为什么运行中的SF_6断路器可以免试一般断路器绝缘预防性试验的一些常规项目(如绝缘电阻测量、交流耐压试验、泄漏电流测量)?

答:在SF_6断路器问世以前,我们采用的断路器除真空灭弧室外,实际上都是对外界大气开放的,这是灭弧原理对结构的要求,如油断路器灭弧过程中,一部分电弧能量使绝缘油汽化,一部分电弧能量使绝缘油分解生成氢、炭粒和烃气体,电流开断后,这些气体除少量被绝缘油吸收外,绝大部分向断路器体外排放;空气断路器使用压缩气体吹熄电弧,气流流经弧道时一方面使弧道冷却,另一方面带走大量离子向断路器体外     

CO_2气体断路器弧后击穿特性计算分析

六氟化硫(SF_6)具有优良的绝缘与灭弧性能,广泛应用于电力设备中,但该气体是一种强温室气体,已被要求限制甚至停止使用。二氧化碳(CO_2)灭弧性能优良,作为一种潜在的灭弧介质替代SF_6气体具有较大应用前景。针对CO_2气体在高压气体断路器中的应用,围绕弧后击穿特性这一核心问题,通过磁流体动力学电弧仿真和弧后热击穿与电击穿特性评估,分析了CO_2气体电弧的弧后介质恢复特性,及其与SF_6气体的差距,进而探讨了采用CO_2气体作为高压气体断路器灭弧介质的可行性与关键问题。结果表明:文中断路器结构下CO_2电弧热开断能力约为SF_6气体的28.7%;弧后CO_2气体介质恢复速度较SF_6气体慢,动触头前端的区域电击穿发生概率较高;提高CO_2气体充气压力可有效提高电弧热开断能力和弧后介质恢复强度;该研究可为环保型高压气体断路器的研制与优化提供参考。     

旋弧和膨胀式SF_6断路器

<正> 一、旋弧式SF_6断路器 普通断路器的电弧几乎是固定不动的,它是靠吹弧气流带走在弧柱等离子区中产生的能量,而在电弧电流过零时熄灭的。 旋弧式断路器在很大程度上摆脱了上述情况。其灭弧室的工作原理是,使电弧始终都在SF_6气体中快速运动。在旋弧断路器中,气体可以说是不动的,但电弧高速旋     

双能式SF_6高压断路器灭弧室结构设计及熄弧特性仿真研究

为满足现代电网快速切断和保护的需求,SF_6高压断路器作为主要的一类线路保护装置,其灭弧性能有必要得到加强。针对目前自能式SF_6高压断路器灭弧时存在反应时差,提出一种新型活塞助气双能式SF_6高压断路器灭弧室结构,并以此为研究对象,在分析双能加强气流形成与灭弧机理的基础上,建立灭弧过程的气流场模型与电弧模型,采用Fluent软件对灭弧室内双能加强气流截断电弧时电弧耦合气流温度场变化过程进行仿真分析。仿真结果表明:提出的双能式灭弧室结构拟用于110 kV电压等级进行灭弧时具有良好的熄弧特性,能在5 ms时间内熄灭工频电弧并且可以在后续时间内有效抑制弧触头间二次燃弧。该灭弧室结构能够在电弧熄灭后继续保持灭弧通路内有冷态气流通过,可快速降低热膨胀室内的燃弧余温。通过该研究可以为提高SF_6高压断路器开断能力提供技术参考。     

C4F7O-CO2混合气体自由燃弧电弧特性实验研究

C_4F_7N-CO_2混合气体有可能替代SF_6作为绝缘和灭弧介质,研究其燃弧特性具有重要意义。文中通过棒-棒电极下的自由燃弧实验,研究了CO_2、体积分数40%C_4F_7N-60%CO_2以及SF_6几种气体的电弧特性。实验中测量了电弧电压、电流、零区特性以及光谱分布等众多参量,基于Mayr电弧模型分析了电弧能量累积和耗散过程,结合Abel逆变换和玻耳兹曼斜率法得到电弧径向温度分布。实验发现:CO_2气体电弧稳定性极差,燃弧期间电弧电压高于SF_6电弧且多次剧烈波动,加入C_4F_7N后,电弧稳定性得到改善,电弧电压降低;加入C_4F_7N后,自由燃弧期间其电弧能量累积量减小,电流过零前的能量耗散系数降低;电流峰值时刻CO_2、40%C_4F_7N-60%CO_2以及SF_6几种气体电弧弧芯温度分别为20 000、18 900、14 900 K,电弧直径分别为13、17、23 mm,C_4F_7N对降低CO_2电弧弧芯温度有明显作用。     

自灭弧式SF_6断路器的运行经验和发展

SF_6断路器在发展初期大多数厂家都沿用空气断路器的双压式结构,后来的发展则转向结构较简单的单压型式。近年来在中压范围又发展了自灭弧式 SF_6断路器,其原理与磁吹断路器类同。1981年国际配电会议论文介绍了 BBC 公司的 HB 型自灭弧式 SF_6断路器的运行经验和发展前景。该断路器的灭弧原理见图1。中心线左侧为合闸位置,右侧为分闸位置。在合闸位置时,电流经静触头2,触指4而达动触杆7。在分闸过程中,电流从触指转换到燃弧环和与它串联的线圈。电流通过线圈,产生磁场,使电弧根在燃弧环上快速旋转,周围的气体被加热,灭弧室     

