主要是由于觸頭分開后殘余粒子定向移動(dòng)引起。經(jīng)過(guò)此階段后，內(nèi)部等離子體維持這一狀態(tài)而外部電弧開始對(duì)外擴(kuò)散，并在電流過(guò)零點(diǎn)以前擴(kuò)散完全。從二值圖像中可以看出，剩余粒子對(duì)電弧重燃起到很大作用。  3.3、對(duì)比實(shí)驗(yàn)  文中高速攝像機(jī)采集的電弧圖像為垂直拍攝方式，其中涉及到光強(qiáng)疊加與電弧徑向分布不均等問(wèn)
題。在擴(kuò)散型電弧數(shù)字采集過(guò)程中，圖像中內(nèi)部電弧達(dá)到光強(qiáng)飽和邊緣，但未超出實(shí)驗(yàn)可分析的灰度差范圍。為保證電弧等離子體幾何形態(tài)特征提取的準(zhǔn)確性，特采集小電流擴(kuò)散型電弧圖像作為對(duì)比實(shí)驗(yàn)，這里只分析熄弧階段的電弧等離子體特征，電弧熄弧階段等離子體形態(tài)如圖8。經(jīng)過(guò)對(duì)電弧圖像去噪聲及形態(tài)學(xué)處理，計(jì)算外部輪廓與內(nèi)部高能等離子體形態(tài)分布，其時(shí)間-面積曲線如圖9本文利用高速攝像機(jī)采集真空斷路器斷開時(shí)電弧形態(tài)，通過(guò)圖
像去噪、數(shù)字圖像形態(tài)學(xué)操作，用選定特殊閾值的方法對(duì)電弧外在輪廓及內(nèi)部高能等離子幾何形狀(主要為面積形狀) 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)說(shuō)明，同時(shí)分析了內(nèi)部高能等離子體與電弧外在輪廓的關(guān)系，得到以下結(jié)論：  (1)伴隨著真空電弧引弧、平穩(wěn)燃弧、熄弧及弧后介質(zhì)恢復(fù)四階段，電弧等離子體面積形態(tài)可分為平穩(wěn)擴(kuò)散、迅速減小和后期維持三個(gè)階段。在平穩(wěn)擴(kuò)散階段內(nèi)部高能等離子體不斷得到補(bǔ)充，與電弧輪廓同比例增加。面積迅速減小階
段，觸頭逐漸停止向間隙提供粒子，內(nèi)部電弧在磁場(chǎng)作用下被擴(kuò)散至周圍，電弧開始熄滅。后期維持階段主要表現(xiàn)為殘余粒子和電荷鞘層。隨著殘余粒子的消散，介質(zhì)恢復(fù)不斷得到加強(qiáng)，此階段的電弧形態(tài)直接影響著重燃與否。  (2)通過(guò)電弧內(nèi)外面積差，可以看出真空斷路器是否熄弧完全。的分?jǐn)嚯娀”憩F(xiàn)為，電流過(guò)零點(diǎn)之后，面積差迅速增大，高能等離子體得不到有效補(bǔ)充; 達(dá)到峰值后，面積差迅速減小，使得殘余粒子快速擴(kuò)
散，為介質(zhì)恢復(fù)提供條件。  真空開關(guān)電弧等離子體幾何形態(tài)研究為真空技術(shù)網(wǎng)首發(fā)，轉(zhuǎn)電力系統(tǒng)運(yùn)行中經(jīng)常發(fā)生分、合閘線圈燒毀事故。當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生事故時(shí)，如果因高壓真空斷路器分閘回路斷線出現(xiàn)真空斷路器拒動(dòng)現(xiàn)象，將使事故擴(kuò)大，造成越級(jí)分閘致使大面積停電，甚至造成電力設(shè)備燒毀、火災(zāi)等嚴(yán)重后果。而合閘回路完整性破壞時(shí)，雖然所造成的危害比分閘回路完整性破壞時(shí)要小一些，但它也使得線路不能正常送電，妨礙了供電
可靠性的提高。所以很有必要對(duì)真空斷路器線圈燒毀原因進(jìn)行分析，積累了事故處理經(jīng)驗(yàn)，提出防范措施和技術(shù)改進(jìn)，為斷路器檢修工作提供工作參考。 

