新型直流真空断路器强迫换流分断特性

基于强迫换流原理的新型混合型直流真空断路器是解决高上升率直流短路电流分断难题的有效方式。获知短燃弧、短间隙条件下真空开关大电流分断特性是快速直流真空断路器的研制基础。利用合成实验平台,研究了采用Cu Cr50平板型触头的真空开关,燃弧时间数百微秒,触头开距不足2 mm的条件下,分断20 kA左右电流的介质强度恢复特性。实验结果表明:真空开关分断电流17 kA时,以110 A/μs的速率换流过零后,经过41μs的近似零电压阶段的恢复,可以成功抗受10 kV/mm的电场应力,但延迟击穿重燃现象时有发生;分断电流21 k A时,电场应力不足5 kV/mm时,便会发生击穿重燃。通过触头结构设计,使开关分离拉燃电弧时形成双柱乃至多柱电弧成为改善真空开关分断特性的可行方法。     

AgMeO材料触头的电弧侵蚀形貌特征

在CKS-1．4kA触头材料自动测试仪上在几百安以下电流对AgMeO材料触头进行了大量分断电流试验，用SEM扫描电镜和光学金相显微镜进行了一系列微观测试拍照，EDAX能谱仪和x射线衍射分析了表面及剖面的元素成分分布，归纳出AgMeO触头材料的五种侵蚀形貌特征，分析了它们对触头工作性能的影响。     

真空断路器用CuCr触头材料的研制

§1.前言触头系统是真空灭弧室的核心,它对灭弧室及真空断路器的电气性能影响极大。过去大多用WCu和CuBi系两类材料作触头,其分断性能受到很大的局限,WCu只用于<10kA断路器中,CuBi系合金分断能力国内只达20KA350MVA。七十年代CuCr合金的研制成功,较好的解决了大容量真空断路器触头材料问题,同时将断路器的研制推到一个更新更高的水平。CuCr合金已被公认为真空断路器尤其大容量真空断路器最好的     

新型混合式限流断路器设计及其可靠性分析

混合式限流断路器兼备了机械开关良好的静态特性和固态开关无弧快速分断的动态特性,是国际上断路器研究的新方向。文中提出了一种基于快速晶闸管的新型混合式限流断路器结构,并针对低压场合,开展了2kA/320V混合式限流断路器样机的设计研制工作。深入分析了限流断路器的关断可靠性,证明了关键参数设计的正确性,并对参数设计进行了优化。试验结果表明,自行研制的超高速斥力开关能够在接到分闸指令280μs时间内完成触头分离,将电流转移到由大功率快速晶闸管组成的固态开关电路上,该快速晶闸管开关电路可在最短53μs时间内实现对10kA短路电流的可靠分断。     

真空断路器用铜铬触头材料的研制

本文简要叙述了制造Cu—Cr合金的方法,并介绍了这种Cu-Cr合金触头通过10kV,31.5kA、40kA的全部型式试验,和成功开断了8次50kA的短路电流的情况。     

脉冲大电流下的CuCr触头温度场计算

电器开关触头温度场的研究,对于电器开关的正常运行有着重要意义。文中针对真空灭弧室Cu Cr触头,采用数值分析法,考虑触头材料硬度随温度的变化及触头间的电动斥力,提出了一种导电桥半径在仿真中实时变化的MATLAB算法,得到了触头在脉冲大电流下的瞬态温度场分布,并通过试验验证了仿真的正确性。结果表明,在对大电流的仿真中,对触头硬度随温度变化的考虑是十分必要的,文中提出的算法也是准确有效的。     

配电用高分断能力快速断路器

美国西屋公司生产的C系列配电用断路器能符合UL、CSA、IEC等标准。其额定电流为160、250、400、630、1250和1600A。这些断路器有如下一些主要特点: 附件装配容易,与老产品互换性强,采用限流分断及电子式脱扣器。分断能力为65kA的断路器,其触头结构如图1b)所示。该断路器在下部触头上能构成反向的磁路,可以得到大的电磁斥力。上、下触头按适当的距离配置。当分断短路电流时,在脱扣机构动作前,由于电磁斥力的作用,动触头将迅速地打开。为了使分断能力提高到100kA,在下部触头上再附加一个旋转支点,其触头结构如图1c)所示。当分断短路电流时,由于有旋转支点和作用于动触头的电磁斥力的     

