固体绝缘开关设备大容量真空开断过程中触头屏蔽罩侧烧问题探析

中压固体绝缘开关柜、环网柜目前主要的发展方向一是小型化,二是大容量。然而固体柜的小型化要求势必制约着内部母线与真空灭弧室的浇注距离。这不仅影响固体柜的电绝缘与局放特性,同时还将对固体柜的开断能力造成影响。真空电弧受到旁侧母线导体电动力作用横向磁吹使屏蔽罩侧烧,降低了真空灭弧室的耐压水平,对开断性能会产生严重影响。为提高小型化固体柜的大容量开断能力,文中针对固体柜电流开断过程中的触头屏蔽罩侧烧问题展开研究,对母线导体在触头间隙产生的磁场电动力进行了理论计算,对母线导体磁场在触头间隙的分布特性进行了磁场仿真,最后提出了一种磁场屏蔽解决措施,并通过了试验验证。研究结果表明对于固体绝缘开关设备而言,在真空灭弧室内部设置导磁屏蔽罩可有助于减小电弧所受母线电动力的影响,是解决大容量真空开断过程中触头屏蔽罩侧烧的一项有力措施。     

真空灭弧室性能参数分析

分析了真空灭弧室的性能参数。详细分析了触头结构、真空度、真空电弧温度的影响、触头间隙的确定、屏蔽罩厚度以及真空灭弧室的并联运行。提出真空开关在低压电器领域将有广阔的发展前景。     

真空电弧的新控制技术

为分断电流,真空灭弧室内部的触头一旦打开,在触头电极间会产生真空电弧。真空电弧是触头的阴极侧出现阴极点放出的金属蒸汽形成了离子和电子,电流峰值随着电流的减小,金属蒸汽也随之减小。     

真空断路器的选型

真空断路器是一种以气体分子极为稀少，分子间的平均自由行程很大，电子与分子相碰撞的机会极少，绝缘强度很高的真空空间为熄弧介质的断路器。真空断路器的触头是在密封的真空腔内分合电路的，触头切断电流时，仅有金属蒸汽离子形成的电弧，而无气体的碰撞游离，因金属蒸汽离子的扩散及再复合过程非常迅速，从而能快速灭弧和恢复原来的真空度，可经受多次分、合闸而不降低开断能力。特别适用于要求频繁操作的场所。目前，真空开关和SF6开关是无油开关的两大主导产品，它们在性能上相去无几，但真空开关无SF6的温室效应问题，不产生高压气体及有毒气体，无火灾及爆炸危险，不污染环境。其工艺水平适合我国企业的制造现状，     

新型真空开关触头材制的特性研究

0引言 真空开关的性能与触头材料密切相关，任何一次触头材料的发展都会引起真空开关性能的提高或改善，触头材料开断能力的提高不仅会大大缩小真空灭弧室的尺寸，而且会使真空开关整机的结构隔更加紧凑，节约金属及其他材料，并可以提高真空开关的可靠性。CuCr是目前广泛应用于真空断路器的触头材料，为了提高开断能力，在其中加入高熔点材料钽。     

真空开关触头的运动特性研究

根据理论模型和实验首先分析了真空开关触头在开断过程中的状态及其运动特性对开断能力的影响,然后描述了开关触头的关合特性。在此基础上,讨论并提出了理想的触头运动特性,在这一特性下能缩短平均燃弧时间,可望改善大电流开断后的触头表面状态。     

真空断路器中电弧的运动

<正> 1.简介 当真空断路器触头分开时,会产生金属蒸气电弧放电,在电弧电流超过10kA时,自生磁场会使电弧产生严重的收缩。 触头局部过热不仅会引起触头严重烧损,而且会降低触头的开断能力。这是由于产生高密度金属蒸气的缘故。因而就很有必要研究电弧的运动特性。 以前主要通过光学方法(例如高速摄影法)对装有观察窗的真空灭弧室进行研究。对于实际真空灭弧室,可以利用测量灭弧室周围磁场变化来反映电弧旋转。     

真空开关关键技术及发展趋势的分析

对真空开关的操动机构进行了论述,对影响真空灭弧室绝缘性能和灭弧能力的触头材料、触头结构、波纹管及屏蔽罩四大因素进行了具体分析,并对真空开关的发展进行了展望。     

一种测量真空开关灭弧室真空度的新方法

提出了一种无需施加磁场、利用发射电流衰减速度测量真空开关灭弧室真空度的新方法。首先利用500μA发射电流对触头表面轰击,除去触头表面上多余的分子吸附层。然后利用35μA发射电流与触头间残余气体分子的碰撞电离,形成离子流。离子流又撞击触头表面,被表面捕获,形成新增吸附层。这些新增吸附层的存在会增大触头材料逸出功,导致发射电流的衰减。真空度不同,发射电流的衰减速度就不同,故在发射电流衰减量一定的条件下,通过检测发射电流衰减时间就可以测量灭弧室内的真空度。文中通过理论分析,给出了发射电流衰减时间与真空度的关系并进行了实验验证。     

智能真空开关中的智能检测系统

分析了适应智能电网需求的智能真空开关检测系统功能和系统结构,介绍了智能真空开关中触头温升、灭弧室的真空度、开关运动特性、一次回路参数等典型参数在线检测的实现。针对目前常见的固封式真空开关,提出一种电桥温升测量法;通过安置在固封绝缘筒外的电场探头检测屏蔽罩附近的电场变化信号,实现真空度的在线监测;通过与灭弧室动导电杆相连的位移传感器,得到操动系统的实时运动状态;采用基于Rogowski线圈/小电感互感器(LPCT)作为传感单元的电子式电流互感器和基于阻抗式精密分压器作为传感单元的电子式电压互感器实现一次回路电参数的测量。同时探讨了智能真空开关中传感器的植入和设计技术。     

