随着真空开关技术的发展，真空开关成套设备如固体绝缘开关柜、气体绝缘开关柜在配电网已广泛应用，由于真空长间隙的饱和效应限制了其在高压领域的发展，而环保要求日益迫切，目前很多研究者在寻求替代高压领域SF6断路器的措施。多断口真空开关具有动态介质恢复速度快、静态击穿增益、操动功小、环保等优势，是未来高压开关的发展趋势之一。 目前国内外研究者已在多断口真空断路器静动态绝缘特性、开断增益特性、动态均压及操动机构方面开展了较多的工作并取得了一定的成果。在此基础上，北京开关厂和西安交通大学等研制了基于72.5 kV真空灭弧室串联构成的126 kV双断口真空断路器；大连理工大学研制了用于串联的光控模块式真空开关单元（FCVIM），并基于40.5 kV真空开关单元串联构成126 kV智能多断口真空断路器；日本AE帕瓦株式会社研制了168 kV/2 000 A/ 40 kA罐式气体绝缘双断口真空开关。但针对多断口真空开关磁场调控措施尚无深入、细致的研究。 目前常见的真空灭弧室的触头结构包括纵向磁场（Axial Magnetic Field, AMF）触头和径向磁场（Radial Magnetic Field, RMF）触头。电弧电流流过上述触头时，在真空间隙中产生AMF和RMF，用于调控电弧。在燃弧阶段，RMF驱使真空电弧在触头表面高速旋转，避免触头表面局部融化。AMF能够降低电弧电压，抑制高频振荡，避免阳极斑点的出现，防止集聚电弧的产生。 P. G. Slade[11]分析了AMF和RMF对电弧不同发展阶段的影响。其中，AMF对扩散电弧的作用机理为：AMF可以束缚等离子体沿着磁场方向做螺旋上升运动，进而减小了等离子体锥的重叠。随着AMF的增强等离子体锥直径减小，重叠区域减小，电弧电压随着AMF的增加而减小。进一步增加AMF，等离子体锥不再重叠，分离成多个并联的独立等离子锥，等离子体锥的直径逐渐减小，等离子体锥内的碰撞造成能量损耗，进而造成电弧电压的增加。 在大电流真空电弧阶段，AMF避免了真空电弧的集聚，进而避免阳极斑点及液滴等，并使得电弧转变为扩散电弧模式。A. M. Chaly和H. C. W. Gundlach等研究得到电弧电压与AMF大小的关系，随着磁场的增加，电弧电压先减小后增大，并且存在电弧电压最小值点对应的磁场BA*。AMF在燃弧阶段，驱使电弧等离子体沿着磁场方向螺旋上升运行，使得等离子体分布更加均匀，减小了电弧过渡模式的时间，进而进入扩散电弧模式，同时降低电弧电压。 M. B. Schulman等得到防止电弧集聚的临界磁场Bcir，Bcir>3.2(Ip-9)。在前人的基础上，刘志远等[21]利用电弧图像判断阳极斑点，得到避免阳极斑点出现的临界磁场，所得到的临界磁场加入了触头直径参数的影响。AMF比RMF触头真空灭弧室有更大的开断能力，RMF灭弧室的弧后电流较大且分散性大。 以上研究主要以单断口真空断路器为对象，相关研究结果为多断口真空断路器的应用奠定了一定的基础。然而，由于多断口真空断路器是多个真空间隙串联而成，其布置方式、触头结构和磁场等条件对各个断口电弧形态演变规律、弧后动态电压分布与介质恢复过程也将产生较大的影响。 目前针对多断口真空开关磁场调控的需求与机理研究较少，本文首先提出了多断口真空开关协同效应概念，基于协同效应，分析了多断口真空开关磁场调控目标与单断口真空灭弧室的区别。然后搭建了磁场调控试验研究平台，研究了不同脉宽、不同时刻AMF和横向磁场（Transverse Magnetic Field, TMF）对电弧发展及弧后特性的影响规律，并研究不同组合磁场对动态电压分布的影响，得到了多断口真空开关磁场调控的需求与机理，为多断口真空开关磁场调控措施优化设计奠定了基础。
图1 多断口真空开关协同效应概念
图2 双断口真空开关试验电路
图3 磁场调控研究试验样机
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