大电流真空电弧的并联开断

以真空电弧理论为基础,讨论了真空断路器开断大故障电流的并联开断过程,分析了影响转移电流大小及其时间常数的诸因素,提出了利用真空断路器并联以提高其开断容量的方案,为国内真空开关生产厂家提供借鉴。     

基于真空灭弧室与SF6灭弧室串联的混合断路器

论述了基于真空灭弧室和SF6灭弧室串联的混合断路器开断能力提高的原理,分析了混合断路器两灭弧室的介质恢复过程。结合混合断路器开断能力提高的机理提出了混合断路器对其操动控制机构的要求,设计了一种基于真空灭弧室与SF6灭弧室串联的光控模块式混合断路器实验模型。实验模型能满足分析混合断路器中真空灭弧室与SF6灭弧室在不同时刻协同动作开断容量增益特性的要求,其协同动作时间分散性在微秒级。实验对比了SF6断路器与基于相同SF6灭弧室串联真空灭弧室的混合断路器短路电流开断能力,证明在不增加SF6气体使用量的前提下,混合断路器具有比SF6断路器更加优越的开断能力。     

无电弧直流高速开断真空断路器

一、前言 在日本,以城市为中心的直流电气铁道内,在电力电子和微电子技术的基础上,对电力供应系统的设备进行了技术革新.人们十分关注以列车运转为电力供应中心任务的直流高速开断断路器,十多年来曾考虑过不少方案.日本运输省针对铁道技术的开发提出了"环境和节能"、"提高安全性和可靠性"、"高寿命低价格"三项要求,从而研制出新型无电弧直流高速开断真空断路器.     

大电流真空电弧开断过程瞬态特性仿真分析

针对开断过程中传统稳态模型无法表征真空电弧动态特性问题,以工频电流下开断峰值为10 kA大电流真空电弧为研究对象,搭建等离子体弧柱区二维物理模型,在已有双温磁流体动力学稳态模型中引入密度、温度、压力及速度等流场参数时变项,同时利用动网格技术控制弧柱区变化速率,模拟触头分闸过程,综合考虑电流及开距变化情况下等离子体各物理场参数变化,以获取开断时电弧微观流场瞬态特性,探究开断过程中电弧形态及能量变化。分析结果可知：离子压力、温度、电子温度和阳极表面能流密度均随动、静触头分离而减小;离子速度无明显变化;等离子体不断向外扩散,由于电流减小,金属蒸汽源也逐渐减少,极间等离子体密度降低,阳极尚未达到活跃程度,最终电弧熄灭。     

双断口真空断路器开断特性的试验与仿真研究

为分析双断口真空断路器的开断特性,建立了双断口真空断路器的合成开断试验平台和基于一种改进真空电弧模型的电磁暂态仿真平台。对开断电流、电弧电压、燃弧时间和瞬态恢复电压(transient recovery voltage,TRV)分配比例等参数进行了试验测量,通过仿真诊断等离子体参数,对试验结果进行了机理分析。结果表明:过长的燃弧时间会导致过大的燃弧能量和转移电荷,可能使电弧发生集聚;高压断口的延迟分闸会造成弧后残余等离子体特性的差异,从而加剧双断口真空断路器TRV分配的不均匀性;这2种情况均不利于开断。此外,双断口真空断路器均压电容的取值除了考虑TRV均匀分布外,还应兼顾弧后阴极表面电场分布的一致性,过大的均压电容反而不利于开断。因此,燃弧时间及其同步控制和合理均压电容值的选取是双断口真空断路器成功开断的关键。     

真空断路器高频电流开断特性的影响因素和研究方法

对影响真空断路器高频电流开断特性的一些因素做了介绍。认为这些因素的综合效应决定了真空断路器的高频电流开断特性;电流在零值附近的变化率和触头间隙在电流开断后的介质恢复速率是影响真空断路器高频电流开断性能的决定性参数。并指出了利用计算机模拟的方法研究真空断路器高频电流开断特性的必要性。     

