开关等配件的要求较高。
厦门日华机电成套有限公司专业制造辅助开关产品，要了解断路器辅助开关，先得从断路器的结构开始了解，断路器由内部附件和外部附件构成：一、内部附件辅助触头与断路器主电路分、合机构机械上连动的触头，主要用于断路器分、合状态的显示，接在断路器的控制电路中通过断路器的分合，对其相关电器实施控制或联锁。
例如向信号灯、继电器等输出信号。
塑壳断路器壳架品级额定电流100A为单断点转换触头，225A 及以上为桥式触头结构，约定发热电流为3A；壳架品级额定电流400A及以上可装两常开、两常闭，约定发热电流为6A。
操作性能次数与断路器的操作性能总次数相同。
报警触头用于断路器事故的报警触头，且此触头只有当断路器脱扣分断后才动作，主要用于断路器的负载呈现过载短路或欠电压等故障时而自由脱扣，报警触头从原来的常开位置转换成闭合位置，接通辅助线路中的指示灯或电铃、蜂鸣器等，显示或提醒断路器的故障脱扣状态。
由于断路器发生因负载故障而自由脱扣的机率不太多，因而报警触头的寿命是断路器寿命的1/10。
报警触头的工作电流一般不会跨越1A。
分励脱扣器分励脱扣器是一种用电压源鼓励的脱扣器，它的电压与主电路电压无关。
分励脱扣器是一种远距离把持分闸的附件。
当电源电压等于额定控制电源电压的70%-110%之间的任一电压时，就可以靠得住性的分断断路器。
分励脱扣器是短时工作制，线圈通电时间一般不克不及跨越1S，否则线就会被烧毁。
塑壳断路器为避免线圈烧毁，在分励脱扣线圈串连一个微动开关，当分励脱扣器通过衔铁吸合，微动开关从常闭状态转换成常开，由于分励脱扣器电源的控制线路被切断，即便人为的按住按钮，分励线圈始终不会再通电这就避免了线圈烧损情况的发生。
高压开关柜结构及工作原理相关知识讲解
高压开关柜结构及工作原理
❖ 进车操作：手车由柜外推进柜内时，应使用专用 的转运车。进车时柜门开启应大于90°。将装有 断路器的转运车推至柜前，使转运车定位杆对准 开关柜上的定位孔，推动转运车靠近柜体，使转 运车上锁钩勾在柜体上，调节转运车托盘下的调 节螺母，使转运车的轨道与柜体轨道相连接。进 车前确认断路器已分闸。进柜时需先用人力将手 车推到试验位置。 配通用型底盘车时，离开断开/试验位置前，此时 右手可将进出车摇把插入操作孔顺时针旋转，当 断路器走完规定行程后，摇把转不动时，完成进 车操作。
高压开关柜结构及工作原理
高压开关柜结构及工作原理
手车室：
高压开关柜结构及工作原理
❖ 隔室两侧安装了轨道，供手车在柜内移动时 的导向和定位。静触头盒的隔板（活门）安 装在手车室后侧。手车从断开位置/试验位置 向工作位置移动的过程中，遮挡上、下静触 头盒的活门自动打开；手车反方向移动时， 活门自动关闭，直至手车退至断开位置/试验 位置而完全遮挡住静触头盒，形成隔室间有 效的隔离。断路器室的门上有观察窗，通过 观察窗可以观察隔室内手车所处位置、断路 器的合、分闸显示、储能状况等状态。
高压开关柜结构及工作原理
❖ 接地开关与电缆室盖板间的联锁：只有当接 地开关处于合闸状态时，开关柜的下门或电 缆室的后封板才能打开。也只有在电缆室的 后封板封闭时接地开关才可以打开。
高压开关柜结构及工作原理
❖ F-C开关熔断器与接触器之间的联锁： F-C开关熔断器与接触器之间的电气联锁： 三相熔断器的任何一相（或两相或三相同时） 熔断时，撞击器射出的顶杆将推动断相杆运 动，压下行程开关，这时将使合闸状态的接 触器分闸，接触器的合闸回路被断开。直到 所有故障恢复正常后才能进行接触器的合闸 操作。
高压断路器同步合_分闸技术及应用
产品与应用文章介绍了同步合、分技术及同步合、分闸装置的组成：永磁驱动机构高压真空断路器，同步控制器。
由于同步合、分闸可以有效削弱操作引起的暂态过电压、暂态过电流，具有潜在价值及经济效益，因此应用市场宽广。
高压断路器同步合、分闸技术及应用高压断路器同步合、分闸技术是指高压断路器在智能控制器的控制下，实现在方程变压器空载合闸时，可以列出下面系统电压波形指定相角处关、合，使电容器、空载变压器或空载线路等电器设备能i0R1+N1dФ1dt = 2U1sin(ω＋α) （１）在最佳时刻投入或退出，使设备本身承受最小冲击力，从而提高了设备的使用寿命；同时，同步合、分闸技术也可以降低操作过程中产生的过电压、过电流。
