随着国民经济不断发展,电力需求也持续不断增加,为满足电能所需,加大输电能量,发展输变电系统以及相应的装备意义深刻。SF₆断路器在电力系统中重要的设备。然而由于SF₆具有极高的温室效应。因此,探求绝缘性能与SF₆相近而温室效应影响低的新气体及混合气体具有深远意义。N₂、CO₂作为空气的主要成分容易提取,是SF₆混合气体研究的优先选择对象。SF₆断路器的核心问题是开断问题,即电弧问题,因此研究混合气体电弧的产生、发展和演变过程及其中微观粒子的变化规律,研究影响混合气体电弧能量及开断的主要因素有重要意义。对微观电弧产生机理的研究常采用理论与试验相结合的方法,首先确定稳态数学模型,然后通过高速摄影对电弧产生的瞬间进行捕捉,从而获得燃弧过程中的微观机理。而对于断路器动态电弧微观变化过程的研究相对较少。基于此,本文从微观角度出发,考虑了带电粒子的碰撞,仿真研究了均匀电场和不均匀电场中SF₆/N₂及SF₆/CO₂混合气体电弧的形成过程、参数变化及气体组氛对电弧特性的影响,从微观上深入探求了SF₆混合气体微观电弧发展和熄灭的关键问题。在混合气体电弧物理过程研究的基本上创建了描述非平衡态过程的弧前数学模型,以气体动力学为基础,耦合微观漂移扩散方程。同时考虑了电子的碰撞反应产生电子崩及碰撞产生的空间电荷对电场的作用。针对均匀平板电极及非均匀的SF₆断路器灭弧室的实际结构建立了二维轴对称计算模型,确定边界条件,仿真分析了SF₆/N₂及SF₆/CO₂混合气体在二种电场作用下的电弧形成过程,并对比分析了两种混合气体的电子密度,电场强度,平均电子能量等微观参数。验证了SF₆/N₂及SF₆/CO₂混合气体对电弧形成及发展的影响。仿真结果给出了SF₆/N₂与SF₆/CO₂在均匀场与非均匀场下电弧发展规律的微观解释及可变因素对其影响,为SF₆替代气体电弧特性研究提供了理论参考。