低压电器中气动斥力的实验研究

气动斥力对于低压电器中动触头斥开后的运动状态起着重要作用,影响其性能。该文针对一个双断点模型,通过测量电弧电流、电压和作用在动导电杆上的力,应用三维有限元方法分析回路中的电动斥力,实验研究了3～6kA预期短路电流有效值,2～6mm触头开距情况下气动斥力的特性,以及产气材料和出气口大小对于气动斥力的影响。结果表明:单位电弧功率产生的气动斥力FB/ui是燃弧时间的减函数,与触头的间距关系较小,而且短路电流峰值在4kA以上时特性较为接近,加入产气材料或增大出气口均会增大气动斥力的数值。     

触头分断电弧性能测试系统的研制

介绍了研制的触头分断电弧性能测试系统。该系统基于触头材料试验机、工业控制计算机和高速数据采集卡,采用虚拟仪器技术,可在不同分断速度下,对不同触头材料的分断电弧参数进行测量和分析。实验结果表明,该系统具有较高的测量准确度。     

10kV真空断路器通过开断50次31.5kA试验

<正> 由西安高压电器研究所研制的ZN□-10/1250-31.5型真空断路器已通过全面型式试验。产品在额定短路电流开断试验中有较大突破,开断31.5kA短路电流共计50次,其中重合闸2次,合分23次,单分23次,触头电蚀仅为0.3mm。全部试验过程中,开关不作任何调整,     

基于触头分断/闭合电流波形的电寿命预测

针对触头材料的寿命预测主要基于磨损量和电流的关系,提出一种新的触头材料电寿命诊断预测方法,即通过分合电路操作过程中的电弧电流的时序特征变化来预测剩余寿命.对AgSnO2,AgNi10,AgNi0.15三种触头材料进行了寿命试验,采样了电流、电压信号并分析了分断燃弧时间、接触电阻等参数.     

高频涌流对真空灭弧室场致发射电流的影响研究

根据IEC相关标准,真空断路器投切背靠背电容器组实验需承受20 kA幅值、4 250 Hz频率的高频涌流。高频涌流会严重烧蚀真空灭弧室触头表面,导致开断过程中易发生重击穿现象,严重威胁电力系统安全运行。文中目标为研究工频电压下高频涌流对真空灭弧室场致发射电流的影响规律。实验选取4个相同7.2 kV真空灭弧室,分别关合10 kA和20 kA幅值涌流2次,每次关合高频涌流后,在1 mm定开距触头上施加工频电压并测量流经真空灭弧室的场致发射电流。实验结果表明,在触头上施加涌流的次数越多,涌流幅值越大,场致发射电流越大。工频电压下,场致发射电流具有不对称性。当外加电压超过临界电压值时,可以使场致发射电流显著增大。实验结果对探究容性电流投切弧后重击穿机理具有重要意义。     

10kV自然换流型混合式直流断路器中真空电弧电流转移特性研究

围绕应用于?10kV直流配电领域中的自然换流型混合式直流断路器的电弧电流转移特性展开研究。开断过程中,机械开关支路在没有辅助换流装置的情况下,需要在真空电弧电压的作用下实现电流向主关断支路的转移。文中建立了真空电弧电流转移的数学模型,确定了电弧电压、转移回路电感电阻参数、电力电子支路的导通压降是影响真空电弧电流转移的主要因素。实验方面首先对具有不同触头结构及材料的真空灭弧室进行了电弧电压测量,实验表明真空电弧电压可以同电力电子支路进行配合;在此基础上,采用IGBT作为电力电子支路开关,进行真空电弧电流向电力电子支路的转移实验,并研究了回路电感电阻参数对于转移特性的影响;最后,设计实现了10kV自然换流型混合式直流断路器,并对开断进行了实验:真空灭弧室电弧电流在1.5ms内完全转移到电力电子支路,关断电流3.6kA、关断过电压21.4kV,验证了该方案的可行性。     

80kA高开断开关柜触头盒的新型绝缘结构设计研究

主要针对电场分布及80kA下离开断短路电流产生的电动力对触头盒的影响破坏问题,本文中设计了一种新型绝缘触头盒结构,并对其处于80kA高开断移开式大电流开关柜工作环境下的结构安全进行了分析研究。     