在开发新型的300kV及500kV的气体断路器中电流开断后热SF_6介质恢复特性的研究

<正> 一、引言 许多学者已进行了热SF_6气体的介电特性的试验研究,但他们只是研究了稳定条件下或电极间隙中气体均匀分布时的SF_6介电强度。实际上断路器在开断和介电恢复过程中,断路器中或靠近电屏蔽处,SF_6气体的压力和温度并不是均匀的,存在温度和压力梯度以及气体流动时间隙的介电特性问题,这些都是很有现实意义的。本文所研究的就是关于流动的热SF_6气体的击穿特性。气体流动或是由电弧能量本身造成,或是由断路器压气活塞的运动而形成。研究的方法是;根据设计的试验装置,在灭弧室由电弧加热SF_6气体,并把这种热气体引至电极间隙,     

真空断路器简介

用于电力系统中的断路器采用着各种各样的绝缘介质和灭弧介质:多油断路器中的油即作为绝缘介质也作为灭弧介质,而少油断路器中的油只作为灭弧介质;空气断路器用压缩空气作灭弧介质;六氟化硫(SF_6)断路器用SF_6气体作为绝缘介质和灭弧介质;真空断路器则用真空作为绝缘介质和灭弧介质.     

六氟化硫(SF_6)断路器讲座 第一讲 SF_6气体的绝缘特性和灭弧特性

在介绍SF_6断路器结构之前,需要对SF_6气体的绝缘特性和灭弧特性作些说明,这将有助于理解灭弧室结构的设计原理。 组成SF_6气体的硫和氟都是非常活泼的元素,但SF_6却是一种惰性气体,以前自然界中并不存在,1900     

开断电弧下混合绝缘气体(SF_6+CF_4)分解特性试验研究

在高纬度低温地区,由于SF_6气体出现液化,可能导致SF_6开关设备发生绝缘击穿或开断失败等事故,由此该类地区大多采用混合气体(SF_6+CF_4)开关设备。气体分解产物检测是目前设备故障定位和缺陷诊断的重要手段。为此试验以40.5 k V混合气体断路器为试品,开展混合气体(SF_6+CF_4)不同燃弧能量下的气体分解产物试验,通过与纯SF_6气体的比较分析,探讨混合气体(SF_6+CF_4)的分解特性。研究表明:开断电弧下,SF_6+CF_4混合气体的主要分解产物为CO、CO_2、SO_2、SOF_2;分解产物各组分含量均随着燃弧能量的增加而增加;在相同的燃弧能量下,SF_6+CF_4混合气体比纯SF_6气体产生更多的碳氧化合物(CO+CO_2),而硫化物(SOF_2+SO_2)的生产量较少。     

SF6断路器灭弧室内短路电流开断过程仿真研究

SF₆断路器灭弧室为封闭式结构,难以直接观测到开断过程灭弧室内各物理场的变化情况,为此建立灭弧室内开断过程的电-热-流体多物理场耦合仿真模型,研究开断过程中各物理场的变化规律。研究发现：当电流在开距较小时过零易导致电弧重燃,电弧的熄灭必须具备足够的吹弧气流速度与介质恢复强度;在开断30 kA短路电流时,电弧最高温度约18 000 K,熄弧后弧隙温度迅速降低到3 000 K以下;压气缸内气体压力随触头运动逐渐增大,最大可达1.0 MPa;吹弧气体速度随喷口的打开逐渐增大,最大速度为253 m/s,冷态气体会带走大量电弧能量并不断压缩电弧半径,为电流过零创造有利的熄弧条件;弧隙最大电场强度随间隙距离与电压变化,一般出现在静弧触头端部与动弧触头弧角处。研究结果可为SF₆断路器短路开断过程与机理分析提供理论支撑。     

SF_6自能灭弧室内气体温度测量方法

提出选用热电偶测量SF_6自能灭弧室内气体温度的方法及其适用的准则。对于直接测量灭弧室内气体温度并由此研究电弧能量转换及灭弧机理有实用价值。     

SF_6-CO_2和SF_6-CF_4混合气体断路器的喷口压力特性

CO_2和CF_4气体物理化学性能稳定,液化温度低,灭弧能力强,作为潜在的SF_6替代气体引起了广泛的关注。断路器开断故障电弧过程中的喷口压力特性对气体灭弧性能和断路器结构的优化设计等都具有重要意义。为此基于一台126 k V压气式断路器模型,通过实验研究了不同体积分数混合比例下SF_6-CO_2和SF_6-CF_4混合气体中灭弧室喷口压力的变化特性。结果表明,SF_6-CF_4混合气体的喷口监测点压力增幅Δppeak和电流零点时刻的压力增量ΔpCZ均明显高于SF_6-CO_2混合气体,气吹电弧作用更强;两种混合气体测量点处的压力增幅Δppeak均随SF_6体积分数增加而增大,SF_6-CO_2混合气体电流零点处的压力增量ΔpCZ随SF_6体积分数增加也明显增大,而SF_6-CF_4混合气体ΔpCZ的变化较小;此外,喷口压力的建立情况对断路器热开断能力有较为重要的作用。     