灭弧室内屏蔽罩上电位与真空度的关系

为分析真空断路器灭弧室内真空度(即内部气体压强)与屏蔽罩上电位的关系,设计了一套模拟真空断路器运行环境和检测屏蔽罩上电位的试验系统。试验发现真空度下降到一定值时屏蔽罩上形成的交流电位幅值会发生变化,同时屏蔽罩上还会有直流电位生成。分析表明,两种电位的变化都是由于在真空度下降时金属导杆和触头电极与屏蔽罩之间出现的汤森放电所导致,并且电位变化时对应的真空度相同。在此基础上制作了简单、实用的真空度检测探头,该探头通过检测屏蔽罩上形成的工频交流电位的相对变化实现了灭弧室内真空度的检测。对比探头测得的信号和试验测量仪器直接测得的信号,可知探头的准确度和灵敏度能满足实际要求。     

真空灭弧室设置不同屏蔽罩的均压作用

本文阐述了均压屏蔽罩在高电压真空灭弧室中的应用及其重要性,介绍了各种不同屏蔽罩在高电压真空灭弧室内所起的均压作用,触头开距与屏蔽罩之间的配合以及触头和屏蔽罩形状的分析。     

高压真空灭弧室内部电场分布的影响因素

为了解高电压真空灭弧室内部的电场分布情况,建立了真空灭弧室的电场数学模型。应用电场数值分析方法和有限元软件详细计算不同屏蔽罩与触头尺寸对真空灭弧室内部电场分布影响的结果表明,因高电压真空灭弧室开距较大,触头间隙不再是场强集中的区域,在高压真空灭弧室小型化设计过程中,除考虑电极间的绝缘外,更需考虑电极与屏蔽罩之间的绝缘。合理设计屏蔽罩的尺寸、位置和触头的形状可有效改善灭弧室内部的电场分布,提高真空灭弧室的耐压能力,从而为国内72.5kV以上电压等级真空灭弧室的研制提供了理论依据。     

真空灭弧室中屏蔽罩电位动态测试及分析

本文通过测量真空灭弧室中屏蔽罩电位与电弧电压和恢复电压关系的动态变化波形，探讨真空灭弧室在短路电流分断过程中，真空电弧的燃弧规律和弧后介质强度恢复规律。在试验结果的基础上，对真空灭弧室屏蔽罩电位与触头间电压的动态关系进行了数学推导，从理论上分析了屏蔽罩电位的变化规律，证实这是一种研究真空灭弧室性能的可行方法。     

真空电弧中阳极斑点现象的分析

在真空电弧中出现阳极斑点现象对真空开关来说是一个不祥之兆,往往会使触头严重熔化,并且会产生过量的金属蒸气。当用真空开关开断工频交流电路时,这些过量的金属蒸气还会在触头间于电流过零后持续一段时间,它将使介质恢复的速度降低,从而可能使真空开关开断失败。下面分析出现阳极斑点现象的有关问题。     

触头结构对真空灭弧室开断能力影响的试验研究

<正> 真空断路器的灭弧室外形结构,几乎已典型化,而灭弧室中触头的几何形状及触头材料,则相差很大。近几年来,由于触头几何形状设计改变,开断电流有了较大的突破,在实验室中开断能力已达到200kA以上。为了研究触头结构对真空灭弧室的开断能力的影响,我们对几种不同触头结构的真空灭弧室的开断能力,进行了试验研     

真空灭弧室的几种主屏蔽罩电场仿真分析

<正>介绍了在电力系统一个重要元件——真空灭弧室的主屏蔽罩结构设计。随着真空灭弧室产品向小型化和低成本发展,主屏蔽罩的结构也发生相应变化。真空灭弧室作为真空断路器的核心元件,其质量性能好坏直接决定了真空断路器的使用性能表现。市场上,真空灭弧室典型结构组成如图1所示。主屏蔽罩作为真空灭弧室的关键零件之一,主要作用是当触头之间产生电弧时有大量金属蒸气和液滴向真空灭弧室四周喷溅,这些电弧生成     

真空灭弧室弧后介质强度恢复的不稳定性

本文通过测量真空灭弧室弧后恢复电压和屏蔽罩电位的波形，发现在弧后介质强度恢复过程中，屏蔽罩 电位波形在接近真空灭弧室极限开断电流时，会产生严重的无规律畸变，并伴随有弧后残余粒子消散时间的延长。从而证实真空灭弧室的弧后介质强度的恢复过程不仅存在着速度的快慢，而且存在着不稳定性，这种不稳定程序随极限开断电流的临近而加剧。它与真空灭弧室 的弧后击穿和开断失败有着密切的联系。     

一种用于真空灭弧室的磁屏蔽罩

研究了由外部接线产生的磁场对真空电弧的影响.这一横向磁场会将电弧吹向弧隙外侧,削弱了真空灭弧室的开断能力.因而提出了一种磁屏蔽罩,以避免真空电弧受到外部磁场的影响.试验结果表明,该磁屏蔽罩可有效地提高真空灭弧室的开断性能.     

真空电弧作用下触头热变形及破损分析

在大量的试验中发现,真空灭弧室在失去开断短路电流能力时触头表面会发生很大的变形和烧损.本文主要对分闸过程中触头表面受电弧作用下的热变形进行试验和理论推导,同进对影响触头热变形的因素进们分析.