中文摘要：

本项目主要研究了基于人工过零的真空直流开断中的电弧特性。在可拆卸式真空灭弧室中进行了大量的实验，主要利用高速摄像技术研究真空直流开断过程中电弧形态的变化。首先研究了纵向磁场的分布和阳极材料对触头打开的拉弧阶段电弧初始扩散过程的影响，并对电流快速强迫过零过程中电弧的形态变化进行了研究。研究结果表明，相比于传统的钟形分布的纵向磁场，马鞍形分布的纵向磁场在拉弧阶段能使电弧更快的由金属桥柱弧转变为扩散态电弧；低蒸汽压的阳极材料能加快真空拉弧初始阶段电弧的扩散过程；而且在电流高速强迫过零过程中，电弧形态基本保持在投入反向电流时的状态，因此在投入反向电流时使电弧保持在扩散态对于真空直流开断的成功具有重要的影响。同时研究了纵向磁场分布对触发真空电弧阴极斑点初始扩散过程的影响,结果表明马鞍形纵向磁场比钟形纵向磁场有利于阴极斑点在电弧引燃后的扩散，这对于真空触发开关电极结构的设计具有重要的指导意义。基于以上研究，研制了基于人工过零的真空直流开断装置的原理样机，并进行了开断实验，也对开断过程进行了仿真，仿真结果和实验结果具有很好的一致性。