SF_6/N_2混合气体灭弧室中电弧阻塞效应的分析研究

分析研究了SF_6/N_2混合气体电弧阻塞现象。结果显示,相同电弧电流下,SF_6/N_2混合气体弧柱和热边界区直径分别大于SF_6气体,在电流半波中阻塞时间延长。此外,混合气体电弧能量密度高于SF_6,而弧柱焓流率则低于SF_6的相应值,因而在电流峰值附近更易造成能量在上游的聚积,使电弧对喷口的阻塞作用加强,影响灭弧与介质恢复过程。为了提高混合气体灭弧室的气吹灭弧能力,应对灭弧室结构参数和其他工作条件重新予以调整和确定。     

SF_6断路器气体压力异常在线监测系统

<正>1问题的提出SF_6断路器以SF_6气体为绝缘和灭弧介质,SF_6气体泄漏将导致SF_6断路器内部气体压力下降。当压力降低到某一数值时,SF_6断路器将不允许进行分、合闸操作。因此,SF_6气体压力是否正常,将成为影响电气设备安全、稳定供电的制约环节。目前,一般在SF_6断路器上装设SF_6密度控制器,通过常规的人工巡视,定期检查SF_6密度控制器指示是否正常,根据气体压力数值来诊断SF_6气体是否     

SF6断路器渗漏问题不容忽视

SF_6气体具有优异的灭弧和绝缘性能。从1953年起美国首先将SF_6气体用于开关设备使高压断路器、气体绝缘组合电器(GIS)得到了广泛应用和发展。 SF_6断路器同油断路器,空气断路器等一样,也是需要进行维护、定期试验和检修的,只不过SF_6断路器的不检修周期长一些罢了。认为SF_6断路器可以免维修的提法是不恰当的。事实证明系统中运行的SF_6断路     

超高压SF_6断路器

对SF_6灭弧性能的研究表明,它可以不增加气体压力和串联断口数而提高断路器开断短路电流的能力。 用SF_6熄弧 SF_6气体的灭弧效力约为空气的八倍,性能最好的空气断路器的压力比SF_6断路器的压力约需高四倍,而在严重的近区故障条件下介质恢复速率仅为SF_6的一半。这种卓著的效能通常以介质恢复时间常数或以断点间的去游离过程来表示。在高效能的SF_6断口中,时间常数仅为一微秒的几分之一,而在压缩空气熄弧中,可达数微秒。     

LW_3-10型户外高压断路器的运行维护与检修

1 功能特点 LW3-10型户外高压断路器是以SF6气体作为灭弧和绝缘介质的新型户外高压电器,它是利用旋转灭弧原理来工作的。在断路器开断电路的过程中,动静触头刚分瞬间便产生了电弧,这一电弧很快就由静触头转移到燃弧环,在环内,由于磁场线圈受电,产生与触头系统同轴的磁场,垂直于磁场的电弧部分便产生电磁运动,高速旋转起来,把被电离的气体尾流抛在后面,并在SF6气体中拉长,由于旋转的电弧不断接触新鲜的SF6气体释放掉热能,很快被冷却。而电离的气体又快速复合成优质SF6气体,保证有效而迅速地开断高压电流,当电流过零时,使…     

直流条件下空气与SF_6喷口电弧换热机理分析

空气作为来源丰富的自然气体其绝缘和电流开断性能得到了很多研究。近几年来作为Fluoroketone的稀释气体在中压开关中进行了SF_6替代试验。大量结果表明基于空气的气吹断路器故障电流开断能力远远小于SF_6断路器,但长期以来一直未能回答为什么空气电弧的时间常数远大于SF_6电弧的时间常数、其开断性能远远弱于后者的问题。文中基于可靠的实验数据对二维轴对称微分湍流电弧模型中的湍流参数首先进行了标定,并在此基础上详细分析了空气电弧的能量交换机理。通过对比研究发现小电流空气喷口电弧径向和轴向散热相当,而在SF_6电弧中径向散热占绝对主导地位。两者散热机理的差异与径向温度分布(弧柱半径大小)有直接关系,而径向温度分布由物性参数ρCp通过湍流换热控制。因此,文中的研究结果为找出瞬态电弧中(开断过程)气体的不同开断能力的原因指明了方向。     

罐式SF_6断路器

罐式SF_6断路器是发电厂与变电站用的重要设备,用来操作高压线路和保护高压电网。断路器的灭弧室等主要元件都装在落地安装的金属罐内,内充SF_6气体作为绝缘与熄弧介质,故名罐式SF_6断路器。在断路器出线瓷套下方各置3～4只套管式电流互感器线圈,结构布置紧凑、占地面积小。 产品正常工作时,灭弧室元件(高电位部分)通过绝缘性能优异的SF_6气体对地(罐体)保持可靠的电气绝缘。当需要带负荷切断线路或电网发生故障而有强大的故障电流通过产品时,产品快速