真空断路器并联开断过程的实验研究

<正>一、引言 根据Yanabu关于真空电弧的物理描述可知,纵磁下的真空电弧弧柱由大量并联燃炽的单根弧柱组成。如果把平衡时的燃弧分成许多独立燃烧的扩散型分支,各分支在保持为扩散型的情况下并联燃烧形成大电流真空电弧,那么,在保持整个电弧形态为扩散型且各分支电弧有同样的起弧、燃弧条件情况下,各分支电弧将同时存在并且并联燃烧。据此,本文提出了利用并联灭弧室分担额定电流并利用并联方式进行大电流开断的方法。     

SF6断路器重合闸后开断瞬态恢复电压的研究

针对高压断路器重合闸于故障状态后的开断过程,依托特高压交流输电系统,对断路器重合闸后二次开断瞬态恢复电压(TRV)进行了研究.首先对重合闸前后两次开断暂态过程进行理论分析,再根据流注理论气体临界击穿判据及不同开距下的断路器电场分布,建立合闸预击穿电弧模型,并利用电磁暂态仿真程序ATP/EMTP,计算了故障后第一次开断及重合闸后二次开断TRV,同时研究了重合闸相角和故障类型及位置对TRV的影响.研究结果表明,重合闸后二次开断TRV峰值及上升陡度(RRRV)均高于第一次开断,开断难度增大;对于近区单相接地故障,重合闸相角为60°时,RRRV达到2.81 kV/μs(标准3 kV/μs);需要加以限制.     

提高SF6断路器低温工况下开断电流的研究

针对提高SF6断路器低温工况下开断能力的3种解决方式,详细论述了采用SF6气体加热方式的2种具体解决方案,并做了大量的结构设计和断路器低温试验工作。在不断总结实际运行经验的基础上,证明了这2种方案的可行性和有效性。     

基于真空灭弧室和SF_6灭弧室串联的混合断路器技术发展与研究现状

在归纳国内外高压开关研究现状的基础上,综述了混合断路器技术的发展历史与研究现状,分析了真空电弧与SF6电弧的相互作用机理,研究了混合断路器的动态绝缘特性并得到混合断路器中两灭弧室相互作用的关键区间,对比说明了现有混合断路器样机的结构及控制特点,阐明了进一步研究混合断路器技术亟需解决的主要问题。认为应尽快探明两灭弧室触头动作的最优控制策略,得出不同开断容量的SF6灭弧室与真空灭弧室串联后其开断容量增益曲线,为混合断路器的工业化应用提供重要的理论基础。     

40.5kV真空、SF_6断路器运行和选型分析

根据2005年国家电网公司故障统计,40.5 kV断路器发生故障146台次,故障率为0.304台次/(百台.年),占故障总数的21.13%,是所有电压等级故障率上升最高、最快的电压等级,比2004年上升176.3%。近两年仅河北南网40.5 kV真空及SF6断路器发生故障共14台次。40.5 kV开关设备由于特殊原因,在运行中出现了很多问题,这些问题有设计方面的因素,有结构方面的因素,也有灭弧原理等方面的因素。笔者结合近年来国家电网公司及河北南网发生的一些故障,针对设备本身结构、设备选型、技术改造等方面进行一些分析和提出一些建议,供同行参考。     

高压SF_6断路器非平衡态等离子体电弧的熄弧特性

SF6高压断路器开断过程是结合电弧特性、压气特性、气流特性、电磁特性、温度特性、介质恢复特性等的多物理动态过程。为避免其熄弧重燃,考虑电弧能量对等离子体内电子温度和重粒子温度的动态作用的情况下,建立了SF6气体电弧等离子体非平衡态双温度电弧数学模型。计算得出了等离子体中各粒子密度随电子和重粒子温度变化曲线,带电粒子密度随温度和压强的变化趋势,以及非平衡态等离子体电导率在不同压强下随温度变化的曲线。通过126 kV断路器负载开断过程压气特性和气流特性计算,得到了熄弧过程中灭弧室内的压强、温度和密度分布。考虑空间电荷对灭弧室内电场分布的影响,计算了气流运动过程中的电场分布,计算了熄弧过程中介质恢复特性分布,分析了电弧等离子体熄灭动态过程中微观参数的变化情况。计算表明:1 600 A燃弧2 ms小电流电弧开断弧后0.2 ms内介质恢复平均速度为175 kV/ms,明显快于电压恢复速度37.7 kV/ms;开断速度对不同燃弧时间下的介质恢复特性有直接的影响,燃弧时间越短越容易发生重燃弧现象;燃弧时间2 ms时,开断速度为11 m/s的击穿裕度值较大,可以保证弧后不会发生重燃弧现象。     