智能框架断路器用触头材料

介绍了应用于我国最新设计制造的智能框架断路器上的触头材料工艺研究试验。通过大量试验，制成了高性能预烧钨骨架银钨触头和银镍石墨触头．经大电流电弧烧损和电磨损模拟试验，确定了较佳的动静触头品种。经装机型式试验证明，采用AgW50／AgNi25C2非对称配对触头，满足了断路器的各项性能指标。短路分断能力达380V、65kA；660V，50kA。并具有显著的节银效果。     

126kV真空灭弧室3/4匝线圈型纵磁触头大电流电弧特性研究

文中针对一种126 kV真空灭弧室3/4匝线圈型纵磁触头,采用拉弧试验的方法对其在大电流下的真空电弧扩散态模式持续时间、强电弧模式持续时间以及真空电弧形态等电弧特性进行试验研究。选取3种不同线圈结构的触头进行试验,触头结构1、2、3的线圈宽度分别为12、14、16 mm。试验电流为36 kA(rms)和40 kA(rms),第1个电流半波内的燃弧时间分别为3.5、9 ms。试验结果表明,触头结构2的真空电弧扩散态模式持续时间最长,强电弧模式持续时间最短。随着电弧电流的增加,3种触头结构在电流过零前的扩散态模式持续时间随之减小。通过对2种触头结构大电流真空电弧特性进行分析比较,126 kV真空灭弧室3/4匝线圈型触头选择触头结构2,线圈宽度为14 mm。     

平板触头分离过程直流真空电弧形态与电压特性

基于强迫换流原理的混合型直流真空断路器是直流开断技术的有效方式之一,其参数设计及开断能力与电弧形态演化密切相关。利用可拆卸真空灭弧室,对直径为45?mm的CuCr50平板触头,在1~8?kA的近似恒定直流条件下分离过程中真空电弧的形态演化规律和电弧电压特性进行了研究。实验结果表明:触头分离初期,电弧集聚在电弧引燃处;随着开距的增加,电弧逐渐扩散。当电流小于5?kA时,电弧始终呈扩散型,电弧电压噪声较小;当电流大于5?kA,电弧能扩散到整个触头表面,但电弧初始引燃处多发展成阳极亮斑,且燃弧时间大于1.5?ms后,电弧电压噪声分量急剧增加。实验结果可以用于指导混合型直流真空负荷开关的设计。     

不同触头材料的适当配对可以提高低压开关的可靠性

提高低电压(50赫,100～1000伏)大电流开关的可靠性,首先要提高其电寿命,即减少触头的磨损。触头寿命除受电弧、分断参数和触头材料的影响之外,还受触头材料迁移的影响。对于交流接触器,触头材料的迁移一般没有明确的方向,因为阳极和阴极是交替变化的。在电弧斑点处,触头金属熔化、蒸发并进入触头之间,在电弧熄灭时,一部分金属蒸汽和金属微粒又重新沉积到触头表面。如果沉积的金属是紧紧地粘在触头表面上,那么在以后分断时,它还是一种有用的材料。     

5 kV快速中压直流空气断路器的研发

为满足大容量中压直流供配电系统的保护需求,开展了中压直流空气断路器的研制工作。针对中压直流空气断路器大电流分断的技术难点,结合仿真分析及试验研究,建立了空气电弧的3维磁流体动力学模型,计算得到了断路器分断过程中灭弧室内部温度场及压力场数据,并利用高速摄影仪记录大电流分断时电弧的运动过程,验证了仿真模型的有效性。最后,根据研究结果研制5 kV/110 kA直流断路器样机,并进行了大电流分断试验。试验结果表明,该快速中压直流空气断路器成功分断了峰值110 kA的短路电流,分断电流为91.8 kA,全分断时间为17 ms。     

SN10—10型少油断路器的触头磨损、灭弧室烧损及变压器油炭化

本文通过大量的现场试验和数据,力图说明SN10—10型少油断路器触头磨损、灭弧室烧损及变压器油炭化与电流分断次数间的内在联系,以期在不改变设计和材料的情况下,用触头电流间磨损的观点,尽可能地延长高压少油断路器的使用寿命。