真空断路器广泛应用于电力系统中,作为真空断路器核心部件的真空灭弧室的极限开断性能,直接影响真空断路器的性能指标。目前应用较广泛的真空灭弧室均采用纵向或横向触头磁场结构,以提高真空断路器的极限分断能力。具有纵向磁场触头结构的真空灭弧室在分断短路电流时,可以使得真空电弧处于其扩散形态的极限电流得以提高,而扩散形态的真空电弧将有利于真空电弧的熄灭,从而有利于提高真空断路器的分断能力。本文提出一种新型不对称式纵向磁场触头结构,该不对称式纵向磁场触头结构与传统的对称式纵向磁场触头结构的显著区别在于:触头系统中的静触头侧设有单极磁场线圈,而动触头侧则没有任何线圈,真空灭弧室断口间的纵向磁场完全是由静触头侧磁场线圈产生的。由于静触头属于静止部件,可以将较复杂的纵向磁场线圈设置于静触头上,而对于在开断过程中运动的动触头,则尽可能简化其结构,降低动触头的质量,提高触头的开断速度。通过采用这种不对称式纵向磁场触头结构,在保证所需的纵向磁场条件下,可以大大提高真空灭弧室触头系统的机械强度,从而有利于提高真空断路器的使用寿命。本文通过三维有限元方法对新型不对称式纵向磁场触头结构进行了仿真分析,并提出了两种提高纵向磁场强度的方案:一种方案是静触头一侧加铁心,另一种方案是采用内外两层平面式串联线圈结构。对上述真空灭弧室纵向触头结构在极限分断电流下的纵向磁场强度及其分布、以及开断电流过零后剩余磁场进行了仿真分析。结果表明,新型不对称式纵向磁场触头结构及其改进的两种结构都具有较强的磁场强度和较均匀的磁场分布,其剩余磁场的滞后时间较小,触头系统的导体电阻可以控制在较小水平范围之内。