自能式SF6断路器熄弧性能的并行计算仿真

自能式SF6断路器开断过程中,电弧的产生、熄灭过程是一个多场耦合的问题,要对之建立数学模型并对其进行求解是一项非常庞大、复杂的计算任务,并且需要有高性能的计算机和较高的计算速度。到目前为止对电弧数学模型的求解建立在许多的假设以及忽略很多无法用计算来描述的现象的基础上。该文希望在以往的熄弧性能研究基础上,在微机集群上(COWS),率先采用并行计算技术,利用流体力学软件PHOENCIS,采用区域分解算法对自能式SF6断路器的熄弧性能进行并行计算仿真。对微机集群(COWS)并行效率和加速比进行了测试,并对计算结果进行了理论分析。结果表明,文中建立的微机集群用于并行计算是可行的,计算结果是符合自能式SF6断路器的熄弧原理和开断规律的。     

SF6高压断路器喷口中的湍流及其对介质恢复特性的影响

在流体力学中，当流体遇到流路复杂的情况会产生湍流。断路器喷口的形状结构对吹弧气体中湍流的产生和发展具有最直接的影响。该文从宏观角度，选择不同的湍动模型，在改变喷口型面结构下，通过数值模拟，分析湍流的产生及湍流对SF6高压断路器吹弧气体流动及介质恢复特性的影响。光滑喷口壁面吹弧气体的流动表现为层流；凸凹不平的喷口壁面吹弧气体的流动表现为湍流；对存在有湍流的不同喷口，湍流发展得越充分，越有利于控制超音速流的发展，从而有利于提高介质强度恢复速度。     

SF6断路器空载介质恢复特性数值模拟中的耦合计算方法

SF6高压断路器空载下介质恢复特性的数值模拟取决于液压操动机构的输出动力特性、开断过程中灭弧室内气流场的分布以及电场总分布.传统方法对介质恢复特性的数值模拟是先分别对上述三部分进行数值计算,然后根据三部分的数值计算结果计算介质恢复特性.本文以介质强度的计算为纽带,将三者联系起来,首先建立了对介质恢复特性进行数值模拟的耦合方程,然后在液压机构操动力的驱动下,对每一行程步距通过耦合方程,计算每一步距下的液压操动机构的输出特性、灭弧室内气流场与电场的分布及介质恢复强度,最后求得全行程下的介质强度恢复特性.通过空载开断过电压的校核,证明所求得的介质恢复特性满足对该断路器空载开断能力的要求.     

VFTO下SF_6间隙及绝缘子沿面预放电电流特性

对SF6气体间隙及绝缘子沿面的预放电电流进行了测量。测量结果证实 ,正极性VFTO作用下SF6的击穿遵从先导击穿机理 ;而负极性VFTO作用下SF6的击穿一般遵从茎先导机理或流注放电导致直接击穿。气压大小直接影响先导的起始电压及先导的间隔时间。存在绝缘子时 ,先导形成时间间隔及步长变短 ,且在快速振荡冲击电压作用下会出现“逆放电”现象 ,这有利于先导形成 ,从而降低了闪络电压。     

真空断路器弧后介质恢复试验装置

介绍了以PIC系列微控制器为核心搭建试验装置,在电弧电流熄灭后的100μs内,控制高压脉冲电源输出连续亚μs级高压脉冲;测试开关电器的弧后介质恢复特性。试验结果证明该装置能满足设计要求。     

基于低能量直流的真空断路器短路开断能力评估

针对目前真空断路器无法在现场进行短路开断能力评估的问题,提出一种利用低能量直流对真空断路器短路开断能力的评估方法。首先分析真空断路器的基本结构和电弧开断原理,得出工程实践中真空断路器开断故障电流失败的原因;其次使用小容量直流高电压、直流大电流模拟真实情况,在断路器触头间注入可控的直流电流和直流电压,通过检测断路器分闸过程电气量变化时间来评估断路器的极限开断能力。对安徽某变电站VS1-12真空断路器进行现场测试,结果表明低能量直流法能有效评估真空断路器短路开断能力,适合现场对断路器短路开断能力的筛查评估。