机械式有触点断路器,在开断过程中不可避免会产生电弧等离子体。电弧等离子体发生、发展直至熄灭过程中存在微观层面的碰撞、解离、电离与复合等复杂物理化学反应,宏观行为表现为电、磁、热、力、机等多物理参数时空域的耦合作用以及材料的迁移和变性。从微观角度分析开断过程中电弧物性参数演化规律和影响因素是研究不同介质断路器介质恢复和开断能力的基础。不同介质、不同电压等级、不同开断能力的断路器电弧物性参数演化机理复杂各异,灭弧室触头材料组成与配比对介质电弧物性参数变化的贡献及其对开断性能的影响不容忽视。本文以铜基电极断路器开断过程中产生的电弧等离子体为研究对象,在局部热力学平衡态假设条件下,基于Eindhoven微观电弧模型,依据道尔顿分压定律、化学计量平衡条件、质量作用定律与准中性条件,选取适当方法计算配分函数,建立典型介质电弧微观粒子组氛模型,求解不同压力与不同构成的电弧等离子体平衡组氛。基于所求平衡组氛,采用统计热力学方法计算热力学性质(包括质量密度、比焓与比定压热容);确定粒子间相互作用势及碰撞截面,以求得碰撞积分,采用Chapman-Enskog方法求解Boltzmann方程,以求得输运特性(包括粘性系数、电导率、电子热扩散系数与电子热导率)。针对典型绝缘与灭弧介质气氛(空气、氮气、氩气与氦气),分别建立气体介质电弧、气体-铜基电极混合蒸气电弧模型,比对分析单一气体介质电弧等离子体物性参数随压力变化规律和影响因素,并将研究结果与相关参考文献研究成果进行比对分析,以验证本文计算方法的可行性和有效性。在上述研究基础上,定量比对分析气体介质与铜基电极相互作用下混合电弧等离子体特性分布。以真空断路器灭弧室中真空金属蒸气电弧等离子体为研究对象,以铜金属为基础材料,添加典型金属材料与配比,建立铜基二元和三元合金蒸气真空电弧模型,研究真空断路器开断过程中混合金属蒸气电弧等离子体物性参数与影响因素;二元与三元合金填充成分的选取,依据材料在元素周期表中与铜元素的相对位置。研究不同组元与配比对电弧等离子体物性参数的影响机理,以建立真空断路器灭弧室用触头合金材料配比分析参数组库和电弧物性参数库。