自上世纪７０年代提出断路器选相合、分闸，至今已有３０多年了，在９０年代以前，由于断路器水平及控制器水平较低，选相合、分闸技术一直停留在理论研究方面。
但是进入９０年代，断路器制造水平提高和基于微处理机、微电子技术的测控技术提高，用户对供电质量要求提高，断路器选相控制技术自９０年代中期迅速走向实用化，表现在欧美对选相控制断路器使用量迅速增加；日本三菱电机公司开发的选相控制断路器已完成实用性验证，该公司１４５ｋＶ选相控制断路器已销往向美国市场。
空载变压器、电容器同步合、分闸过程分析空载变压器同步合闸过程分析式中：Ф１——高压侧绕组的总磁通；α——合闸时电源的初始相角；N1——高压侧绕组的匝数；i0——高压侧绕组中励磁电流；R1——高压侧绕组的内阻。
由于电阻压降R1i0很小略去，式（１）变为dФ1dt解为2 U1N1ω初始条件：ｔ＝０时，Ф＝０得到C= cosαN1ωФ1=－Фm cos（ωｔ＋α）＋Фm cosα（２）式中：Фm cos（ωｔ＋α）：磁通的稳态分量Фm cosα：磁通的暂态分量（即涌流）由（２）式可看出：空载变压器的涌１．如果合闸时，α＝ （即 u 1=U 1m 合闸） 则 Ф1＝－Фm cos （ωｔ ＋ ）＝ Фm sin ωt （３） i c =2U m ω0Csin ω0ｔ （ω0= 得到 Ф1＝ Фm －Фm cos ωt 在合闸后半周期（t ＝ ）时，磁通 因此高频电流 i c 经Ф＝０° ， U cm ＝－U m ； Ф＝９０° ， U cm ＝U m 。
高压断路器原理及应用课程课件
框架上装：分闸弹簧31、支持绝缘子30、 分闸限位器28和合闸缓冲器25。
传动系统：包括转轴27和绝缘拉杆29。
箱体中部装：灭弧室，采用纵横吹和机 械油吹联合作用的灭弧装置，通常为三 级横吹，一级纵吹。
箱体的下部：球墨铸铁制成的基座22， 基座内装有转轴、拐臂和连板组成的变 直机构，变直机构连接导电杆。
开关电器
开关电器介绍 断路器介绍 断路器的分类 高压断路器主要参数 电弧与熄弧原理 断路器出现的常见故障 SF6气压降应采取的措施 交流断路器用于直流电路
开关电器介绍
1按安装场所：户内式和户外式 户内式：装在建筑物内，一般工作在35kV及以下的电压等级
户外式：适用于安装在露天，一般工作在35kV及以上的电压等级。
断路器的分类
油断路器 多油式断路器
多油式断路器是以绝缘 油为灭孤介质及主要绝 缘介质的高压断路器， 其结构简单、工艺要求 低、但体积大、用钢材 和绝缘油都比较多，在 电压较高时尤其如此， 所以已经逐渐被少油式 断路器或空气断路器所 代替。
少油式断路器
1-油气分离器 2-上出线座 3-灭弧室 4-绝缘筒 5-动触头杆 6-紫铜滚轮 7-下出线座 8-塞杆 9-基座 10-主轴 11-绝缘拉杆 12-分闸弹簧 13-瓣形静触头
基座下部：装有分闸油缓冲器23和放油 螺栓24，分闸油缓冲器在分闸时起缓冲 作用，吸收分闸终了时的剩余能量。
导电回路：电流由上接线座5引入，经过 静触头7、导电杆20和滚动触头19，从下 接线座18引出。
当断路器分、合闸时，操动机构通
过主轴、绝缘拉杆和基座内的变直机构，
使导电杆上下运动，实现断路器的分、
除了35k V的多油断路器仍然在少量生产和使用外，其余电 压等级的多油断路器已停止生产。一般用于偏远的、经济 落后的地区。以DW8-35型断路器为典型代表。
断路器用辅助开关的常见故障及改进措施
断路器用辅助开关的常见故障及改进措施摘要：本文根据作者多年工作经验，对断路器用辅助开关的常见故障进行分析，并提出相关改进措施，仅供同仁参考。
关键词：断路器；故障；措施0引言现阶段，国内外普遍使用唇型插入式结构的辅助开关，其主要优点是：1.通过增加开关层数可方便地实现多回路的控制；2.通过不同弧度的静触头配套可实现多种接点方案；3.对开关动作的角度精度要求低，方便操作机构的安装和调整，因而，唇型插入式结构的辅助开关应用十分广泛。