因此如何合理的設(shè)置鐵芯以及如何合理的設(shè)計(jì)鐵芯結(jié)構(gòu)成為提高真空滅弧室可靠性的關(guān)鍵。針對(duì)杯狀縱磁真空滅弧室觸頭，本文設(shè)計(jì)了兩種不同結(jié)構(gòu)的鐵芯，一種是結(jié)構(gòu)為環(huán)狀的鐵芯，為了減小渦流的影響，在環(huán)形鐵芯上開一個(gè)間隙為1 mm 的斷口;另一種結(jié)構(gòu)為圓周方向布置的柱狀鐵芯，柱狀鐵芯相互不接觸，因此可以更好的減小渦流的影響。采用有限元分析方法對(duì)比分析了兩種不同結(jié)構(gòu)鐵
芯對(duì)縱向磁場(chǎng)和剩余磁場(chǎng)以及磁場(chǎng)滯后時(shí)間的影響。  觸頭結(jié)構(gòu)模型  文中仿真所采用的兩種不同鐵芯結(jié)構(gòu)的觸頭模型如圖1 所示，觸頭杯均有4 個(gè)杯指，為了防止觸頭片上產(chǎn)生渦流，對(duì)應(yīng)的在觸頭片上開有四個(gè)周向均勻布置的徑向直槽。觸頭外徑尺寸為78 mm，壁厚11 mm，弧柱直徑與觸頭外徑尺寸相同，柱狀鐵芯12 個(gè)，仿真模型中觸頭開距為10 mm，杯座材料為無(wú)氧銅，支撐盤材料為不銹鋼，觸頭片材觸頭在高真空中分離時(shí)，其電弧表現(xiàn)形式與外觀特性都與在空氣中的情形有較大區(qū)別。真空斷路器的擊穿機(jī)理目前主要有場(chǎng)致發(fā)射、粒撞擊和粒子交換
三種假說(shuō)，在短間隙真空斷路器的相關(guān)研究中，通常由場(chǎng)致發(fā)射效應(yīng)占主導(dǎo)。在觸頭斷開時(shí)刻，整個(gè)陰極表面會(huì)產(chǎn)生金屬蒸氣。理論上是由于觸頭分開瞬間，電流集中在觸頭表面某點(diǎn)上，導(dǎo)致金屬橋熔化且部分金屬原子發(fā)生電離。隨著觸頭開距的增大，場(chǎng)致發(fā)射與間隙擊穿增強(qiáng)，觸頭表面金屬凸點(diǎn)不斷溶化并向觸頭間隙補(bǔ)充金屬粒子。此時(shí)陰極斑點(diǎn)會(huì)在陰極表面形成，并有更多的高能等離子體形成并擴(kuò)散至間隙內(nèi)。電弧引燃后，充滿等離子體的電極間
隙變成良好導(dǎo)體，同時(shí)陽(yáng)極開始向電弧提供粒子。在縱向磁場(chǎng)作用下，電弧等離子體由觸頭中心向周圍擴(kuò)散，此過(guò)程會(huì)維持一段時(shí)間。對(duì)于交流真空斷路器而言，電流到達(dá)峰值后會(huì)逐漸減小，兩觸頭向等離子體提供的粒子同樣減少，此時(shí)電極間隙內(nèi)主要為弧后殘存粒子，伴隨著觸頭完全斷開，殘存粒子逐漸擴(kuò)散至消失，斷路器完成開斷。  真空電弧等離子體的產(chǎn)生過(guò)程，可以表現(xiàn)為觸頭開距增大、觸頭表面金屬蒸發(fā)，伴隨場(chǎng)致發(fā)射效應(yīng)和金
屬電離，由于兩極電子、金屬離子的不斷補(bǔ)充，終形成電弧。在電弧等離子體的研究方面，王景、武建文等運(yùn)用連續(xù)光譜法分析了電子溫度和電子密度，并討論了中頻情況下，電弧過(guò)渡及擴(kuò)散兩種形態(tài)。胡上茂、姚學(xué)玲等利用RC 阻容式電荷收集器，對(duì)初始等離子體的觸發(fā)特性進(jìn)行了研究。舒勝文、黃道春等通過(guò)對(duì)真空斷路器開斷過(guò)程的再研究，提出數(shù)值方針結(jié)合實(shí)驗(yàn)的方法，給出開斷過(guò)程不同階段所需的數(shù)值仿真方法及關(guān)注點(diǎn)。趙子玉等通過(guò)C
CD 攝像技術(shù)，分析了真空電弧的重燃及抑制措施