1. 研究目的与意义（文献综述）

随着我国电力系统的迅猛发展，近年来高压直流输电逐渐登上了历史舞台。与传统的交流输电相比，直流输电具有传输容量大、系统稳定性高、功率调节容易等一系列优势。特别是针对远距离、大容量的输电要求；根据交流系统功率传输公式 可知，在远距离交流输电的过程中，由于输电线路存在感抗和容抗等一系列损耗因素，随着输电距离的增长，线路损耗会大幅度提高，最后会导致无法传送的问题。为解决这一问题，除不断提高交流输电的电压等级之外，发展直流输电也是一种非常合适的选择。由于直流输电不存在容抗和感抗等损耗，只存在线路的电阻损耗，对于远距离、大容量的电能传输来说非常合适。截止到目前为止，我国已成功投运的直流输电工程有：（1）±660千伏宁东-山东直流输电工程于2011年2月28日投运，山东接受外送电力的能力由350万千瓦提升至750万千瓦。据统计，山东因此每年可节约原煤1120万吨。由此全省减少二氧化硫排放5.7万吨，二氧化硫排放量降低1.1个百分点，大大促进了资源节约型、环境友好型社会建设。（2）三峡-上海±500千伏直流输电工程线路全长1048.6千米，输送容量300万千瓦，若按中强度全铝合金导线替代普通导线计算，正常功率下，如果一年的输送小时数为4000小时，可节约电能7.98万千瓦时/千米，全线每年可节电8372万千瓦时。（3）向家坝-上海±800kv特高压直流输电示范工程是我国首个特高压直流输电示范工程。工程由我国自主研发、设计、建设和运行，是目前世界上运行直流电压最高、技术水平最先进的直流输电工程。

目前我国在特高压直流输电技术方面处于世界领先地位，这与我国的资源分布有直接的关系。我国主要能源消费区位于东部，特别是长三角和珠三角；而主要能源生产区位于西北地区，再加上我国幅员辽阔，种种客观因素加速了我国特高压直流输电技术的发展。

为了保障高电压等级的直流输电系统安全稳定运行，就对于直流系统中的关键设备-直流断路器提出了较高的要求。为了适应电压等级越来越高的直流输电系统，就必须提高直流断路器的开断容量，而在开断过程中电弧的特性将直接影响断路器的开断容量。因此，有必要对于真空电弧的特性进行研究，以提高断路器的开断容量。目前，直流断路器的开断容量难以满足已投运的直流输电工程的要求，而且限制了未来多端柔性直流电网的建设。与交流断路器不同的是，直流系统不存在电流自然零点，因此无法利用交流断路器中成熟的灭弧技术，提升开断容量成为了难题。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究目标

本次毕业设计的题目是“快速机构驱动下的真空电弧实验研究”，研究对象明确是真空电弧，通过做实验的方式探究在快速机构驱动下的真空电弧特性。另外，还需对比在三电极触发方式下的电弧形态的异同。这里提到的两种起弧方式：斥力机构拉弧和三电极触发燃弧，都是在研究真空电弧的特性时常用的两种起弧方式。

2.1.1真空电弧：当一对带电的触头（电流大于一定的数值之后）在高度真空的环境中分离时，它和在空气中或其他介质中的情况一样会产生电弧，但与空气电弧有很大的区别。触头分离的瞬间，电流收缩到触头刚刚分离的某一点或某数点上，表现为电阻的剧烈增大和温度的急剧提升，直至达到触头材料的熔点甚至沸点，在触头间隙内产生喷溅的金属液滴。同时形成极高的电场强度，这样就会导致强烈的场致发射和间隙的击穿，继而形成真空电弧。真空电弧一旦形成，会在阴极表面形成高电流密度的阴极斑点，一般在 以上。正是由于阴极斑点的存在，使得阴极表面区域的金属不断地熔化和蒸发，以维持真空电弧。因此简单来说，真空电弧就是在金属蒸汽中靠电离的金属蒸汽维持的电弧。

3. 研究计划与安排

第一周：调研课题背景与国内外研究现状，查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需理论基础。

第二周：撰写开题报告，进行外文翻译。

第三周：在第二周的基础上完成开题报告和外文翻译，并上传系统。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] [1]程礼椿. 纵磁真空灭弧室内电弧形态及其转变[m]. 高压电器，1994，19-25.

[2] [2]niwa y,matsuzaki j, yokokura k. the basic investigation of the high-speed vcb and itsapplication for the dc power system[c]. 23rd international symposium ondischarges and electrical insulation in vacuum 2008: 107-112.