随着真空灭弧室技术的成熟，高压开关的电气性能和机械性能均有明显的提高，如断路器的机械寿命从2000次提高到10000次以上。
随着高压开关设备整体可靠性的提高，因唇型插入式辅助开关转换不灵、磨损快、温升高等质量原因以及不合理的使用条件，使辅助开关动作卡滞、失效，甚至烧毁，导致高压开关设备故障的情况凸现出来。
近年来，西方发达国家的同类产品通过设计、工艺和材料的不断改进，虽然外观变化不大，但产品的质量和性能指标已具有了革命性的进步。
如西门子公司辅助开关的技术指标要求操作力矩仅为0.2～0.3Nm，机械寿命达到10万次以上，寿命试验前后的接触电阻不超过5mΩ。
相比国内多数产品，寿命仅为1～2万次，试验后操作力矩近1Nm，接触电阻几十毫欧，已经是升级换代产品。
鉴于此，我公司针对西门子辅助开关的技术指标、结合国内的使用要求，对产品的触头设计、绝缘材料和灭弧原理提出改进措施。
图11触头的改进设计辅助开关的基本结构是依靠唇形动触头自身弹性夹紧静触头滑动，实现电气连接。
由于纯铜带弹性不足，且无法通过热处理获得足够的硬度，现有的产品大多采用黄铜带作为动触头材料，以使触头具有一定的弹性。
但黄铜的导电性能和机械性能一般，动静触头间的滑动接触导致较快磨损，弹性下降，触头压力迅速下降，电阻快速增大。
为此，选择具有良好导电性、弹性和抗磨损能力较强的铜合金作为动触头材料，通过变形强化和热处理获得合理的硬度（过硬，导致接触压力过大，加快静触头磨损，也会导致接触电阻过快增大；过软，接触压力小，接触电阻大，导致开关发热，导致表面加速氧化膜产生且不能通过触头间的滑动有效擦除，影响触点接触的稳定性），并确定了唇片的合理间距。
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高压断路器辅助开关分断能力研究及结构优化设计金立军;王珂;刘坚钢;闫书佳;张勇【摘要】对FK-口型辅助开关灭孤室进行二维数学建模,分析其内部电场强度分布,推导出电流过零后介质击穿的判断条件,对灭弧室结构进行优化,达到降低电场强度,使电场分布趋于均匀的目的,为辅助开关的优化设计提供了有效的解决方法.%In order to reduce the electric field maximum and homogenize the electric field distribution, a twodimensional numerical model for arc-quenching chamber of FK-square auxiliary switch was established to analyze the internal electric field distribution. Based on electric-field simulation, we know that the electric field distribution is uneven, and maximum is located at the interval between moving and static contacts. It was the weak spot for dielectric breakdown. To improve the breaking capacity, the dielectric strength is calculated using a bit uneven electric field theory, and a judgment condition of dielectric breakdown after current was zero was given. The dielectric strength is in inverse proportion to electric field. To avoid the breakdown failure, the shape of contacts and wall structure of arc-quenching chamber are optimized. By optimization, we know that the contact shape has more influence on electric field distribution. Finally, by the total optimization, the electric strength is decreased, arcing performance is improved, and that was tested by experiment. The research provides the direction for optimization design of auxiliary switch.【期刊名称】《电工电能新技术》【年(卷),期】2011(030)004【总页数】5页(P60-63,83)【关键词】辅助开关;分断能力;结构优化【作者】金立军;王珂;刘坚钢;闫书佳;张勇【作者单位】同济大学,上海201804;同济大学,上海201804;宁波耀华电器厂,浙江慈溪315324;同济大学,上海201804;同济大学,上海201804【正文语种】中文【中图分类】TM561.5高压断路器辅助开关是连接在高压断路器操动机构主动杆轴上的低压信号开关，常作为二次控制回路中的分、合闸控制开关以及联锁保护接点。
辅助开关的分断能力及电寿命是衡量断路器可靠性的重要指标，对应于辅助开关的不同负荷，要有相应的分断能力。
目前的FK—口型辅助开关，在开断常见的5A负荷电流时，燃弧时间较长，触头烧蚀严重。
本文通过对现有灭弧室结构优化，提高了开断能力，减少了燃弧时间，延长了辅助开关触点寿命，对保证高压断路器的可靠性具有重要意义［1］。
本文的研究对象为FK—口型辅助开关，所带负荷为550kV的高压SF6断路器，该开关电寿命达到5000次。
它适用于交流50Hz、额定工作电压380V的电路中，额定工作电流为5A，辅助开关结构图见图1。
辅助开关的主要作用是控制分合闸回路的切换、连锁和保护。
图1(a）为辅助开关的外形图，它由主轴，多对动静触头组成。
根据主轴旋转所到的规定角位置，使得不同的触头元件实现接通或者分断。
图1(b）为辅助开关灭弧室的剖面图。
其中，触头材料采用铍青铜，灭弧室壁面采用聚乙烯材料。
动静触头采用圆周滑动压接方式连接，操动机构带动辅助开关主轴旋转时，使连接在主轴的动触头发生转动，与静触头接通，输出分合闸信号。
控制信号发送至合分闸线圈，使断路器的操动机构动作，完成“C-O”和“C-O-C”操作。
辅助开关动触头在主轴带动下转动，当动静触头分离时，分断交流电路，会在触头间产生电弧。
断口间发生着两个过程。
一是弧隙介质强度恢复过程，另一个是触头间隙恢复电压变化过程，如电弧电流过零后电弧不再重燃，触头间电压最后必然增高到电源电压。
电弧不会发生重燃的条件是电流过零后弧隙介质恢复强度曲线大于恢复电压变化曲线。
辅助开关灭弧室内弧隙间气体介质恢复强度与电场强度分布有密切关系。
由于灭弧室内结构复杂，边界形状不规则，可用数值分析法中的有限元法求解电场分布。
有限元法是以变分原理和剖分插值为基础的一种数值计算方法。
计算场域满足拉普拉斯方程:等价变分问题为［2］:采用有限元法，推导出上述变分问题的有限元方程为:式中K为总刚度矩阵;φ为节点电位矩阵。
对上述方程，本文采用Ansys有限元分析软件求解，用APDL语言对灭弧室进行参数化建模，能较精确地得到灭弧室内开断过程中电场分布的变化.本文中，由于触头形状不规则，灭弧室结构复杂，故电场分布不均匀，并且是在大气压力下空气的击穿，应采用气体击穿理论中的流注理论来解释，结合不均匀电场击穿理论，得出不同操作条件下触头间隙冷态介质恢复特性。
介质恢复强度可用击穿电压表示为［3-4］:Ud—触头间隙介质恢复强度;d—间隙的距离，m;Ec—临界场强或称工程击穿场强，V/m;f—电场不均匀系数，由电极形状、尺寸、电极距离等因素决定;根据实验室测得的标准大气条件下空气中电子电离系数α和电场强度E的关系可得，标准大气条件(p=0.1013MPa，T=293K(20℃））下电场中空气的介电强度大致为30kV/cm，代入公式得:U—触头间的电压;D—触头间距离。
其中，电场强度的分布可由数值分析法求解得到。
电弧间隙上的电压从燃弧电压值恢复到电源电压瞬时值的过程称为弧隙上的电压恢复过程。
在开断短路故障时，瞬态恢复电压具有决定性意义。
因为电力线路中存在电感、电阻和分布电容，在电压恢复过程中就可能产生振荡现象。
当电力系统电压较低时(IEC规定低于100kV），瞬态恢复电压接近于一种阻尼的单频振荡。
当断路器在电流过零前开断，辅助开关触头一侧是工频电网电源，另一侧是高频振荡产生的过电压，触头间恢复电压为两者之和［5］.实验得到的FK—口型辅助开关的电路固有振荡频率为［6］:工频电流零时刻过零，设电路为纯感性，电流过零时电压幅值最大。
则过零后恢复电压式中 f—振荡频率，单位为kHz;Ic—分断电流，单位为A;Uφ—电源相电压的有效值;f0—工频频率;Kx—线路系数，取为1.5。
由于FK—口型辅助开关触头动作会带动合分闸线圈动作，从而输出合分闸信号，因此，典型开断负荷条件是感性负荷。
分析最苛刻的情况，辅助开关电路为纯感性电路，电压超前电流90度，在电流过零点，正好是电压的最大值点。
若此时满足介质恢复强度上升曲线一直高于恢复电压变化曲线，则该辅助开关在任何分闸速度条件下均能可靠开断电路［7-9］。
在交流电流的不同时刻分断电路，会导致燃弧时间不同，介质恢复强度曲线的上升率也不同，从而导致零后触头间空气介质出现三种情况:不击穿、临界击穿、重击穿。
由图2可知，在燃弧时间大于3.8ms的任意时刻分断电路，则介质恢复强度曲线一直位于恢复电压曲线上方，电流过零后，介质不会被击穿，分断电路成功;3.8ms左右为临界击穿状态;小于3.8ms，介质恢复强度曲线3与恢复电压曲线4有交点，会发生零后重击穿，电弧重燃，只有在下次电流过零时才可能熄弧。
可见，分断电流为5A时在某些时刻开断电路会造成介质重击穿，为避免这一情况，也为了进一步提高分断电流的能力，需从结构上考虑，优化灭弧室结构，均匀内部电场强度分布，从而提高介质恢复强度［10］。
判断电场强度分布对零后介质击穿的影响，主要集中在电流过零时刻。
以下分不同的部件分析其形状变化对电场强度的影响，最后对灭弧室整体作结构优化。
以下分析主要针对结构优化后辅助开关灭弧室分闸行程中电场强度变化情况进行分析。
由图3可见，静触头形状为弧状与形状为尖端相比，电场强度明显变化，随着曲率半径的增大，电场强度变化曲线整体下移。
这是由于触头表面的电场强度与其表面电荷密度成正比。
曲率半径大，表面电荷密度小，电场强度降低。
改变动触头形状为弧线状，见图4。
优化后电场强度曲线整体下降，优化效果良好。
对灭弧室整体结构进行优化，改变动、静触头为弧线状、灭弧室内壁为六个凹凸结构，见图5。
由电场强度变化曲线可知，对各部件综合优化后，灭弧室内电场强度值大大降低，电场局部不均匀程度有很大改观。
综上可见，由于最大电场强度总出现在静触头附近，故改善静触头形状能更好改善电场分布。
灭弧室结构整体优化的效果较好，能使电场强度值大为降低，从而介质恢复强度有很大提高。
优化后经现场试验验证，可提高分断电流能力至10A，试验所得10A电流时分断电路特性曲线如图6所示。
实验曲线与图2相对应，分断电流为10A时，在第2个电流半波时电路开断，燃弧时间是1.15ms。
可见，通过对灭弧室的优化设计，减少了燃弧时间，延长了辅助开关触点寿命。
本文忽略温度等影响因素，得出标准大气条件下空气中冷态介质恢复强度的计算方法，由于分闸时刻不同会导致燃弧时间不同，得到在燃弧时间小于3.8ms时分断电路会发生重击穿的结论。
为使分断电流能力由5A提高到10A，对灭弧室结构进行优化分析，得出优化静触头形状更利于电场强度分布的结论，通过试验很好地印证了优化分析的结果。
本文的不足之处在于，对于灭弧室的电磁仿真计算是二维的，不够精确，与实际情况存在一定的误差，需进一步改进仿真模型，以期对实际辅助开关结构设计有更好的指导。
王珂 (1983-），女，河南籍，硕士，助教，研究方向:电机与电器。